高中牛頓第二定律教案
發(fā)表時間:2020-10-21牛頓定律在直線運(yùn)動中的應(yīng)用。
牛頓定律在直線運(yùn)動中的應(yīng)用本專題是用牛頓定律解決動力學(xué)問題的重要方面,是高中物理的基石,更是高考的熱點(diǎn),出題頻率非常高,既涉及基礎(chǔ)知識的考查,又涉及綜合應(yīng)用能力的考查,選擇題和計算分析題均可能出現(xiàn)。其高考熱點(diǎn)的知能信息主要體現(xiàn)為以下幾點(diǎn):
1、位移、速度、加速度的概念及物理意義。
2、勻變速運(yùn)動的規(guī)律的選擇應(yīng)用及運(yùn)動圖象的分析應(yīng)用。
3、牛頓三定律,尤其是牛頓第二定律的理解和應(yīng)用。
4、整體法、隔離法、合成法、分解法及正交分解法的靈活應(yīng)用。
5、動力學(xué)的兩類基本問題與實際生活和科技相結(jié)合的情況。550
例題1一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為。初始時,傳送帶與煤塊都是靜止的。現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運(yùn)動,當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動,經(jīng)過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度。
解析:根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動,煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓第二定律,可得
①
設(shè)經(jīng)歷時間t,傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0,煤塊則由靜止加速到v,有
②
③
由于,故,煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用。再經(jīng)過時間,煤塊的速度由v增加到v0,有
④
此后,煤塊與傳送帶運(yùn)動速度相同,相對于傳送帶不再滑動,不再產(chǎn)生新的痕跡。
設(shè)在煤塊的速度從0增加到v0的整個過程中,傳送帶和煤塊移動的距離分別為s0和s,有
⑤
⑥
傳送帶上留下的黑色痕跡的長度
⑦
由以上各式得
反思:本題取材于生活實際,不僅考查力和運(yùn)動的關(guān)系,而且還考查學(xué)生的理解能力、推理能力、綜合分析能力、建立理想化模型用來解決實際問題能力,解題的關(guān)鍵是挖掘題中隱含了起始段煤塊的加速度小于傳送帶的加速度,弄清題求傳送帶上留下的黑色痕跡的長度實為煤塊相對于傳送帶的位移。
例題2在光滑的水平軌道上有兩個半徑都是r的小球A和B,質(zhì)量分別為m和2m,如圖2-6所示,當(dāng)兩球心間的距離大于L(L比2r大的多)時,兩球間不存在相互作用力;當(dāng)兩球心間的距離等于或小于L時,兩球間存在相互作用的恒定斥力F,現(xiàn)A球從遠(yuǎn)離B球處以速度V0沿兩球心連接向原來靜止的B球運(yùn)動,欲時兩球不發(fā)生接觸,V0必須滿足的條件?
本題簡介:本題考查的是如何靈活運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式分析解決問題,同時也考查了能否從圖象角度來思考和解決問題。
解析:A球向B球接近至A、B間的距離小于L之后,A球的速度逐步減小,B球從靜止開始加速運(yùn)動,兩球間的距離逐步減小.當(dāng)A、B的速度相等時,兩球間的距離最小.若此距離大于2r,則兩球就不會接觸.所以不接觸的條件是
v1=v2?①?L+s2-s12r?②
其中v1、v2為當(dāng)兩球間距離最小時A、B兩球的速度;s1、s2為兩球間距離從L變至最小的過程中,A、B兩球通過的路程.
由牛頓定律得A球在減速運(yùn)動而B球作加速運(yùn)動的過程中,A、B兩球的加速度大小為
?????③
設(shè)v0為A球的初速度,則由勻加速運(yùn)動公式得
⑤
聯(lián)立解得
??????????????
