《用牛顿运动定律解决问题(二)》教学设计

江志强 江 翠

(新疆农业大学附属中学 新疆乌鲁木齐 830000)

教材分析：1.教材地位：这一节内容属于牛顿运动定律的最后一节，起到总结作用，指导学生处理较复杂的运动学问题，紧扣力和运动的关系，让学生理解和感受这种思维的过程；2.教材目的：从生活中的运动实例到科学的理论分析，再到生活中的应用，让学生能够应用所学的物理知识解释和解决现实问题，体会物理在生活中的应用，感受学习物理是有用的。

学情分析：1.知识准备：学生已经学习了运动学、力学和牛顿三大运动定律的内容；2.能力准备：可以分析和解决一些简单的力和运动的问题。

一、教学目标

1.知识与技能：(1)学生能运用牛顿运动定律解决较复杂的运动学问题；(2)学生能理解物理学中超重、失重现象的含义，能运用牛顿运动定律对超重、失重进行定量计算，并能阐明一些简单的相关现象；(3)学生能处理以自由落体为基础的竖直方向的运动学相关问题。

2.过程与方法：(1)通过实验，让学生体验什么是超重、失重，并通过测量，定量研究力和运动的关系。找到超重、失重的本质，培养学生的物理思维；(2)通过运动研究受力情况，通过受力情况研究运动，a是联系。核心是：F合决定物体的运动状态。

3.情感态度与价值观：学生通过体验、探究、小组讨论获得的物理知识，可以解决生活中的问题。我们要让学生感受物理思维的过程，了解物体运动的本质，再回归生活，帮助学生更好地适应生活，让学生感觉到物理是很有用的。

4.教学重点：超重、失重；教学难点：用牛顿运动定律来处理较复杂的运动学问题。

5.教学方法：演示实验、自主体验、小组合作、探究。

6.教学仪器：体重计、重锤、细线、饮料瓶(含有红墨水的水)、纸团和小锁。用细线连接学生实验的仪器：弹簧秤、勾码。

二、教学过程

1.演示实验：(1)我们把用细线连接的纸团和小锁举起来，中间的细线处于松弛状态，纸团在下方，小锁在上方。提问：如果两手同时松开，中间的细线是否会绷紧？然后做演示实验，如果有学生说没有看清楚，就再演示一遍。

(2)教师提问：为什么？学生会有各种的解释。不给予过多的评价，学习完今天的新课我们就能知道为什么了，开始我们今天的新课。

找一个学生协助实验，让该学生站在体重计上，并同时对体重计的示数进行投屏。首先，该生站好不动，提醒其他的学生注意体重计的示数；其次，该生猛地下蹲，让其他的学生注意观察体重计的示数变化；再来一遍，加深印象，再次注意示数变化。

2.提问：该生的体重是多少？为什么不说下蹲过程的示数？示数为什么会变？重力变了？示数是什么？较轻物体的重力，我们用弹簧测力计进行测量，示数是拉力；提出示重的概念，即物体对外向下的压力或拉力；提问：体验的学生有没有感觉自己变轻了或者变重了？坐电梯时是否有这种感受？演示实验：细线吊着重锤，先静止，再猛地提起，细线断裂。提问：细线为什么会断？为什么细线上力变大了？物体变重了？

定义：超重：示重>重力；失重：示重<重力

3.学生实验：你们自己做做，在什么情况下 感觉物体会变重或者变轻，探究超重、失重的条件，实验并完成表格：

?

在什么运动中引导学生提出a(从运动到a到F)

★物体的运动状态由F合决定，所以我们要对物体受力分析

根据牛顿第三运动定律：示重=对物体的拉力或支持力，即：物体对外的压力或拉力等于物体受到的支持力或拉力。

由上表可知：F合>G时，即当a的方向向上时，物体处于超重状态；物体对外向下的力F>G就叫超重，根据牛顿第三运动定律物体受到向上的力F> G

受力分析方程：

超重：F拉-G=ma 失重：G-F合=ma

提问：当a=g方向向下，物体受到的拉力或支持力等于多少？完全失重的概念：F支=0，没有力支持物体，物体对外的压力为0。

解释开篇的演示实验，纸团和小锁处于完全失重的状态，对外的作用力为0。所以，细线处于松弛状态。

学生实验：用弹簧秤吊着勾码，然后松手，观察弹簧秤的示数变化。提问：火箭在把载人卫星送进太空的过程处于什么状态？我们怎么办？(图片：宇航员平躺，脖子底下要垫东西)在太空中运行时处于什么状态？我们怎么办？(图片：水滴是球形，喝水吃饭要挤压)

演示实验：把下端开有小孔的装有红墨水的饮料瓶拿在手中(红色比较醒目，便于学生观察)，水从下端的小孔中流出，做平抛运动，水流出由于液体压强的作用。

提问：如果松手，会发生什么现象？为什么？如果向上抛出，会发生什么现象？为什么？

水不流出。对小孔内边的水受力分析，在抛出后，水处于完全失重状态，此处的液体压强为0，内外都为大气压强，F合=0。所以，水不流出。

提问：自由松手后，饮料瓶做什么运动？自由落体的条件？做什么运动由什么决定？

F合决定做什么运动，对物体受力分析

提问：向上抛出物体做什么运动？a=？处于超重、还是失重状态？

【例题】以10m/s的速度从抛出点竖直向上抛出一个物体，空气阻力可以忽略，分别计算0.6s、1.6s后物体的位置。

分析：力——物体运动过程中只受重力，加速度为g，大小方向都不变；

运动——初速度方向与加速度方向都沿竖直方向，方向相反，物体做匀减速直线运动，可用匀变速直线运动的规律求解。

怎样能够准确地描述出物体在某时刻的位置？——建立坐标系：选择原点、正方向。

解答：以抛出点为原点，竖直向上建立坐标系

根据匀变速直线运动的位移与时间的关系可以得到：

抛出0.6s后物体位于抛出点以上4.2m的位置，1.6s后位于抛出点以上3.2m的位置。

讨论结果：为什么1.6s时的位置反而比0.6s时更低？

拓展：请画出竖直上抛的图像

如果空气阻力不能忽略，图像是怎样的?

三、教学反思

本节课在设计上有以下优点：1.超重、失重是学生比较容易搞混淆的问题，实际日常生活中的实例比较多，因此在教学设计时从实例和生活中举例，学生就有了切实的感受。这样，学生从感受到探究，再到感知的过程就更容易了；2.本节课中的演示实验，都很容易制作和操作，趣味性高，能够很好地引起学生的兴趣；3.实验虽然简单，但能让学生通过亲身体验对超重、失重从定性的认识过程到定量认识的过程。本节课要注意的是，立足点一定要落在牛顿运动定律上。