《用牛頓運(yùn)動定律解決問題(二)》教學(xué)設(shè)計

江志強(qiáng) 江 翠

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)附屬中學(xué) 新疆烏魯木齊 830000)

教材分析：1.教材地位：這一節(jié)內(nèi)容屬于牛頓運(yùn)動定律的最后一節(jié)，起到總結(jié)作用，指導(dǎo)學(xué)生處理較復(fù)雜的運(yùn)動學(xué)問題，緊扣力和運(yùn)動的關(guān)系，讓學(xué)生理解和感受這種思維的過程；2.教材目的：從生活中的運(yùn)動實(shí)例到科學(xué)的理論分析，再到生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生能夠應(yīng)用所學(xué)的物理知識解釋和解決現(xiàn)實(shí)問題，體會物理在生活中的應(yīng)用，感受學(xué)習(xí)物理是有用的。

學(xué)情分析：1.知識準(zhǔn)備：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了運(yùn)動學(xué)、力學(xué)和牛頓三大運(yùn)動定律的內(nèi)容；2.能力準(zhǔn)備：可以分析和解決一些簡單的力和運(yùn)動的問題。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識與技能：(1)學(xué)生能運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決較復(fù)雜的運(yùn)動學(xué)問題；(2)學(xué)生能理解物理學(xué)中超重、失重現(xiàn)象的含義，能運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律對超重、失重進(jìn)行定量計算，并能闡明一些簡單的相關(guān)現(xiàn)象；(3)學(xué)生能處理以自由落體為基礎(chǔ)的豎直方向的運(yùn)動學(xué)相關(guān)問題。

2.過程與方法：(1)通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)什么是超重、失重，并通過測量，定量研究力和運(yùn)動的關(guān)系。找到超重、失重的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維；(2)通過運(yùn)動研究受力情況，通過受力情況研究運(yùn)動，a是聯(lián)系。核心是：F合決定物體的運(yùn)動狀態(tài)。

3.情感態(tài)度與價值觀：學(xué)生通過體驗(yàn)、探究、小組討論獲得的物理知識，可以解決生活中的問題。我們要讓學(xué)生感受物理思維的過程，了解物體運(yùn)動的本質(zhì)，再回歸生活，幫助學(xué)生更好地適應(yīng)生活，讓學(xué)生感覺到物理是很有用的。

4.教學(xué)重點(diǎn)：超重、失重；教學(xué)難點(diǎn)：用牛頓運(yùn)動定律來處理較復(fù)雜的運(yùn)動學(xué)問題。

5.教學(xué)方法：演示實(shí)驗(yàn)、自主體驗(yàn)、小組合作、探究。

6.教學(xué)儀器：體重計、重錘、細(xì)線、飲料瓶(含有紅墨水的水)、紙團(tuán)和小鎖。用細(xì)線連接學(xué)生實(shí)驗(yàn)的儀器：彈簧秤、勾碼。

二、教學(xué)過程

1.演示實(shí)驗(yàn)：(1)我們把用細(xì)線連接的紙團(tuán)和小鎖舉起來，中間的細(xì)線處于松弛狀態(tài)，紙團(tuán)在下方，小鎖在上方。提問：如果兩手同時松開，中間的細(xì)線是否會繃緊？然后做演示實(shí)驗(yàn)，如果有學(xué)生說沒有看清楚，就再演示一遍。

(2)教師提問：為什么？學(xué)生會有各種的解釋。不給予過多的評價，學(xué)習(xí)完今天的新課我們就能知道為什么了，開始我們今天的新課。

找一個學(xué)生協(xié)助實(shí)驗(yàn)，讓該學(xué)生站在體重計上，并同時對體重計的示數(shù)進(jìn)行投屏。首先，該生站好不動，提醒其他的學(xué)生注意體重計的示數(shù)；其次，該生猛地下蹲，讓其他的學(xué)生注意觀察體重計的示數(shù)變化；再來一遍，加深印象，再次注意示數(shù)變化。

2.提問：該生的體重是多少？為什么不說下蹲過程的示數(shù)？示數(shù)為什么會變？重力變了？示數(shù)是什么？較輕物體的重力，我們用彈簧測力計進(jìn)行測量，示數(shù)是拉力；提出示重的概念，即物體對外向下的壓力或拉力；提問：體驗(yàn)的學(xué)生有沒有感覺自己變輕了或者變重了？坐電梯時是否有這種感受？演示實(shí)驗(yàn)：細(xì)線吊著重錘，先靜止，再猛地提起，細(xì)線斷裂。提問：細(xì)線為什么會斷？為什么細(xì)線上力變大了？物體變重了？

定義：超重：示重>重力；失重：示重<重力

3.學(xué)生實(shí)驗(yàn)：你們自己做做，在什么情況下 感覺物體會變重或者變輕，探究超重、失重的條件，實(shí)驗(yàn)并完成表格：

?