反思:許多臨界問題,題干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脫離”……等詞語對臨界狀態(tài)給出了明確的暗示,審題時,一定要抓住這些特定的詞語發(fā)掘其內(nèi)含規(guī)律,找出臨界條件。
有時,有些臨界問題中并不顯含上述常見的“臨界術(shù)語”,但審題時發(fā)現(xiàn)某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變,則該物理量突變時物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。
臨界問題通常具有一定的隱蔽性,解題靈活性較大,審題時應(yīng)力圖還原習(xí)題的物理情景,抓住臨界狀態(tài)的特征,找到正確的解題方向。
本題的關(guān)鍵是正確找出兩球“不接觸”的臨界狀態(tài),為且此時。
例題3質(zhì)量m=1kg的物體放在傾角為的斜面上,斜面的質(zhì)量M=2kg,斜面與物體的動摩擦因數(shù)μ=0.2,地面光滑,現(xiàn)對斜面體施加一水平推力,如圖1所示。要使物體m相對斜面靜止,力F應(yīng)為多大?設(shè)物體與斜面的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。(m/s2)。
解析:(1)設(shè)物體處于相對斜面欲向下滑動的臨界狀態(tài)時推力為,此時物體所受摩擦力沿斜面向上,取加速度方向(水平向左)為x正方向,堅直向上為y軸正方向,根據(jù)牛頓第二定律,對m物體有:
x方向:
y方向:
對整體:
代入數(shù)值解得:,。
(2)設(shè)物體處于相對斜面上滑動的臨界狀態(tài)時推力為,此時物體所受摩擦力沿斜面向下,根據(jù)牛頓第二定律,對m物體有:
x方向:
y方向:
對整體:
代入數(shù)值解得:,
所以F的取值范圍:14.34N≤F≤33.6N
反思:隔離法和整體法是解動力學(xué)習(xí)題的基本方法,用這一基本技巧解題時,應(yīng)注意:當(dāng)用隔離法時,必須按題目的需要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)倪x擇隔離體,否則將增加運(yùn)算過程的繁瑣程度,然后進(jìn)行分解,根據(jù)牛頓第二定律列方程即可;用整體法解題時,必須滿足一個條件,即連結(jié)體各部分加速度的值是相同的。如果不是這樣,便只能用隔離法求解。
例題4如圖所示,沿水平方向放置一條平直光滑槽,它垂直穿過開有小孔的兩平行薄板,板相距3.5L。槽內(nèi)有兩個質(zhì)量均為m的小球A和B,球A帶電量為+2q,球B帶電量為-3q,兩球由長為2L的輕桿相連,組成一帶電系統(tǒng)。最初A和B分別靜止于左板的兩側(cè),離板的距離均為L。若視小球為質(zhì)點(diǎn),不計輕桿的質(zhì)量,在兩板間加上與槽平行向右的勻強(qiáng)電場E后(設(shè)槽和輕桿由特殊絕緣材料制成,不影響電場的分布),求:
⑴球B剛進(jìn)入電場時,帶電系統(tǒng)的速度大??;
⑵帶電系統(tǒng)從開始運(yùn)動到速度第一次為零所需的時間及球A相對右板的位置。
解析:解:對帶電系統(tǒng)進(jìn)行分析,假設(shè)球A能達(dá)到右極板,電場力對系統(tǒng)做功為W1,有:
①
而且還能穿過小孔,離開右極板。
假設(shè)球B能達(dá)到右極板,電場力對系統(tǒng)做功為W2,有:
綜上所述,帶電系統(tǒng)速度第一次為零時,球A、B應(yīng)分別在右極板兩側(cè)。②
(1)帶電系統(tǒng)開始運(yùn)動時,設(shè)加速度為a1,由牛頓第二定律:=③
球B剛進(jìn)入電場時,帶電系統(tǒng)的速度為v1,有:④
由③④求得:⑤
(2)設(shè)球B從靜止到剛進(jìn)入電場的時間為t1,則:⑥
將③⑤代入⑥得:⑦
球B進(jìn)入電場后,帶電系統(tǒng)的加速度為a2,由牛頓第二定律:⑧
顯然,帶電系統(tǒng)做勻減速運(yùn)動。設(shè)球A剛達(dá)到右極板時的速度為v2,減速所需時間為t2,則有:⑨⑩
求得:⑾
球A離電場后,帶電系統(tǒng)繼續(xù)做減速運(yùn)動,設(shè)加速度為a3,再由牛頓第二定律:
⑿
設(shè)球A從離開電場到靜止所需的時間為t3,運(yùn)動的位移為x,則有:⒀
⒁
求得:⒂
由⑦⑾⒂可知,帶電系統(tǒng)從靜止到速度第一次為零所需的時間為:
⒃
球A相對右板的位置為:⒄
反思:本題考查對牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)基本規(guī)律的理解,考查運(yùn)用分析、假設(shè)、探究、推理等方法處理多過程物理問題的能力,分析多過程問題一定要把物體在不同過程的銜接點(diǎn)即中間轉(zhuǎn)折狀態(tài)搞清楚。
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牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用
經(jīng)驗告訴我們,成功是留給有準(zhǔn)備的人。高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動,幫助高中教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。你知道怎么寫具體的高中教案內(nèi)容嗎?為了讓您在使用時更加簡單方便,下面是小編整理的“牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用”,僅供參考,大家一起來看看吧。
教學(xué)目標(biāo)
1、知識目標(biāo):
(1)能結(jié)合物體的運(yùn)動情況進(jìn)行受力分析.
(2)掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決問題的基本思路和方法,學(xué)會用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式解決力學(xué)問題.
2、能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生審題能力、分析能力、利用數(shù)學(xué)解決問題能力、表述能力.
3、情感目標(biāo):培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)主要通過對典型例題的分析,幫助學(xué)生掌握處理動力學(xué)兩類問題的思路和方法.這兩類問題是:已知物體的受力情況,求解物體的運(yùn)動情況;已知物體的運(yùn)動情況,求解物體的受力.
教法建議
1、總結(jié)受力分析的方法,讓學(xué)生能夠正確、快速的對研究對象進(jìn)行受力分析.
2、強(qiáng)調(diào)解決動力學(xué)問題的一般步驟是:確定研究對象;分析物體的受力情況和運(yùn)動情況;列方程求解;對結(jié)果的合理性討論.要讓學(xué)生逐步習(xí)慣于對問題先作定性和半定量分析,弄清問題的物理情景后再動筆算,并養(yǎng)成畫情景圖的好習(xí)慣.
3、根據(jù)學(xué)生的實際情況,對這部分內(nèi)容分層次要求,即解決兩類基本問題——→解決斜面問題——→較簡單的連接體問題,建議該節(jié)內(nèi)容用2-3節(jié)課完成.
教學(xué)設(shè)計示例
教學(xué)重點(diǎn):物體的受力分析;應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決兩類問題的方法和思路.
