牛顿运动定律教案
-
三、牛顿运动定律
教学目标
1
.知识目标:
(
1
)掌握牛顿第一、第二、第三定律的文字内容和数学表
达式;
(
2
)掌握牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性和对应性;
(
3
)了解牛顿运动定律的适用范围.
2
.能力目标:
(
1
)培养学生正确的解题思路和分析解决动力学问题的能
力;
(
2
)
使学生掌握合理选择研究对象的技巧.
3
.德育目标:
渗透物理学思想方法的教育,使学生掌握具体问题具体分析,灵活选择研究对象,建
立合理的物理模型的解决物理问题的思考方法.
教学重点、难点分析
1
.在高一、高二的学习中,学生较系统地学习了有关动力学问题的知识,
教师
也介绍了一些解题方法,
但由于学生掌握物理知识需要有一个消化、
理解的
过程,
不能全面系统地分析物体运动的情境,
在高三复习中需要有效地提高学生
物理学科的能力,
< br>在系统复习物理知识的基础上,
对学生进行物理学研究方法的
教育.
本单元的重点就是帮助学生正确分析物体运动过程,
掌握解决一般力学问
题的程序.
2<
/p>
.本单元的难点在于正确、合理地选择研究对象和灵活运用中学的数学方
< br>法,
解决实际问题.
难点的突破在于精选例题,
重视运动过程分析,
正确掌握整
体—隔离法.<
/p>
教学过程设计
一、引入
牛顿运动定律是经典力学的基础,应用范围很广.
在力学中,只研究物体做什么运动,这部分知识属于运动学的内容.至于物体为什么
会做这种运动,
这部分知识属于动力学的内容,
牛顿运
动定律是动力学的支柱.
我们必须从
力、
质量和加速度这三个基本概念的深化理解上掌握牛顿运动定律.
这堂复习课希望学生对
动力学的规律有较深刻的理解,并能在实际中正确运用.
二、教学过程
教师活动
1
.提问:
叙述牛顿第一定律的内容,惯性是否与运动状态有关?
学生活动
回忆、思考、回答:
一切物体总保持
匀速直线运动状态或静止状态,
直到有外力迫使它改变这种状态为止.
< br>
教师概括.
牛顿第一定律指
明了任何物体都具有惯性——保持原有运动状态不变的特性,同时也
确定了力是一个物体
对另一个物体的作用,力是改变物体运动状态的原因.
应该明确:
(
1
)力不是维持物体运动的原因;
(
2
)惯性是物体的固有性质.惯性大小与外部条件无关,仅取
决于物体本
身的质量.
无论物体受力还是不受力,
无论是运动还是静止,
也无论是做匀速运
动还是变速
运动,
只要物体质量一定,
它的惯性都不会改变,
更不会消失,
惯性
是物体的固有属性.
放投影片:
[
例
1]
某人用力推原来静止在水平面上的小车,
使小车开始运动,此后改用
较小的力就可以维持小车做匀速直线运动,可见:
A
.力是使物体产生运动的原因
B
.力是维持物体运动速度的原因
C
.力是使物体产生加速度的原因
D
.力是使物体惯性改变的原因
讨论、思考、回答:
经讨论得出正确
答案为:
C
.
2
.提问:
牛顿第二定律的内容及数学表达式是什么?
学生回忆、回答:
物体受到外力作用时,所获得的加速度的大小跟外力大小成正比,跟物体的质量成反
比
,加速度的方向与合外力方向相同.
Σ
F=ma
理解、思考.
教师讲授:
牛顿第二定律的意义
(
1
)揭示了力、质量、加速度的因果关系.
(
2
)说明了加速度与合外力的瞬时对应关系
.
(
3
)概
括了力的独立性原理
提问:
怎样应用牛顿第二定律?应用牛顿第二定律解题的基本步骤如何?
讨论:
归纳成具体步骤.
应用牛顿第二定律解题的基本步骤是:
(
1
)依题意,正确选取并隔离研究对象.
< br>
(
2
)对研究对象的受力情况
和运动情况进行分析,画出受力分析图.
(
< br>3
)选取适当坐标系,一般以加速度的方向为正方向.根据牛顿第二定律
和运动学公式建立方程.
(
< br>4
)统一单位,求解方程组.对计算结果进行分析、讨论.
在教师的引导下,分析、思考.
依题意列式、计算.
[
例
2]
有只船在水中航行时所受阻力与其速度成正比
,现在船由静止开始沿
直线航行,若保持牵引力恒定,经过一段时间后,速度为
v
,加速度为
a
1
p>
,最终
以
2v
的速
度做匀速运动;若保持牵引力的功率恒定,经过另一段时间后,速度
为
< br>v
,加速度为
a
2
,最终也以
2v
的速度做匀速运动,则
a
2
=______a
1<
/p>
.
放投影片,引导解题:
牵引力恒定:
牵引力功率恒定:
提问:
通
过此例题,
大家有什么收获?随教师分步骤应用牛顿第二定律列式.
学生分组讨论,得出结论:
力
是产生加速度的原因,也就是说加速度与力之间存在即时直接的因果关系.被研究
对象什
么时刻受力,
什么时刻产生加速度,
什么时刻力消失,
什么时刻加速度就等于零.
这
称做加速度与力的
关系的同时性,或称为瞬时性.
放投影片:
[
例
3]
已知,质量
m=2kg
的质点停在一平面直角坐标系的原点
O
,受到
三个
平行于平面的力的作用,正好在
O
点处于静止状态.已知三个力中
F
2
=
4N
,方向
指向负方向,
从
t=0
时起,
停止
F
p>
1
的作用,
到第
2
秒末物体的位置坐标是
(
-2m
,
0
).求:
(
p>
1
)
F
1
的大小和方向;
(
2
)
若从第
2
秒末起恢复
F
1
的作用,而同时
停止第三个力
F
3
的作用,则到第
4
秒末质点的位置坐标是多少?(
3
)第
4
秒末
质点的速度大小和方向如何?(
4
)
F
3
< br>的大小和方向?
读题,分析问题,列式,求解.
画坐标图:
经启发、讨论后,学生上黑板写解答.
(
1
)在停止
F
1
作用的两秒内,质点的位置在
x
轴负方向移动,应
所以
F
1
=-Fx=-ma
=2
(
N
)
F
1
的方向沿
X
轴方向.
(
2
)
当恢复
F
1
的作用,
而停止
F
3
的作用的
2
秒内,
因为
F
1
在
x
轴正方向,
F
2
在
y
轴负方向,直接用
F
1
和
F
2
列的动力学方程
< br>所以第
4
秒末的位置坐标应是
其中
v
1x
=a
1
t
1<
/p>
=-2
(
m/s
),
t
2
=2s
(
3
p>
)第
4
秒末质点沿
x
轴和
y
轴方向的速度分别为
v
2x
和
v
2y
,有