高中物理：3.5 牛顿运动定律的应用 教案(教科版必修1)_高中物理教科版必修二

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牛顿运动定律的应用

教学目标

一、知识目标

1.知道运用牛顿运动定律解题的方法 2.进一步学习对物体进行正确的受力分析

二、能力目标

1.培养学生分析问题和总结归纳的能力

2.培养学生运用所学知识解决实际问题的能力

三、德育目标

1.培养学生形成积极思维，解题规范的良好习惯 教学重点

应用牛顿运动定律解决的两类力学问题及这两类问题的基本方法 教学难点

应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法 教学方法

实例分析发 归纳法 讲练结合法 教学过程

一、导入新课

通过前面几节课的学习，我们已学习了牛顿运动定律，本节课我们就来学习怎样运用牛顿运动定律解决动力学问题。

二、新课教学

（一）、牛顿运动定律解答的两类问题

1.牛顿运动定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况和运动情况联系起来，由此用牛顿运动定律解决的问题可分为两类： a.已知物体的受力情况，确定物体的运动情况。b.已知物体的运动情况，求解物体的受力情况

2.用投影片概括用牛顿运动定律解决两类问题的基本思路

12svat02据Fma求得a据vtv0at已知物体的受力情况可求得s..v0..vt..t

22vv02astvtv0at1据sv0at222vv2t02asFma已知物体的运动情况求得a据求得物体的受力情况

3.总结

由上分析知，无论是哪种类型的题目，物体的加速度都是核心，是联结力和运动的桥梁。

（二）已知物体的受力情况，求解物体的 运动情况

例1.如图所示，质量m=2Kg的物体静止在光滑的水平地面上，0现对物体施加大小F=10N与水平 方向夹角θ＝37的斜向上的拉力，使物体向右做匀加速直线运动。已知002sin37=0.6,cos37=0.8取g=10m/s，求物体5s末的速度及

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5s内的位移。

问：a.本题属于那一类动力学问题？

（已知物体的受力情况，求解物体的运动情况）b.物体受到那些力的作用？这些力关系如何？

引导学生正确分析物体的受力情况，并画出物体受力示意图。c.判定物体应作什么运动？

（物体原来是静止的，初速度V0=0，在恒定的合力作用下产生恒定的加速度，所以物体作初速度为零的匀加速直线运动。）（1）引导学生正确写出本题的解题过程。

解：设向右为正方向，以物体为研究对象，物体受3个力，受力示意图如图所示。其中F1是力F沿水平方向的分力，F1Fcos10cos370N8N

小车由静止开始加速度前进，在此过程中： 水平方向：F合F18N 由牛顿第二定律：F合＝ma得

aF合m84m/s2 2第5s末的速度由运动学公式有： vtv0at45m/s20m/s 5s内的位移由运动学公式有：sv0t121at452m50m 22第5s末的速度为20m/s,5s内的位移为50m。

（2）归纳处理第一类问题的基本方法：（先有学生归纳，然后再进行总结）

a..对物体进行受力分析并画出示意图。

b..求出合力，利用牛顿第二定律求出物体的加速度。c..利用运动学公式确定物体的运动情况。【巩固练习】

如图所示，质量m=2Kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面的滑动摩擦因数μ＝0.25。现对物体施加大小F=10N0与水平 方向夹角θ＝37的斜向上的拉力，使物体向右做匀

002加速直线运动。已知sin37=0.6,cos37=0.8取g=10m/s，求物体第5s末的速度及5s内的位移各为多少。

解：设向右为正方向，以物体为研究对象，对物体进行受力分析，如图，分别沿水平，竖直方向分解，据Fma有：

FcosFfma

据Fy0有

FNFsinmg0

据滑动摩擦力公式有：

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FfFN

代入数据可得到a2.25m/s

第5s末的速度由运动学公式有： vtv0at2.255m/s12.25m/s 5s内的位移由运动学公式有：sv0t2121at2.2552m28.125m 22 总之：根据牛顿第二定律从物体得受力情况确定运动情况，在实际中有重要得应用。指挥宇宙飞船飞行得科学工作者，根据飞船得受力情况可以确定飞船在任意时刻得速度和位置。他们解决问题的思路和我们在前面讲的一样，只是计算很复杂，要用电子计算机才行。(三)已知物体的运动情况，确定物体的受力情况

例2．如图所示，质量m=2Kg的物体静止在光滑的水平地面

0上，现对物体施加与水平方向夹角θ＝37的斜向上的拉力F作用，使物体向右做匀加速直线运动。已知002sin37=0.6,cos37=0.8取g=10m/s，第5s末的速度为20m/s,求拉力F的大小。

问：a.本题属于那一类动力学问题？

（已知物体的运动情况，求解物体的受力情况）b.判定物体应作什么运动？

（物体原来是静止的，初速度V0=0，在恒定的合力作用下产生恒定的加速度，所以物体作初速度为零的匀加速直线运动。）

（1）引导学生正确写出本题的解题过程。

解：设向右为正方向，以物体为研究对象，物体受3个 力，受力示意图如图所示。

小车由静止开始加速度前进，在此过程中： 有vtatavt20m/s24m/s2 t5ma24N10N 0coscos37水平方向有：F合F1FcosmaF（2）归纳处理第二类问题的基本方法：（先有学生归纳，然后再进行总结）a..根据物体 的运动情况对物体运用运动学公式求出加速度。b.对物体进行受力分析并画出力的示意图。c.根据牛顿第二定律求出合力。

d.结合物体受力分析求出所求受力情况。【巩固练习】

如图所示，质量m=2Kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面的滑动摩擦因数μ＝0.25。现对物体施加与水平方向夹0角θ＝37的斜向上的拉力F的作用，使物体向右做匀加速直线运动。已知002sin37=0.6,cos37=0.8取g=10m/s，5s内的位移为28.125m，求力F的大小。

解：设向右为正方向，以物体为研究对象，用心

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对物体进行受力分析，如图，分别沿水平，竖直方向分解，据Fma有：

FcosFfma

据Fy0有

FNFsinmg0

据滑动摩擦力公式有：

FfFN

Fmamg

cossinv00122s sata22t

2s228.125mg20.2521022t5N10N 所以F00cossincos370.25sin37m延伸：

在实际问题中，常常需要从物体的运动情况来确定未知力，例如，知道了列车的运动情况，根据牛顿运动定律可以确定机车的牵引力。又如，根据天文观测知道了月球的运动情况，就可以知道地球对月球的引力。再如，牛顿从苹果落地联想到物体间相互作用的引力并进而发现了万有引力。思考：

如图所示，质量m=2Kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面的滑动摩擦因数μ＝0.25。现对物体施加与水平方向夹0角θ＝37的斜向上的拉力F的作用，使物体向右做匀加速直线运动，运动9s后撤去拉力，又经过10s物体刚好停止。已002知sin37=0.6,cos37=0.8取g=10m/s，求力F的大小。

三、小结

本节课我们主要学习了用加速度作为桥梁求解常见的两类动力学问题，以及处理斜面问题的一般方法：建立直角坐标系进行力的分解，求解有关物理量。这种方法也叫正交分解法。

四、板书设计

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牛顿运动定律情况已知受力情况，求运动求解两类问题情况已知运动情况，求受力分析方法： F合ma动力学公式合力F合加速度a运动情况s、v、t等受力分析Fxmax正交分解法：Fymay

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