教學(xué)難點(diǎn):物體的受力分析;如何正確運(yùn)用力和運(yùn)動關(guān)系處理問題.
示例:
一、受力分析方法小結(jié)
通過基本練習(xí),小結(jié)受力分析方法.(讓學(xué)生說,老師必要時補(bǔ)充)
1、練習(xí):請對下例四幅圖中的A、B物體進(jìn)行受力分析.
答案:
2、受力分析方法小結(jié)
(1)明確研究對象,把它從周圍物體中隔離出來;
(2)按重力、彈力、摩擦力、外力順序進(jìn)行受力分析;
(3)注意:分析各力的依據(jù)和方法:產(chǎn)生條件;物體所受合外力與加速度方向相同;分析靜摩擦力可用假設(shè)光滑法.
不多力、不丟力的方法:繞物一周分析受力;每分析一力均有施力物體;合力、分力不要重復(fù)分析,只保留實際受到的力.
二、動力學(xué)的兩類基本問題
1、已知物體的受力情況,確定物體的運(yùn)動情況.
2、已知物體的運(yùn)動情況,確定物體的受力情況.
3、應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解題的一般步驟:
選取研究對象;(注意變換研究對象)
畫圖分析研究對象的受力和運(yùn)動情況;(畫圖很重要,要養(yǎng)成習(xí)慣)
進(jìn)行必要的力的合成和分解;(在使用正交分解時,通常選加速度方向為一坐標(biāo)軸方向,當(dāng)然也有例外)
根據(jù)牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式列方程求解;(要選定正方向)
對解的合理性進(jìn)行討論.
四、處理連接體問題的基本方法
1、若連接體中各個物體產(chǎn)生的加速度相同,則可采用整體法求解該整體產(chǎn)生的加速度.
2、若連接體中各個物體產(chǎn)生的加速度不同,則一般不可采用整體法.(若學(xué)生情況允許,可再提高觀點(diǎn)講)
3、若遇到求解連接體內(nèi)部物體間的相互作用力的問題,則必須采用隔離法.
以上各問題均通過典型例題落實.
探究活動
題目:根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況,編一份有關(guān)牛頓運(yùn)動定律應(yīng)用的練習(xí)題.
題量:4-6道.
要求:給出題目詳細(xì)解答,并注明選題意圖及該題易錯之處.
評價:可操作性、針對性,可調(diào)動學(xué)生積極性.
高考物理牛頓定律的應(yīng)用知識點(diǎn)總結(jié)復(fù)習(xí)
一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗,會提前做好準(zhǔn)備,作為教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收,幫助教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。怎么才能讓教案寫的更加全面呢?為了讓您在使用時更加簡單方便,下面是小編整理的“高考物理牛頓定律的應(yīng)用知識點(diǎn)總結(jié)復(fù)習(xí)”,相信能對大家有所幫助。
牛頓定律的應(yīng)用
知識要點(diǎn):
1、牛頓定律的應(yīng)用
到此為止力學(xué)已講完三章知識。應(yīng)該知道:第一章力,是講述了力的基本概念:知道了力是物體間的相互作用,力是矢量有大小、方向,掌握了力的圖示法,通過牛頓第二定律的學(xué)習(xí)了解到力的單位牛頓(N)的來歷,認(rèn)識了力學(xué)中的三種力(G、N、f)的學(xué)生計算,方向的確定,力的合成分解的運(yùn)算法則,初步理解到力的作用效果。通過第二章,物體的運(yùn)動的學(xué)習(xí),掌握了直線運(yùn)動中,勻速直線運(yùn)動,特別是變速直線中的勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律,從中理解并掌握速度、位移、加變速、間間這些描述物體運(yùn)動規(guī)律的物理量。第三章,牛頓運(yùn)動定律詳細(xì)闡明了運(yùn)動和力(即運(yùn)動狀態(tài)變化和力)的關(guān)系。認(rèn)識到物體為什么會這樣或那樣的運(yùn)動的原因。因此三章知識的關(guān)系應(yīng)是第一章,力學(xué)的準(zhǔn)備知識認(rèn)識力,第二章運(yùn)動學(xué),只講運(yùn)動規(guī)律,研究物體如何運(yùn)動,第三章研究運(yùn)動和力的關(guān)系稱之力動力學(xué)。本專題講述牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用,就是綜合以上所學(xué)知識進(jìn)行較全面地分析歸納,簡單的邏輯思維推理,建立物理情景,縷出解題思路,運(yùn)用數(shù)學(xué)知識列出方程求解,借此培養(yǎng)和提高各種能力,初步掌握解決力學(xué)問題的第一條途徑即:兩種類型三種運(yùn)動方式。
A兩種類型:①知道力求得加速度決定物體的運(yùn)動狀態(tài)
