人教版高中物理必修一 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案设计

人教版高中物理必修一 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案设计（精选2篇）

1.人教版高中物理必修一 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案设计 篇一

保山曙光学校 高一年级物理 教学设计 2010年12月25日

第四章 牛顿运动定律

七 用牛顿运动定律解决问题

（二）主备教师：曾光芬

一、内容及其解析

1、内容：共点力的平衡条件、超重和失重、从动力学看自由落体运动。

2、解析：牛顿运动定律是经典力学的基础，它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用.上一节课主要是以理论的分析为主，研究如何根据已知运动情况求解物体的受力情况和已知受力情况求解物体的运动情况.本节课是从应用角度学习牛顿运动定律，举例说明了牛顿运动定律的两个具体应用.物体的平衡是物体加速度为零的一种特殊情况，分析物体平衡时应该紧紧地抓住这一点，主要利用力的分解知识列出方程进行求解，主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐标系.超重和失重研究的是在竖直方向上物体的受力情况和物体运动情况的关系，要注意引导学生区别视重和实际重力.了解加速下落和减速上升其实加速度的方向是一样的。

二、目标及其解析

1、目标定位：

（1）理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。

（2）会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

（3）通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。（4）进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。

2、目标解析：

（1）理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件就是指培养学生的分析推理能力和实验观察能力。

（2）会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题就是指培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力。

（3）通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质就是指引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

（4）进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤就是指培养学 保山曙光学校 高一年级物理 教学设计 2010年12月25日

生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神。

三、问题诊断分析

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是对超重和失重现象的理解不太容易，产生这一问题的原因是学生习惯于分析平衡状态，要解决这一问题就要通过多媒体播放超重和失重演示实验，其中关键是引导学生通过观看和分析实验自己总结出超重和失重。

四、教学支持条件分析

在本节课的教学中，准备使用多媒体，使用多媒体播放超重和失重演示实验可以让学生更好的理解超重和失重现象。

五、教学过程设计

［新课导入］

师：上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的两种方法，根据物体的受力情况确定物体的运动情况和根据物体运动情况求解受力情况.这一节我们继续学习用牛顿运动定律解题.师：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？

生：我们常见的运动有变速运动和匀速运动，最常见的是物体静止的情况.师：如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何？

生：如果物体受力平衡的话，物体将做匀速直线运动或静止，这要看物体的初速度情况.［新课教学］

问题1 那么共点力作用下物体的平衡条件是什么？

设计意图：通过举例画图分析得出共点力作用下物体的平衡条件。师生活动：

师：那么共点力作用下物体的平衡条件是什么？

生：因为物体处于平衡状态时速度保持不变，所以加速度为零，根据牛顿第二定律得：物体所受合力为零.师：同学们列举生活中物体处于平衡状态的实例.生1：悬挂在天花板上的吊灯，停止在路边的汽车，放在地面上的讲桌以及放在讲桌上的黑板擦等等.2 保山曙光学校 高一年级物理 教学设计 2010年12月25日

生2：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间.师：大家讨论一下竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态.学生讨论，回答提问

生1：竖直上抛的最高点物体应该处于平衡状态，因为此时物体速度为零.生2：我不同意刚才那位同学的说法，物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态，并不是物体运动速度为零的位置.处于竖直上抛最高点的物体只是在瞬间速度为零，它的速度立刻就会发生改变，所以不能认为处于平衡状态.师：刚才的同学分析得非常好，大家一定要区分到底是速度为零还是合外力为零时物体处于平衡状态，经过讨论分析我们知道应该是合外力为零时物体处于平衡状态.为了加深同学们对这个问题的理解，我们通过一个例子来进一步探究物体的平衡是怎样进行研究的.多媒体投影课本中的例题、三角形的悬挂结构及其理想化模型 师：轻质细绳中的受力特点是什么？

