教学设计高三物理第二轮专题复习教案(牛顿运动定律)

教学设计：高三物理第二轮专题复习教案（牛顿运动定律）北京十中欧庆胜前言：高考复习第二轮思想指导：1高中物理力电知识体系的要求。高中物理力学知识以物理运动为核心。研究物体运动过程中力和运动的关系；研究物体运动过程中功和能的关系；研究物体运动过程中冲量和动量的关系。2高考试题特点的要求。高中阶段试题对不同运动形式考察的侧重点有所不同，高考试题也具有相同的特点。从牛顿运动定律角度分析各运动形式题目特点。平衡态合力为零。受力分析力的合成分解应用平行四边形结合数学分析力的关系匀变速直线运动F恒=ma恒。受力分析力的合成分解应用牛二律结合匀变速直线运动规律解题非匀变速直线运动F变=ma变。受力分析应用牛顿第二定律分析加速度的变化根据力和速度的方向判断速度大小的变化。不能应用匀变速直线运动的规律定量解题。变力作用牛顿第二定律是瞬时表达式匀变速曲线运动F恒=ma恒.运动的合成和分解是考察重点，恒力作用下的曲线运动都需分解为两个方向的直线运动，而后应用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律解题。非匀变速曲线运动Fn=man。以圆周运动为代表，高考要求径向的牛顿第二定律结合圆周运动的规律解决问题。变力作用，牛顿第二定律是瞬时值表达式。无论在何种力的作用下，从力和运动关系的角度分析各种形式运动的考察重点相对固定的，而不同形式的运动考察的重点又有所区别。无论何种力作用下同一形式运动的解题思维过程是相对固定的，因此按照运动的形式分专题复习是有意义的。3解题思维过程的需要。审题选择对象受力分析运动分析判断运动性质平衡态匀变速直线运动非匀变速直线运动匀变速曲线运动非匀变速曲线运动力运动动作：画受力、运动过程图分析运动性质想：据力和运动的关系根据运动形式、题目条件和规律的特点选择解题的方法。列式解题综合以上三点的分析，专题的设置应以运动性质为分类的主要线索，同时将规律和模型与各运动形式相结合。这样做既有利于培养学生良好的解题思维过程，又将力电部分的知识成为一个有机的整体呈现在学生的脑海中。所以，专题的设置如下：1、力学三大规律专题2、平衡态问题3、匀变速直线运动专题（包括在电场力磁场力作用下的匀变速直线运动）4、非匀变速直线运动专题（包括电磁感应现象中的切割问题）5、匀变速曲线运动专题(以重力场和电场中的平抛、类平抛问题为主)6、非匀变速曲线运动专题（以重力场和磁场中的圆周运动为主）7、图像专题8、建模专题高三物理第二轮复习三大规律专题（一）:牛顿运动定律教学目标：较深刻的体会牛顿运动定律的内涵，学生会应用牛顿运动定律和力的基本概念分析受力，会应用牛顿运动定律分析运动性质，会正确选择解决问题的规律和方法。学生形成解决力和运动问题的一般思维过程。任务分析：1、本节内容属规律的应用（高级规则学习）2、起点能力：学生对知道惯性、牛顿三定律的内容、运动学基本概念，具备应用定律解决问题的初步能力。3、学习条件：高级规则的学习方式有接受、问题解决两种方式。对于惯性、力和运动的关系采取接受式的学习方式，教师深刻剖析定律的内涵。之后采取问题解决学习方式，举例讲解与问题解决相结合。4、终点能力：体会牛顿定律的内涵，将惯性等概念与实际问题结合，运用惯性等概念指导具体问题的分析，理解力和运动的关系这一核心的物理思想。学生形成解决力与运动问题的一般思维过程：受力、运动分析，判断运动的特征，依据运动的特点和规律内涵选择解决问题的规律方法，列式解题。学生会应用牛顿运动定律和力的基本概念分析受力，会应用牛顿运动定律分析运动性质，会选择规律方法。教学重点：牛顿第一、第二定律的理解和应用。教学难点：力和运动关系的体会和应用。教学过程：一、牛顿第一定律1、重要性：对牛顿第一定律的深入理解是掌握“力和运动”这一高中物理核心思想的基础。2、内容：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。3、关于这个定律可以从以下三个方面来理解和认识．（1）定律的前一句话揭示了物体所具有的一个重要属性，即“保持匀速直线运动状态或静止状态．而所说的物体，在空间上是指所有的任何一个物体．在时间上，是指每个物体总是具有这种属性．即在任何情况下都不存在没有这种属性的物体．这种“保持匀速直线运动状态或静止状态”的性质叫惯性．一句话，牛顿第一定律指出了一切物体在任何情况下都具有惯性．（2）定律的后一句话“直到有外力迫使它改变这种状态为止”这实际上是给力下的定义，即力是改变物体运动状态的原因（力并不是产生和维持物体运动的原因）．（3）牛顿第一定律指出了物体不受外力作用时的运动规律．实际上，不受外力作用的物体是不存在的．物体所受到的几个力的合力为零时，其效果就跟不受外力相同，这时物体的运动状态是匀速直线运动或静止．4、对“惯性、牛顿第一定律”的深刻理解和应用。1）速度不能突变由于一切物体在任何情况下都有惯性，即保持原来的速度，所以当外力作用使物体速度改变时，速度是从原来的速度开始变化，速度不能突变不能任意变化而要遵循一定的规律。2）物体的状态由外力和速度共同决定由于惯性物体要保持原来的速度。当有外力作用时，外力要改变物体的速度，物体仍要保持原来的速度，物体内在的这种性质和外力就共同决定物体的运动状态。阅读：当物体受到外力作用时，物体的运动状态将发生变化，它同样具有惯性，这时物体的惯性表现为物体内在的抵抗能力，受外力作用的物体作变速运动，物体的速度每时每刻都要发生变化，但不管任何时刻，物体都表现出要维持其即时速度不变的性质，由于外力的作用，物体欲要保持其即时速度的“愿望”被打破，使物体的速度不断地发生变化。