要求認(rèn)真分析研究對象的受力情況畫出受力示意圖,依據(jù)力的作用效果進(jìn)行正交分解,并求得所受力的合力,通過牛頓第二定律可以求出運(yùn)動的加速度,如果再知道物體的初始條件,v0初速度初位置,根據(jù)運(yùn)動學(xué)或就可以求出物體在任意時刻的位置和速度,這就是已知物體的受力情況,就可以確定物體運(yùn)動的情況。與此相反②如果已知物體的運(yùn)動情況根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求出物體的加速度,也可以根據(jù)牛頓第二定律確定物體所受的外力。
B、三種運(yùn)動方式及其在運(yùn)動應(yīng)該特別注意的問題
(1)水平方向運(yùn)動,看有無不水平力,此時會影響到壓力N從而影響摩擦力f,因為只有水平力作用時Nmg
(2)豎直方向運(yùn)動,千萬不可忘記重力mg,勻速運(yùn)動F=mg,然后看v0,的方向確定是向上或向下運(yùn)動。
如果勻加向上F-mg=ma,若勻加向下,mg-F=ma
(3)物體沿斜面方向運(yùn)動,看有無水平力,此時會影響壓力N從而影響摩擦力f的大小:當(dāng)無水平方向力的作用時,N=mgcos,f=,當(dāng)有水平方向力的作用時,N=mgcos如圖所示。
C、解題步驟
(1)確定研究對象(視為質(zhì)點(diǎn))一個物體,一個點(diǎn)或相對靜止的多個物體組成的物體系。
(2)研究對象的受力分析。
a、畫受力示意圖,只畫被分析物體受到的實際力(內(nèi)力不畫它對外界物體的力不畫,等效力(含力分力)不畫)
b、受到的實際力,不能多畫,也不能漏畫,(可繞行物體一周,找出可能受到的力,按力的性質(zhì)順序畫出重力、彈力、摩擦力)
c、判斷被分析物體運(yùn)動狀態(tài)是平衡,還是有加速度(不平衡)
d、作受力分析,即通過矢量分解合成的方法把受到的多個力簡化一個等效力(即),若被分析物平衡則=0,若有加速度則方向與a方向相同。
(3)建立物理情景,弄清物理過程確定運(yùn)動性質(zhì)
(4)列方程,已知量統(tǒng)一單位制(國際單位)
(5)代入數(shù)值求解
(6)對結(jié)果必要應(yīng)加以說明或取舍。
2、超重和失重現(xiàn)象,實質(zhì)上是視重。因為物體在運(yùn)動中重力不變,我們知道物體的重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引,而使物體受到的力,物體重力的大小可用彈簧秤稱出來。物體在靜止或上下勻速直線運(yùn)動中,=0,有F=mg(F為彈簧的示數(shù))。當(dāng)物體在豎直方向上加速度運(yùn)動時,仍以彈簧秤吊著物體,此時彈簧的示數(shù)就有變化,稱為視點(diǎn),加速上升時Fmg,加速下降Fmg,
分析如下:加速上升,以向上為正方向F-mg=ma
減速下降,以向下為正方向F=mg+ma∴Fmg
mg-F=-ma∴Fmg∵F=mg+ma
∴加速上升等效于減速下降
同理分析,減速上升以向上為正方向F-mg=-ma
加速下降以向下為正方向F=mg-maFmg
mg=F=maF=mg-ma∵Fmg
∴加速下降等效于減上升,當(dāng)向下加速a=g時,處于完全失重狀態(tài)。
3、有關(guān)連接體問題
高考說明中明確指出:用牛頓定律處理連接體的問題時,只限于各個物體的加速度的大小、方向都相同的情況。
所謂連接體是指:在實際問題中常常碰到的幾個物體連結(jié)在一起,在外作用下的運(yùn)動即連接體運(yùn)動。其特點(diǎn)是:連接體的各部分之間的相互作用力總是大小相等,方向相反的(在將連接體作為一個整體考慮時這相互作用力稱之為內(nèi)力)而連接體各部分的運(yùn)動情況也是相互關(guān)聯(lián)的。應(yīng)認(rèn)識到這類問題綜合應(yīng)用了牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)、力的合成分解等方面的知識難度較大,因此必須掌握解此類問題的一般規(guī)律,即整體法求加速度,隔離法求相互作用力。所謂整體法即把連接體看成一個整體考慮,受力分析時的外力是連接體以外的物體對整體連接體的作用力(連接體各部分之間的相互作用稱之為內(nèi)力未能考慮在內(nèi))。這些力的合力產(chǎn)生整體加速度。所謂隔離法,就是把連接體中的各個物體從連接體的整體中隔離出來,單獨(dú)考試它們各自的受力情況和運(yùn)動情況,此時的相互作用力即是外力,在受力分析不能忽略。
常見的連接體有:
①升降機(jī)及機(jī)內(nèi)的物體運(yùn)動
②汽車?yán)宪?br>
③吊車吊物上升
④光滑水平面兩接觸物體受力后運(yùn)動情況
⑤兩物體置在光滑的水平面受力后運(yùn)動情況
⑥驗證“牛頓第二定律”的實驗
⑦如右圖裝置
勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用
老師會對課本中的主要教學(xué)內(nèi)容整理到教案課件中,大家開始動筆寫自己的教案課件了。是時候?qū)ψ约航贪刚n件工作做個新的規(guī)劃了,這樣接下來工作才會更上一層樓!你們了解多少教案課件范文呢?下面是小編精心收集整理,為您帶來的《勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用》,歡迎大家與身邊的朋友分享吧!