生：轻质细绳中的受力特点是两端受力大小相等，内部张力处处相等.师：节点O的受力特点是什么？

生：节点O的受力特点是一理想化模型，所受合外力为零.师：我们分析的依据是什么？

生：上面的分析借助牛顿第二定律进行，是牛顿第二定律中合力等于零的特殊情况.师：同学们把具体的解答过程写出来.投影学生的解答过程

解答：如图4－7－1所示，F1、F2、F3三个力的合力为零，表示这三个力在x方向的分矢量之和及y轴方向的分矢量之和也都为零，也就是：

图4－7－1 F2－F1cosθ=0 3 保山曙光学校 高一年级物理 教学设计 2010年12月25日

F1sinθ－F3=0 由以上两式解出钢索OA受到的拉力F1

F1=F3G= sinsin硬杆OB的支持力F2

F2=F1cosθ=G tan师：在这个同学解题的过程中，他采用的是什么方法？

生：正交分解法：将其中任意一个力沿其余两个力的作用线进行分解，其分力必然与其余两个力大小相等.师：除了这种方法之外，还有没有其他的方法？

生1：可以用力的合成法，任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反.生2：也可以用三角形法，将其中任意两个力进行平移，使三个力首尾依次连接起来，应构成一闭合三角形.师：总结：处理多个力平衡的方法有很多，其中最常见的就是刚才几位同学分析的这三种方法，即正交分解法、力的合成法和三角形定则.这几种方法到底采用哪一种方法进行分析就要看具体的题目，在实际操作的过程中大家可以灵活掌握.例题1 如图4－7－2所示，质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速直线运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，F的方向与水平方向成θ角斜向下.那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个（BD）

图4－7－2 A.μmg

B.μ（mg＋Fsinθ）

D.Fcosθ C.μ（mg－Fsinθ）

解析：物体受力如图4－7－3所示，水平方向有f=Fcosθ，故D正确.竖直方向有FN=Fsinθ+G，由于匀速运动，f=μFN=μ（Fsinθ+G），故选项B正确.点评：要注意问题的多解性.4 保山曙光学校 高一年级物理 教学设计 2010年12月25日

图4－7－3 变式练习在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重力，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是（C）

A.读数偏大，表明装置加速上升 B.读数偏小，表明装置减速下降

C.读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动

D.读数准确，表明装置匀速上升或下降

问题2 当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢？

设计意图：让学生带着问题观察演示实验，理解超重和失重现象。师生活动：

【演示实验】

一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数.注意观察接下来的实验现象.学生活动：观察实验现象，分析原因

师：甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化？怎样变化？ 生：体重计的示数发生了变化，示数变小了.师：甲突然站起时，体重计的示数是否变化？怎样变化？ 生：体重计的示数发生了变化，示数变大.师：当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢？

生：这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的.而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化.保山曙光学校 高一年级物理 教学设计 2010年12月25日

这位同学分析得非常好，我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小.大家再看这样一个问题：

多媒体投影例题：人站在电梯中，人的质量为m.如果当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力为多大？

学生思考解答

生1：选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力.由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力.生2：取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程F－G=ma，由此可得：F=G+ma=m（g+a）

人对地板的压力F′与地板对人的支持力大小相等，即F′=m（g+a）由于m（g+a）>mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大.师：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体受到的重力的现象称为超重现象.物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢？

生：物体的加速度方向向上.师：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的？ 生：应该是加速上升.师：大家看这样一个问题：

投影展示：人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大？ 学生讨论回答

生1：此时人对地板的压力也是大于重力的，压力大小是：F=m（g+a）.生2：加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下.师：大家再看这样几个问题： 【投影展示】

1.人以加速度a加速向下运动，这时人对地板的压力多大？ 2.人随电梯以加速度a减速上升，人对地板的压力为多大？

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3.人随电梯向下的加速度a＝g，这时人对地板的压力又是多大？ 师：这几种情况物体对地板的压力与物体的重力相比较哪一个大？ 生：应该是物体的重力大于物体对地板的压力.师：结合超重的定义方法，这一种现象应该称为什么现象？

生：应该称为失重现象.当物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力小于物体重力的现象称为失重.师：第三种情况中人对地板的压力大小是多少？ 生：应该是零.师：我们把这种现象叫做完全失重，完全失重状态下物体的加速度等于重力加速度g.师：发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？ 生：没有发生变化，只是物体的视重发生了变化.师：为了加深同学们对完全失重的理解，我们看下面一个实验，仔细观察实验现象.课堂演示实验：取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动.生：观察到的现象是水并不从小孔中喷出，原因是水受到的重力完全用来提供水做自由落体运动的加速度了.师：现在大家就可以解释人站在台秤上，突然下蹲和站起时出现的现象了.例题2 某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中（D）

