第5节牛顿运动定律的应用 学案

中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理必修一素养提升学案 第四章 运动和力的关系 第5节 牛顿运动定律的应用 【课标解读】 1.能用牛顿运动定律解决两类主要问题：已知物体受力情况确定物体运动情况，已知物体运动情况确定物体受力情况. 2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，即首先对研究对象进行受力分析和运动情况分析，然后运用牛顿运动定律把二者联系起来. 3.初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，建立应用科学知识解决实际问题的意识． 【新课导入】 为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？ 牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例。 【新课讲解】 （一）从受力确定运动情况 例1、运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自 由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处 的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可 以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动 摩擦因数以调节冰壶的运动。 （1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和 冰面的动摩擦因数为 0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？ g 取 10 m/s2。 （2）若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队 友在冰壶自由滑行 10 m 后开始在其滑行前方摩擦冰面， 冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的 90%，冰壶多滑行了多少距离？ 请大家仔细审题，能够快速正确地进行信息的收集和处理是处理问题必备的条件。本题中给出了哪些已知量，要解决的问题是什么？ 运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，冰壶和冰面的动摩擦因数为 0.02，要求解冰壶能在冰面上滑行的位移 问题中既然涉及了力又涉及了物体的运动，那力和运动间是什么样的关系呢？ 牛顿第二定律确定了运动和力的关系，该题应该是用牛顿第二定律来解决。先根据物体的受力求出合外力从而求出加速度，再通过运动学规律就可以确定物体的运动情况。 师：本题中的研究对象应该是谁？研究对象通常是我们分析问题的主体，也是进行受力分析的关键 生：研究对象应该是冰壶。 师：好！根据这个思路，就请同学们对该物体进行受力分析。 学生对物体进行受力分析，教师巡视 师：现在我们一起来对物体进行受力分析。按照受力分析的一般思路。 1、非接触力：重力 2、接触力：与物体接触的只有地面，而相互接触的两物体间的接触力最多只有两个：弹力和摩擦力。分析该题知物体与地面间有摩擦力，既然有摩擦力则一定有弹力。所以物体会受到地面给的弹力（垂直于接触面指向受力物体）和滑动摩擦力（与相对运动方向相反，大小） 受力分析图如下 物体的合外力是多少？ 对于N为什么与G大小相等，我们需要用到牛顿第一定律及其扩展的内容，从牛顿第一定律我们知道，如果物体不受力或受力平衡，物体将静止或匀速直线运动，反之亦成立。我们将定律内容扩展后亦成立：如果物体在某一方向上不受力或受力平衡，物体在该方向上将静止或匀速。反之亦成立。题中物体只是在水平方向上运动，竖直方向上位置未发生变化即竖直方向是静止的，所以物体竖直方向上受力平衡即N=G。 上面关于牛顿第一定律的扩展大家一定要记住，在以后的运用中逐步理会。当然关于N=G我们也可以这样理解：物体在水平方向上做直线运动，物体做直线运动，说明物体所受的合外力与速度是在同一直线上从而知物体的合外力是在水平方向上，于是有N=G。 知道了合外力后我们可以做什么？ 生：用求出物体的加速度a=-0.2m/s2，然后根据匀变速直线运动规律求解物体的速度和位移。 师：你怎么知道物体做的是匀变速直线运动？ 生： ... ...