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、通過例題的討論學(xué)習(xí)勻變速直線運(yùn)動的推論公式及。
2、了解初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的規(guī)律。
3、進(jìn)一步體會勻變速直線運(yùn)動公式中矢量方向的表示方法。
能力目標(biāo)
1、培養(yǎng)學(xué)生分析運(yùn)動問題的能力以及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力
教學(xué)建議
教材分析
教材通過例題1自然的引出推論公式,即位移和速度關(guān)系,通過思考與討論對兩個基本公式和推論公式做了小結(jié),啟發(fā)學(xué)生總結(jié)一般勻變速直線運(yùn)動問題涉及到五個物理量,由于只有兩個獨(dú)立的方程式,因此只有在已知其中三個量的情況下,才能求解其余兩個未知量,引導(dǎo)同學(xué)思考和總結(jié)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的特殊規(guī)律.教材通過例題2,實際上給出了對于勻變速直線運(yùn)動的平均速度特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)由兩個基本公式入手推導(dǎo)出有用的推論的思想,培養(yǎng)學(xué)生分析運(yùn)動問題的能力和應(yīng)用用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力.
教法建議
通過例題或練習(xí)題的討論,讓學(xué)生自己分析題目,畫出運(yùn)動過程草圖,動手推導(dǎo)公式,教師適時地加以引導(dǎo)和總結(jié),配合適當(dāng)?shù)恼n件,加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識.在推導(dǎo)位移公式時直接給出的,在這里應(yīng)向?qū)W生說明,實質(zhì)上它也是勻變速直線運(yùn)動的兩個基本公式的推論.
教學(xué)設(shè)計方案
教學(xué)重點(diǎn):推論公式的得出及應(yīng)用.
教學(xué)難點(diǎn):初速度為零的勻變速直線運(yùn)動的比例關(guān)系.
主要設(shè)計:
一、例題1的處理:
1、讓學(xué)生閱讀題目后,畫運(yùn)動過程草圖,標(biāo)出已知條件,,a,s,待求量.
2、請同學(xué)分析解題思路,可以鼓勵學(xué)生以不同方法求解,如“先由位移公式求出時間,再利用速度公式求”等.
3、教師啟發(fā):上面的解法,用到兩個基本公式,有兩個未知量t和,而本題不要求求出時間t,能否有更簡單的方法呢?可以啟發(fā)學(xué)生兩個基本公式的消去,能得到什么結(jié)論呢?
4、讓學(xué)生自己推導(dǎo),得到,即位移和速度的關(guān)系,并且思考:什么條件下用這個公式更方便?
5、用得到的推論解例題
二、思考與討論的處理
1、(1)(2)(3)三個公式中共包括幾個物理量?各個公式在什么條件下使用更方便?
2、用三個公式解題時,至少已知幾個物理量?為什么?[(知三求二)因為三個公式中只有(1)(2)兩個是基本公式,是獨(dú)立的方程,(3)為推論公式,所以最多只能求解兩個未知量]
3、如果物體的初速度等于零,以上三個公式是怎樣的?請同學(xué)自己寫出:
.
三、例題2的處理
1、讓學(xué)生閱讀題目后,畫運(yùn)動過程草題,標(biāo)出已知量、、,待求量為.
2、放手讓同學(xué)去解:可能有的同學(xué)用公式(3)和(1)聯(lián)立先解出a再求出t;也可能有的同學(xué)利用前面學(xué)過的,利用求得結(jié)果;都應(yīng)給予肯定,也可能有的同學(xué)受例1的啟發(fā),發(fā)現(xiàn)本題沒讓求加速度a,想到用基本公式(1)(2)聯(lián)立消去a,得到.
3、得到后,告訴學(xué)生,把它與對比知,對于勻變速直線運(yùn)動,也可以當(dāng)作一個推論公式應(yīng)用,此公式也可由,將位移公式代入.利用求得.(請同學(xué)自己推證一下)
4、用或解例2.
四、討論典型例題(見后)
五、討論教材練習(xí)七第(5)題.
1、請同學(xué)根據(jù)提示,自己證明.
2、展示課件,下載:初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(見媒體資料)
3、根據(jù)課件,展開討論:
(1)1秒末,2秒末,3秒末……速度比等于什么?
(2)1秒內(nèi),2秒內(nèi),3秒內(nèi)……位移之比等于什么?
(3)第1秒內(nèi),第2秒內(nèi),第3秒內(nèi)……位移之比等于什么?
(4)第1秒內(nèi),第2秒內(nèi),第3秒內(nèi)……平均速度之比等于什么?
(5)第1個1米,第2個1米,第3個1米內(nèi)……所用時間之比等于什么?
探究活動
根據(jù)本節(jié)所學(xué)知識,請你想辦法測出自行車剎車時的初速度及加速度,需要什么測量儀器?如何測量?如何計算?實際做一做.
勻變速直線運(yùn)動規(guī)律及應(yīng)用
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開展,高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容,讓高中教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢?為此,小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《勻變速直線運(yùn)動規(guī)律及應(yīng)用》,僅供參考,希望能為您提供參考!
第2課時勻變速直線運(yùn)動規(guī)律及應(yīng)用
1.一個小石塊從空中a點(diǎn)自由落下,先后經(jīng)過b點(diǎn)和c點(diǎn),不計空氣阻力.已知它經(jīng)過b點(diǎn)時的速度為v,經(jīng)過c點(diǎn)時的速度為3v,則ab段與ac段位移之比為()
A.1∶3B.1∶5C.1∶8D.1∶9
解析:經(jīng)過b點(diǎn)時的位移為hab=v22g,經(jīng)過c點(diǎn)時的位移為hac=(3v)22g,所以hab∶hac=1∶9,故選D.