A.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变

B.此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大

C.台秤的示数先增大后减小 D.台秤的示数先减小后增大

变式练习如图4－7－4所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点.当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为（D）

保山曙光学校 高一年级物理 教学设计 2010年12月25日

图4－7－4 A.F=mg

C.F=（M+m）g

六、本课小结

本节课是牛顿运动定律的具体应用，分别是两种特殊情况，一种是物体受合力为零时物体处于平衡状态时的分析，应该注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵活运用，另一种情况就是物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象.对于这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了（甚至消失了），地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化.即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小.当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系.超（失）重现象是指物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于（小于）重力的现象。“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向。

B.Mg

D.F>（M+m）g

2.人教版高中物理必修一 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案设计 篇二

一、教材分析

学习牛顿第一定律不只要明白定律本身说的是什么，还要了解人类进行探究的历史，本书对此做了比较详细的介绍。这种处理源于本书对过程与方法的重视。

二、学习目标

（一）知识与技能

1、理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。

2、理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。

3、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．

（二）过程与方法

1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．

2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．

3、培养学生逻辑推理的能力，知道物体的运动是不需要力来维持的。

（三）情感、态度与价值观

1、利用动画演示伽利略的理想实验，帮助学生理解问题。

2、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言，并学以致用。

三、教学重难点

1、理解力和运动的关系。

2、理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。

四、学情分析

牛顿第一定律的内容本身比较抽象，宜采用探究活动让学生自己去探究运动的物体为

什么会停下，运动物体速度变小的快慢跟什么因素有关。

五、教学方法

1、对比实验、自主探索、合理推理。

2、利用生活中的实例，理解惯性与质量的关系，贴近生活更易理解。

六、课前准备

小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺

七、课时安排 1个课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

（二）情境导入、展示目标

开门见山，阐述课题：前面几章学习了运动和力基础知识，这一章开始我们研究力和运动的关系。第一节课我们来学习牛顿第一定律。首先来看本节的教学目标

知识与技能

1、理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。

2、理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。

3、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度．

过程与方法

1、培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断．正确的认识力和运动的关系．

2、帮助学生养成研究问题要从不同的角度对比研究的习惯．

用心

爱心

专心

3、培养学生逻辑推理的能力，知道物体的运动是不需要力来维持的。

情感、态度与价值观

1、利用动画演示伽利略的理想实验，帮助学生理解问题。

2、利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。培养学生大胆发言，并学以致用。

（三）合作探究、精讲点拨

教师活动：人推车走，不推车停，由此看来必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力作用在物体上，物体就不运动——这是两千多年前亚里士多德说的，不是我说的。是这样吗？

下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。

让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究： l、力推物动，力撤物停。

2、力撤物不停。

教师巡回指导，提出问题：物体的运动是不是一定需要力？

学生活动：利用桌子上的器材：小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺。做实验：

1、桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。

2、撤去毛巾，让小车在桌面上，推一下小车，小车运动一段才停下来。

教师活动：你还能举出其他的例子来说明这个问题吗？

刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？矛盾出在哪呢？

学生活动：学生举例讨论，比如：自行车蹬一段时间后停止蹬车，自行车会滑行一段距离；溜冰；冰面上踢出去的冰块。等等。

点评：通过举例进一步理解物体的运动不需要力来维持。

教师活动：引导学生进行实验对比。通过对比实验可以进行逻辑推理，如果接触面非常光滑没有摩擦，那小球会怎样？

学生活动：用小球做对比实验

A、使斜槽和桌面吻合，让小球从斜槽上滚下，标出滚动距离。B、在桌面上放玻璃板，使斜槽和玻璃板吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

