高一物理牛顿运动定律教案

4．1牛顿第一定律知识与技能１．知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。２．理解牛顿第一定律的内容及意义３．知道什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象。过程与方法１．观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系２．通过实验加深对牛顿第一定律的理解。３．理解理想实验是科学研究的重要方法情感态度与价值观通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物体质的曲折性。教学重点１．对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解２．科学思想的建立过程教学难点１．力和运动的关系２．惯性和质量的关系教具多媒体视频课时安排１课时教学过程问题一：物体运动的原因是什么？（历史的思考：亚里士多德、伽利略）问题二：亚里士多德为什么会出错？错误的结论维持近两千年，我们有何思考？（凭经验、表象，而这往往是不可靠的；要善于思考、敢于质疑，要动脑筋探寻解决问题的方法。）问题三：伽利略发现问题的关键在哪里？（摩擦力；实验探索）问题四：伽利略是如何考虑实验、如何分析问题的？①常识：给水平面上的物体一个初速度，物体为何运动一段会停下来？（摩擦力）如何使它运动更远一些？（物体表面尽量光滑，但轨道不可能无限长。）②伽利略的理想实验：如图：让小球从一个斜面由静止滚下，小球将滚上另一个斜面，如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度。减小另一个斜面的倾角，小球仍能到达原来的高度，但比第一次滚得要远些，假设把另一个斜面放至水平，则小球因为无法达到原来的高度而永远运动下去。③分析教材P72图4.1.1，有哪些认识？（将实验问题的理论化：画图、加字母等；频闪法拍照：小球在斜面上各点的速度的求法，定性、定量判断小球在斜面上做什么运动，）④小球在水平方向运动的理想分析（水平方向不受力）⑤结论：力不是维持物体的运动（速度）的原因，而是改变物体运动状态（改变物体速度）的原因。问题五：牛顿是如何总结这个问题的？①法国工程师笛卡尔的研究②牛顿第一运动定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。例：a．用一细绳一端系一小球，让它做圆周运动。若在绳断的瞬间，小球不受任何力的作用，则小球将做什么运动？（以绳断那个时刻的速度做匀速直线运动）b．用绳吊起一个小球，小球静止。若在剪断绳子的瞬间，小球不受任何力的作用，则小球将做什么运动？（静止）③牛顿第一运动定律是理想定律④自然界中物体不可能不受力，若物体受平衡力，则可等效物体不受力或认为受合外力为零，在这种情况下物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。问题五：如何理解惯性？①物体都具有抵抗状态变化的“本领”，如：冬天晚上上床和早上起床人的感觉等。②惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。例：汽车启动、加速，汽车刹车、减速，车上的人的感觉？原因？如何表达？（原来状态，怎么改变，由于惯性，结果）③猜想惯性的大小与哪些因素有关？静止的物体无惯性；速度大的物体惯性大；受的力越大惯性越大；做曲线运动的物体惯性要发生变化。这些话对吗？说明什么？（与外界因素无关）惯性是物体的固有性质，仅与物体的质量有关，惯性大小的唯一量度是质量。惯性可以表现出来，也可以不表现出来。只有在运动状态发生改变才可以表现出来。【练习】教材P75页练习问题六：什么是惯性参考系？（简介教材P74页内容）【思考】如图所示，在密闭的车内用细线拴着一个铁球和一个氢气球，当车突然向右加速时，铁球和氢气球相对于车的位置发生怎样的变化。4．2实验：探究加速度与力、质量的关系知识与技能１．理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关也与质量有关。２．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系过程与方法１．指导学生半定量地探究加速度和力、质量的关系。知道用控制变量法进行实验２．学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验。３．对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题情感态度与价值观１．通过探究实验，培养实事求是、病重客观规律的科学态度。２．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。３．培养与人合作的团队精神教学重点１．控制变是法的使用２．如何提出实验方案并使实验方案合理可行３．实验数据的分析与处理教学难点１．如何提出实验方案并使实验方案合理可行２．实验数据的分析与处理教具（１）附有滑轮的长木板２块（２）小车２个（３）带小钩或小盘的细线２条（４）钩码，规格：10g，20g，用作牵引小车的力。（５）砝码，规格：50g、100g、200g，用做改变小车质量（６）刻度尺（７）宽口文件夹（８）1-2m粗线绳，用做控制小车运动。课时安排２课时教学过程问题一：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，是产生加速度的原因。请猜想加速度与哪些因素有关？问题二：如何研究这个问题？（控制变量法）问题三：具体如何操作？①实验器材：附有滑轮的长木板1块，规格为200g的小车1个，带小钩细线1条，规格为20g的钩码5只（作牵引小车的力），规格为200g的砝码5只（用做改变小车质量），打点计时器，20cm的纸带，稳压源。②控制质量不变（200g）a．要考虑加速度与什么力有关？（绳子拉力、摩擦力、合力）b．如何用绳子拉力来替代合力？（平衡摩擦力）如何平衡摩擦力？（体会长木板的倾角逐渐变大，小车的受到的静摩擦力大小与重力什么关系、如何变化，注意平衡的应该是动摩擦力）c．在实验中，钩码的重力大小等于拉力大小吗？请定性分析哪个较大一些？如何使钩码的重力大小与拉力大小更接近？（M＞＞m）d．小车的加速度如何测？（打点计时器，提醒如何数据处理）e．添加钩码（增大拉力），重复实验。f．列表分析或画图分析（横、纵坐标分别选什么好？描点、拟合，图象经过原点吗？）g．有何结论？M一定时，a∝Fh．若M=400g时，重复以上实验，有何结论？