答案:D
2.靜止置于水平地面的一物體質(zhì)量為m=57kg,與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.43,在F=287N的水平拉力作用下做勻變速直線運(yùn)動,則由此可知物體在運(yùn)動過程中第5個7秒內(nèi)的位移與第11個3秒內(nèi)的位移比為()
A.2∶1B.1∶2C.7∶3D.3∶7
解析:第5個7秒內(nèi)的位移為x1=12a×352-12a×282,第11個3秒內(nèi)的位移為x2=12a×332-12a×302,所以x1x2=352-282332-302=73.
答案:C
3.
圖1-2-5
(2009江蘇,7)如圖1-2-5所示,以8m/s勻速行駛的汽車即將通過路口,綠燈還有2s將熄滅,此時汽車距離停車線18m.該車加速時最大加速度大小為2m/s2,減速時最大加速度大小為5m/s2.此路段允許行駛的最大速度為12.5m/s.下列說法中正確的有
()
A.如果立即做勻加速運(yùn)動,在綠燈熄滅前汽車可能通過停車線
B.如果立即做勻加速運(yùn)動,在綠燈熄滅前通過停車線汽車一定超速
C.如果立即做勻減速運(yùn)動,在綠燈熄滅前汽車一定不能通過停車線
D.如果距停車線5m處減速,汽車能停在停車線處
解析:在加速階段若一直加速則2s末的速度為12m/s,2s內(nèi)的位移為x=8+122×2m=20m,則在綠燈熄滅前汽車可能通過停車線,A正確.汽車一直減速在綠燈熄滅前通過的距離小于16m,則不能通過停車線,如距離停車線5m處減速,汽車運(yùn)動的最小距離為6.4m,不能停在停車線處.A、C正確.
答案:AC
4.在四川汶川抗震救災(zāi)中,一名質(zhì)量為60kg、訓(xùn)練有素的武警戰(zhàn)士從直升機(jī)上通過一根豎直的質(zhì)量為20kg的長繩由靜止開始滑下,速度很小可認(rèn)為等于零.在離地面18m高處,武警戰(zhàn)士感到時間緊迫,想以最短的時間滑到地面,開始加速.已知該武警戰(zhàn)士落地的速度不能大于6m/s,以最大壓力作用于長繩可產(chǎn)生的最大加速度為5m/s2;長繩的下端恰好著地,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=10m/s2.求武警戰(zhàn)士下滑的最短時間和加速下滑的距離.
解析:設(shè)武警戰(zhàn)士加速下滑的距離為h1,減速下滑的距離為(H-h(huán)1),加速階段的末速度等于減速階段的初速度為vmax,由題意和勻變速運(yùn)動的規(guī)律有:v2max=2gh1v2max=2a(H-h(huán)1)+v2
由上式解得h1=2aH+v22(g+a)=2×5×18+622×(10+5)m=7.2m
武警戰(zhàn)士的最大速度為vmax=2gh1=2×10×7.2m/s=12m/s
加速時間:t1=vmaxg=1210s=1.2s
減速時間:t2=vmax-va=12-65s=1.2s
下滑的最短時間t=t1+t2=1.2s+1.2s=2.4s
答案:2.4s7.2m
5.
圖1-2-6
(20xx湖南十校聯(lián)考)如圖1-2-6所示,離地面足夠高處有一豎直的空管,質(zhì)量為2kg,管長為24m,M、N為空管的上、下兩端,空管受到F=16N豎直向上的拉力作用,由靜止開始豎直向下做加速運(yùn)動,同時在M處一個大小不計的小球沿管的軸線豎直上拋,小球只受重力,取g=10m/s2.求:
(1)若小球上拋的初速度為10m/s,則其經(jīng)過多長時間從管的N端穿出;
(2)若此空管的N端距離地面64m高,欲使在空管到達(dá)地面時小球必須落到管內(nèi),在其他條件不變的前提下,求小球的初速度大小的范圍.
解析:(1)對管由牛頓第二定律得mg-F=ma①
代入數(shù)據(jù)得a=2m/s2
設(shè)經(jīng)過t時間從N端穿出
對管:h=12at2②
對球:-(24+h)=v0t-12gt2③
由②③得:2t2-5t-12=0,解得:t=4s,t′=-1.5s(舍去).
(2)-64=v0t1-12gt21④
64=12at21⑤
-88=v′0t1-12gt21⑥
由④⑤得:v0=32m/s,由⑤⑥得:v0′=29m/s,所以29m/sv032m/s.
答案:(1)4s(2)29m/sv032m/s
1.從足夠高處釋放一石子甲,經(jīng)0.5s,從同一位置再釋放另一石子乙,不計空氣阻力,則在兩石子落地前,下列說法中正確的是()
A.它們間的距離與乙石子運(yùn)動的時間成正比
B.甲石子落地后,經(jīng)0.5s乙石子還在空中運(yùn)動
C.它們在空中運(yùn)動的時間相同
D.它們在空中運(yùn)動的時間與其質(zhì)量無關(guān)
解析:兩石子做自由落體運(yùn)動,設(shè)t時刻甲下落的高度為h1=12gt2,則乙下落的高度為h1=12g(t-0.5)2,它們之間的距離h1-h(huán)2=12g(t-0.25)=12g[(t-0.5)+0.25]與乙石子運(yùn)動的時間(t-0.5)不成正比,A錯誤;由于兩石子下落的高度相同,因此下落的時間相同,甲石子落地后,經(jīng)0.5s乙石子剛好落地,B錯誤,C正確;由于不計空氣阻力,由t=2hg可知,兩石子在空中運(yùn)動的時間與質(zhì)量無關(guān),D正確.