对比发现，接触面越光滑，滚动距离越远。

［总结得出］小球运动停下来的原因是摩擦力。如果接触面非常光滑小球会永不停止。

点评：

1、对比实验，找出问题的本质．从而理解物体的运动和力的关系．

2、在对比实验的基础上进行合理的逻辑推理． 教师活动：在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（并板书）

物体的运动是不需要力来维持的。（力撤物停的原因是因为摩擦力。如果没有摩擦力，运动的物体会一直运动下去）。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么研究这个问题的呢？

教师活动：介绍伽利略的理想实验。

（1）对称斜面，没有摩擦小球滚到等高。

（2）减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置释放要滚到等高，滚动距离就会越远。

（3）把另侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去。根据这一现象伽利略得出了什么样的结论？

学生活动：观察并回答提出的问题：

用心

爱心

专心 运动的物体如果不受力物体将匀速运动下去。

点评：通过观察伽利略的理想实验，启发学生在研究科学问题时大胆的设想和科学的推理都是很有必要的。

教师活动：让学生阅读课文找出：

l、伽利略的观点。

2、笛卡儿的补充和完善。

3、牛顿第一定律。

对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的更全面？

学生活动：阅读课文，回答问题。

1、伽利略：物体不受力时，运动的物体一直作匀速直线运动。

2、笛卡儿：物体不受力时，物体将永远保持静止或运动状态。

教师活动：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

在学生回答的基础上，进一步总结：力不是维持物体运动状态的原因，力是改变运动状态的原因。

运动状态是指什么？

学生讨论回答：两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态。

运动状态：速度的大小和方向。

教师活动：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？

什么时候可以看作不受力并举例说明。

学生活动：学生回答不能。因为不受力作用的物体是不存在的。

受力但合力为零时。比如：冰面上的滑动的冰块。冰壶球。

教师活动：牛顿定律又叫惯性定律，惯性是指什么？

你又怎样理解这种性质呢？举例说明。因为这是一个新概念，学生刚接受可能不是很好理解。举例说明人站在匀速行使的车厢内竖直向上跳起，仍会落到原地。这都是惯性。

再让学生举例，学生就必然入门了。

学生活动：学生观察并思考，再进一步理解惯性：是指物体具有保持原来运动状态或静止状态的性质。举例。

教师活动：进一步总结：物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态，理解时可认为不受力和合力为零效果是一样的，如果某个方向不受力，那么在这个方向物体也会保持匀速直线运动状态或静止状态。培养学生灵活运用物理规律解决问题的能力。

教师活动：一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，当力使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的的“本领”。这个本领与什么有关呢？比如货车启动时，由静止到运动得需要一段时间，是空车好启动还是满载时？你还能举出什么例子来？

学生活动：学生思考

比如骑自行车，单人时和带人时的感觉相比。

从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。

点评：通过生活中的一些例子理解惯性大小与质量有关．

（四）反思总结、当堂检测

用心

爱心

专心 例1 关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是（A．只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去 B．这个实验实际上是永远无法做到的 C．利用气垫导轨，就能使实验成功

D．虽然是想象中的实验，但是它建立在可靠的实验基础上

例2 关于惯性，下列说法中正确的是（）

A．速度大的物体不能很快地停下来，是因为物体速度越大，惯性越大 B．小球在做自由落体运动时，没有惯性

C．乒乓球的运动状态容易改变，是因为乒乓球惯性较小的缘故 D．物体受到的外力越大，其惯性越小，受到的外力越小，惯性越大 拓展：①惯性是物体本身固有的属性，质量是物体惯性大小的量度．

②火车在平直轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回车上原处，这是因为（）

A．人跳起后，车厢内空气给他以向前力，使他随与同火车一起向前运动 B．人跳起的瞬间，车厢地板给他一个向前的力，使他与火车一起向前运动

C．人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只有由于时间很短，不明显而已

D．从人跳起后仍落到回车上原处，这是由于人有惯性，在水平方向上始终和车具有相同的速度

（五）发导学案、布置预习

九、板书设计

物体的运动是不需要力来维持的

牛顿第一定律：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。

惯性：是指物体具有保持原来运动状态或静止状态的性质。描述物体惯性的物理量是质量

十、教学反思

从人类的直觉入手，以实验来说明事实

用心

爱心