在什么運(yùn)動中引導(dǎo)學(xué)生提出a(從運(yùn)動到a到F)

★物體的運(yùn)動狀態(tài)由F合決定，所以我們要對物體受力分析

根據(jù)牛頓第三運(yùn)動定律：示重=對物體的拉力或支持力，即：物體對外的壓力或拉力等于物體受到的支持力或拉力。

由上表可知：F合>G時，即當(dāng)a的方向向上時，物體處于超重狀態(tài)；物體對外向下的力F>G就叫超重，根據(jù)牛頓第三運(yùn)動定律物體受到向上的力F> G

受力分析方程：

超重：F拉-G=ma 失重：G-F合=ma

提問：當(dāng)a=g方向向下，物體受到的拉力或支持力等于多少？完全失重的概念：F支=0，沒有力支持物體，物體對外的壓力為0。

解釋開篇的演示實(shí)驗(yàn)，紙團(tuán)和小鎖處于完全失重的狀態(tài)，對外的作用力為0。所以，細(xì)線處于松弛狀態(tài)。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用彈簧秤吊著勾碼，然后松手，觀察彈簧秤的示數(shù)變化。提問：火箭在把載人衛(wèi)星送進(jìn)太空的過程處于什么狀態(tài)？我們怎么辦？(圖片：宇航員平躺，脖子底下要墊東西)在太空中運(yùn)行時處于什么狀態(tài)？我們怎么辦？(圖片：水滴是球形，喝水吃飯要擠壓)

演示實(shí)驗(yàn)：把下端開有小孔的裝有紅墨水的飲料瓶拿在手中(紅色比較醒目，便于學(xué)生觀察)，水從下端的小孔中流出，做平拋運(yùn)動，水流出由于液體壓強(qiáng)的作用。

提問：如果松手，會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？如果向上拋出，會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？

水不流出。對小孔內(nèi)邊的水受力分析，在拋出后，水處于完全失重狀態(tài)，此處的液體壓強(qiáng)為0，內(nèi)外都為大氣壓強(qiáng)，F(xiàn)合=0。所以，水不流出。

提問：自由松手后，飲料瓶做什么運(yùn)動？自由落體的條件？做什么運(yùn)動由什么決定？

F合決定做什么運(yùn)動，對物體受力分析

提問：向上拋出物體做什么運(yùn)動？a=？處于超重、還是失重狀態(tài)？

【例題】以10m/s的速度從拋出點(diǎn)豎直向上拋出一個物體，空氣阻力可以忽略，分別計算0.6s、1.6s后物體的位置。

分析：力——物體運(yùn)動過程中只受重力，加速度為g，大小方向都不變；

運(yùn)動——初速度方向與加速度方向都沿豎直方向，方向相反，物體做勻減速直線運(yùn)動，可用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律求解。

怎樣能夠準(zhǔn)確地描述出物體在某時刻的位置？——建立坐標(biāo)系：選擇原點(diǎn)、正方向。

解答：以拋出點(diǎn)為原點(diǎn)，豎直向上建立坐標(biāo)系

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系可以得到：

拋出0.6s后物體位于拋出點(diǎn)以上4.2m的位置，1.6s后位于拋出點(diǎn)以上3.2m的位置。

討論結(jié)果：為什么1.6s時的位置反而比0.6s時更低？

拓展：請畫出豎直上拋的圖像

如果空氣阻力不能忽略，圖像是怎樣的?

三、教學(xué)反思

本節(jié)課在設(shè)計上有以下優(yōu)點(diǎn)：1.超重、失重是學(xué)生比較容易搞混淆的問題，實(shí)際日常生活中的實(shí)例比較多，因此在教學(xué)設(shè)計時從實(shí)例和生活中舉例，學(xué)生就有了切實(shí)的感受。這樣，學(xué)生從感受到探究，再到感知的過程就更容易了；2.本節(jié)課中的演示實(shí)驗(yàn)，都很容易制作和操作，趣味性高，能夠很好地引起學(xué)生的興趣；3.實(shí)驗(yàn)雖然簡單，但能讓學(xué)生通過親身體驗(yàn)對超重、失重從定性的認(rèn)識過程到定量認(rèn)識的過程。本節(jié)課要注意的是，立足點(diǎn)一定要落在牛頓運(yùn)動定律上。