答案:CD
2.在水平面上有a、b兩點(diǎn),相距20cm,一質(zhì)點(diǎn)在一恒定的合外力作用下沿a向b做直線運(yùn)動,經(jīng)過0.2s的時間先后通過a、b兩點(diǎn),則該質(zhì)點(diǎn)通過a、b中點(diǎn)時的速度大小為()
A.若力的方向由a向b,則大于1m/s,若力的方向由b向a,則小于1m/s
B.若力的方向由a向b,則小于1m/s;若力的方向由b向a,則大于1m/s
C.無論力的方向如何,均大于1m/s
D.無論力的方向如何,均小于1m/s
解析:無論力的方向如何,0.2s中間時刻的瞬時速度均為vt2=0.20.2m/s=1m/s,經(jīng)分析可知,質(zhì)點(diǎn)無論是勻加速還是勻減速,a、b中間時刻的瞬時速度均小于a、b中點(diǎn)時的速度,所以選項C正確.
答案:C
3.
圖1-2-7
2009年3月29日,中國女子冰壺隊首次奪得世界冠軍,如圖1-2-7所示,一冰壺以速度v垂直進(jìn)入三個矩形區(qū)域做勻減速運(yùn)動,且剛要離開第三個矩形區(qū)域時速度恰好為零,則冰壺依次進(jìn)入每個矩形區(qū)域時的速度之比和穿過每個矩形區(qū)域所用的時間之比分別是()
A.v1∶v2∶v3=3∶2∶1B.v1∶v2∶v3=3∶2∶1
C.t1∶t2∶t3=1∶2∶3D.t1∶t2∶t3=(3-2)∶(2-1)∶1
解析:因為冰壺做勻減速運(yùn)動,且末速度為零,故可以看做反向勻加速直線運(yùn)動來研究.初速度為零的勻加速直線運(yùn)動中連續(xù)三段相等位移的時間之比為1∶(2-1)∶(3-2),故所求時間之比為(3-2)∶(2-1)∶1,所以選項C錯,D正確;由v=at可得初速度為零的勻加速直線運(yùn)動中的速度之比為1∶2∶3,則所求的速度之比為3∶2∶1,故選項A錯,B正確,所以正確選項為BD.
答案:BD
4.兩物體分別從不同高度自由下落,同時落地,第一個物體下落時間為t,第二個物體下落時間為t/2,當(dāng)?shù)诙€物體開始下落時,兩物體相距()
A.gt2B.3gt2/8C.3gt2/4D.gt2/4
解析:當(dāng)?shù)诙€物體開始下落時,第一個物體已下落t2時間,此時離地高度h1=12gt2-12gt22,第二個物體下落時的高度h2=12gt22,則待求距離Δh=h1-h(huán)2=gt24.
答案:D
5.四個小球在離地面不同高度處,同時從靜止釋放,不計空氣阻力,從某一時刻起每隔相等的時間間隔,小球依次碰到地面.則剛剛開始運(yùn)動時各小球相對地面的位置可能是下圖中的()
答案:C
6.一個質(zhì)點(diǎn)正在做勻加速直線運(yùn)動,用固定的照相機(jī)對該質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行閃光照相,閃光時間間隔為1s.分析照片得到的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)在第1次、第2次閃光的時間間隔內(nèi)移動了2m;在第3次、第4次閃光的時間間隔內(nèi)移動了8m,由此不可求得()
A.第1次閃光時質(zhì)點(diǎn)的速度
B.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的加速度
C.從第2次閃光到第3次閃光這段時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移
D.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的初速度
解析:如上圖所示,x3-x1=2aT2,可求得a,而v1=x1T-aT2可求.
x2=x1+aT2=x1+x3-x12=x1+x32也可求,
因不知第一次閃光時已運(yùn)動的時間和位移,故初速度v0不可求.
答案:D
7.一滑塊以某一速度從斜面底端滑到頂端時,其速度恰好減為零.若設(shè)斜面全長L,滑塊通過最初34L所需時間為t,則滑塊從斜面底端到頂端所用時間為()
A.43tB.53tC.32tD.2t
解析:假設(shè)存在逆過程,即為初速度是零的勻加速直線運(yùn)動,將全過程分為位移均為L/4的四個階段,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律,其時間之比為1∶(2-1)∶(3-2)∶(2-3),根據(jù)題意可列方程:(2-1)+(3-2)+(2-3)1+(2-1)+(3-2)+(2-3)=tt′,t′=2t.