如果某一时刻外力突然撤销，物体立即就会维持该时刻的即时速度，尔后物体就以这个速度一直运动下去。这充分说明作变速运动的物体仍具有维持其运动状态不变的性质。思考：物体在什么情况下做直线运动、曲线运动、做加速运动、做减速运动的条件，总结力和速度的关系是什么？二、牛顿第二定律1.定律的表述物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，既F=ma（其中的F和m、a必须相对应）特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。2.牛顿第二定律确立了力和运动的关系牛顿第一定律明确了力和运动的定性关系，牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度。3.应用牛顿第二定律解题的步骤①明确研究对象。以某一个物体为对象。②对研究对象进行受力分析。系统内力，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点所受的所有外力之和，即合外力F。同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并画出受力分析和运动过程图。若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。解题要养成良好的习惯。只要严格按照以上步骤解题，同时认真画出受力分析图，标出运动情况，那么问题都能迎刃而解。③列式解题，结合运动学公式和方法。4.牛顿第二定律的典型应用1）在匀变速直线运动中应用牛顿定律解题时，应根据合外力的不同需分段解题。在解决连接体问题时还注重注意研究对象的选择。2）在变加速直线运动中应用牛顿第二定律分析加速度的变化，应用力和运动的关系分析速度的变化。3)牛顿第二定律在圆周运动中的应用在圆周运动中只要求半径方向应用牛顿第二定律，体现为合外力产生向心加速度。同时会判断切线方向的力如何改变速度大小。比如，万有引力充当向心力的天体运动问题，磁场中洛伦兹力充当向心力的圆周运功，都重点考察了牛顿第二定律的应用。三、典型例题速度不能突变，物体的状态和速度共同决定物体的运动状态的具体应用。深刻理解牛顿第一定律，从思想上认识力和运动的关系，审题时把握力和速度变化的信息。再应用牛顿第二定律列式解题。如：把握短暂的速度变化过程，从速度不能突变来认识“抛、接、起跳、缓冲、碰撞”这些速度快速变化的过程。在审题时，应以力和运动关系的思想指导对题目中速度改变过程及受力的分析。应思考清楚力和运动的定性关系，使牛顿第一定律更具操作性。例1如图1-1所示，一个铁球从竖立在地面上的轻弹簧正上方某处自由下落，接触弹簧后将弹簧压缩，在压缩的全过程中，分析速度和加速度的变化。不要认为小球接触弹簧就弹回，不要认为小球所受重力和弹力相等时弹回是“速度不能突变”的体现。例2某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，紧接着他用双腿弯曲的办法缓冲，使身体重心又下降了0.5m。在着地过程中，地面对他地双脚地平均作用力估计为自身重力的多少倍。分析：本题可用牛顿第二定律来解，也可应用动能定理来解，但都需明确“缓冲”二字的运动过程。答案：5倍图1-111111-15例3如图所示，mA=1kg，mB=2kg，A、B间静摩擦力的最大值是5N，水平面光滑。用水平力F拉B，当拉力大小分别是F=10N和F=20N时，A、B的加速度各多大？解：先确定临界值，即刚好使A、B发生相对滑动的F值。当A、B间的静摩擦力达到5N时，既可以认为它们仍然保持相对静止，有共同的加速度，又可以认为它们间已经发生了相对滑动，A在滑动摩擦力作用下加速运动。这时以A为对象得到a=5m/s2；再以A、B系统为对象得到F=（mA+mB）a=15N⑴当F=10N15N时，A、B一定仍相对静止，所以2BABA3.3m/smmFaa⑵当F=20N15N时，A、B间一定发生了相对滑动，用质点组牛顿第二定律列方程：BBAAamamF，而aA=5m/s2，于是可以得到aB=7.5m/s2例4匀速上升的升降机顶部悬有一轻质弹簧，弹簧下端挂有一小球，若升降机突然停止，在地面上的观察者看来，小球在继续上升的过程中（）（不定项选择题）A.速度逐渐减小B.速度先增大后减小.C.加速度逐渐增大.D.加速度逐渐减小.答案：ac例5.下图是某种静电分选器的原理示意图。两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷，形成匀强电场。分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度，到两板距离相等。混合在一起的a、b两种颗粒从漏斗出口下落时，a种颗粒带上正电，b种颗粒带上负电。经分选电场后，a、b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上。已知两板间距d=0.1m，板的长度l=0.5m，电场仅局限在平行板之间；各颗粒所带电量大小与其质量之比均为1×10－5C/kg。设颗粒进入电场时的初速度为零，分选过程中颗粒大小及颗粒间的相互作用力不计。要求两种颗粒离开电场区域时，不接触到极板但有最大偏转量。重力加速度g取10m/s2。（1）左右两板各带何种电荷？两极板间的电压多大？（2）若两带电平行板的下端距传送带A、B的高度H=0.3m，颗粒落至传送带时的速度大小是多少？答案：1）约104V2)4m/sABF分析：本题首先要清楚物体在电场中和出电场后的运动情况。根据力和运动的关系判断物体的运动。