③控制拉力不变（钩码质量50g，F=0.5N）a．添加砝码（增大M），重复实验。b．列表分析或画图分析（横、纵坐标分别选什么好？）c．有何结论？F一定时，a∝1/Md．若F=1N时，重复以上实验，有何结论？问题四：若某同学做这个实验，取M=500g，得到如图1或2的图象，说明什么？问题五：不直接测加速度可以探究这个问题吗？①不具体测加速度，可作对比实验。其他思想可以同前实验。②实验器材：附有滑轮边侧有刻度的长木板2块，规格为200g的小车2个，带小钩细线2条，规格为20g的钩码5只（作牵引小车的力），规格为200g的砝码5只（用做改变小车质量），宽口文件夹，2m粗线绳。③分析两小车均做初速度为零的匀加速运动，相同时间内两小车位移之比就是其加速度之比。④处理实验数据：表一：M1=M2=600g次数小车１小车２钩码(g)位移x1(cm)钩码(g)位移x2(cm)１20.040.0２20.060.0３20.080.0４20.0100.0５20.0120.0表二：F1=F2=0.2N次数小车１小车２M1(g)位移x1(cm)M2(g)位移x2(cm)１200400２200600aFO12３200800４2001000５2001200⑤作出图象,分析图象:问题六：通过实验发现加速度a与合外力F、质量m有什么关系？（加速度与力成正比，与质量成反比。即a∝F，a∝1/m）问题七：通过本节内容的学习应搞清楚思维上的哪些问题？（①实验要探究的内容，②探究实验的设计思路，③实验仪器的操作方法，④数据处理方法，⑤如何画出图象并且从图象探究到什么规律。）【巩固练习】评价手册P531、5、6、74．3牛顿第二定律知识与能力1．掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式2．理解公式中各物理量的意义及相互关系3．会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算过程与方法1．通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律2．培养学生的概括能力和分析推理能力情感态度和价值观1．渗透物理学研究方法的教育2．认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法教学重点牛顿第二定律的特点教学难点牛顿第二定律的理解F2/F1x2/x1Om2/m1x1/x2O课时安排２课时教学过程问题一：上节课我们是如何探究物体的加速度与力、质量的关系的？有什么关系？（研究问题的方法和程序）问题二：牛顿第二定律的内容是什么？①内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。②作用力指的是什么？（合力）合力是怎么求的？（在对物体受力分析的基础上，对力进行合成）③表达式：a∝F合/m或者F合∝ma(比例式)F合=kma(等式)k应是比例系数④单位：比例系数k的选取有任意性，但取k=1最简单。在这种规定下来定义力的单位1kgm/s2=1N这样：F合=ma（运用时请注意必须统一单位：N，Kg，m/s2）⑤意义：力是改变物体运动状态的原因，是产生加速度的原因；若有力作用于物体，物体则立即产生加速度，若力撤消作用，加速度瞬间消失（瞬时对应，共存亡）。⑥矢量方程：a的方向永远由F合的方向决定，永远与F合的方向一致。问题三：用手推课桌（对课桌施加力的作用），课桌为何没有运动（产生加速度）？（课桌不止受一个力，还受到摩擦力；F合=0，a=0；）问题四：如何求物体的加速度？①根据运动学方程来计算②对物体进行受力分析，然后将所有力进行合成从而求出合力③根据F=kma将物体受到的每一个力产生的加速度分别求出各自的加速度：a1、a2、a3、a4等，然后将这些加速度进行合成。问题五：力与加速度有何关系？①力与加速度有因果关系，但无时间先后而是同时产生、立即产生；若合力改变，加速度立即随之改变；合力消失，加速度立即消失。即合力与加速度瞬时对应，无需时间过程。②力与速度无因果关系。因为atv，即速度变化必须有时间过程，在很短的时间内可以近似认为t=0，则v=0速度不变。【讨论】教材P821、2、3【例题】1．某质量为1100kg的汽车在平直路面试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。①汽车质点的运动图景（两种情况）②汽车质点的受力分析（竖直情况如何考虑）③解题规范：汽车匀减速：a1=v0/tf=ma1=mv0/t=1100×27.8/70=437（N）汽车匀加速：F合=F-f=2000-437=1563（N）又F合=ma2a2=F合/m=1563/1100=1.42(m/s2)2．一个质量为2kg的物体受到互成1200角的两个力F1和F2的作用，这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度是多大？①对物体进行受力分析，求合力②利用牛顿第二定律求解③解题规范：④思考：质量不同的物体，自由下落的加速度为何一样？3．如图所示，质量分别为mA和mB的两个小球，用一根轻弹簧连接后用细线悬挂在顶板下，当细线被剪断的瞬间，两球下落的加速度分别是aA＝，aB＝。（重力加速度为g）①弹簧的弹力瞬间不变②分别对A、B进行受力分析，根据牛顿第二定律求解③若把弹簧改为绳或杆呢？（aA＝g，aB＝g）4．如图所示，小球从轻弹簧正上方无初速释放，自由下落一段时间后，与弹簧接触，从小球开始接触弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度，加速度和所受合外力的变化情况是怎样的？①分段考虑问题，受力分析②下落：（自由落体、变加速、变减速）③上升：（变加速、变减速、竖直上抛）5．一物体放在光滑的水平面上，初速度为零，先对物体施加一向东的恒力F，历时1s，随即把此力改为向西，大小不变，历时1s，接着又把此力改为向东，大小不变，历时1s；如此反复，只改变力的方向，共用了1min，在此1min内A、物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置之东B、物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置C、物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末继续向东运动D、物体一直向东运动，从不向西运动，在1min末静止于初始位置之东注意：每一段的受力情况和动图景（D）【巩固练习】教材P824、54．4牛顿第二定律的简单应用教学目标：