答案:D
8.將一小物體以初速度v0豎直上拋,若物體所受的空氣阻力的大小不變,則小物體到達(dá)最高點(diǎn)的最后一秒和離開最高點(diǎn)的第一秒時間內(nèi)通過的路程為x1和x2,速度的變化量為Δv1和Δv2的大小關(guān)系為()
A.x1x2B.x1x2C.Δv1Δv2D.Δv1Δv2
解析:上升的加速度a1大于下落的加速度a2,根據(jù)逆向轉(zhuǎn)換的方法,上升的最后一秒可以看成以加速度a1從零下降的第一秒,故有:Δv1=a1t,x1=12a1t2;而以加速度a2下降的第一秒內(nèi)有:Δv2=a2t,x2=12a2t2,因a1a2,所以x1x2,Δv1Δv2,即A、C正確.
答案:AC
9.
圖1-2-8
如圖1-2-8所示,在光滑的斜面上放置3個相同的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),小球1、2、3距斜面底端A點(diǎn)的距離分別為x1、x2、x3,現(xiàn)將它們分別從靜止釋放,到達(dá)A點(diǎn)的時間分別為t1、t2、t3,斜面的傾角為θ.則下列說法正確的是()
A.x1t1=x2t2=x3t3B.x1t1>x2t2>x3t3
C.x1t21=x2t22=x3t23D.若θ增大,則s1t21的值減小
解析:三個小球在光滑斜面上下滑時的加速度均為a=gsinθ,由x=12at2知xt2=12a,因此x1t21=x2t22=x3t23.當(dāng)θ增大,a增大,xt2的值增大,C對,D錯.v=xt,且v=v2,由物體到達(dá)底端的速度v2=2ax知v1>v2>v3,因此v1>v2>v3,即x1t1>x2t2>x3t3,A錯,B對.
答案:BC
10.
圖1-2-9
(20xx湖北部分重點(diǎn)中學(xué)月考)如圖1-2-9所示水平傳送帶A、B兩端點(diǎn)相距x=7m,起初以v0=2m/s的速度順時針運(yùn)轉(zhuǎn).今將一小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無初速度地輕放至A點(diǎn)處,同時傳送帶以a0=2m/s2的加速度加速運(yùn)轉(zhuǎn),已知小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.4,求:小物塊由A端運(yùn)動至B端所經(jīng)歷的時間.
解析:小物塊剛放上傳送帶時,由牛頓第二定律:μmg=ma,得:a=4m/s2
小物塊歷時t1后與傳送帶速度相同,則:at1=v0+a0t1,得:t1=1s
此過程中小物塊的位移為:x1=at21/2,得:x1=2mx=7m
故小物塊此時尚未到達(dá)B點(diǎn),且此后的過程中由于a0μg,所以小物塊將和傳送帶以共同的加速度運(yùn)動,設(shè)又歷時t2到達(dá)B點(diǎn),則:x-x1=at1t2+a0t22/2得:t2=1s
小物塊從A到B歷時:t=t1+t2=2s.
答案:2s
11.
圖1-2-10
“10米折返跑”的成績反應(yīng)了人體的靈敏素質(zhì),如圖1-2-10所示.測定時,在平直跑道上,受試者以站立式起跑姿勢站在起點(diǎn)終點(diǎn)線前,當(dāng)聽到“跑”的口令后,全力跑向正前方10米處的折返線,測試員同時開始計時,受試者到達(dá)折返線處時,用手觸摸折返線處的物體(如木箱),再轉(zhuǎn)身跑向起點(diǎn)終點(diǎn)線,當(dāng)胸部到達(dá)起點(diǎn)終點(diǎn)線的垂直面時,測試員停表,所用時間即為“10米折返跑”的成績.設(shè)受試者起跑的加速度為4m/s2,運(yùn)動過程中的最大速度為4m/s,快到達(dá)折返線處時需減速到零,減速的加速度為8m/s2,返回時達(dá)到最大速度后不需減速,保持最大速度沖線.求該受試者“10米折返跑”的成績?yōu)槎嗌倜耄?/p>
解析:對受試者,由起點(diǎn)終點(diǎn)線向折返線運(yùn)動的過程中
加速階段:t1=vma1=1s,x1=12vmt1=2m
減速階段:t3=vma2=0.5s;x3=12vmt3=1m
勻速階段:t2=l-(x1+x3)vm=1.75s
由折返線向起點(diǎn)終點(diǎn)線運(yùn)動的過程中
加速階段:t4=vma1=1s,x4=12vmt4=2m
勻速階段:t5=l-x4vm=2s
受試者“10米折返跑”的成績?yōu)椋簍=t1+t2+…+t5=6.25s.
答案:6.25s
12.
圖1-2-11
如圖1-2-11所示,一輛上表面光滑的平板小車長L=2m,車上左側(cè)有一擋板,緊靠擋板處有一可看成質(zhì)點(diǎn)的小球.開始時,小車與小球一起在水平面上向右做勻速運(yùn)動,速度大小為v0=5m/s.某時刻小車開始剎車,加速度a=4m/s2.經(jīng)過一段時間,小球從小車右端滑出并落到地面上.求:
(1)從剎車開始到小球離開小車所用的時間;
(2)小球離開小車后,又運(yùn)動了t1=0.5s落地.小球落地時落點(diǎn)離小車右端多遠(yuǎn)?
解析:(1)剎車后小車做勻減速運(yùn)動,小球繼續(xù)做勻速運(yùn)動,設(shè)經(jīng)過時間t,小球離開小車,經(jīng)判斷知此時小車沒有停止運(yùn)動,則x球=v0t①
x車=v0t-12at2②
x球-x車=L③
代入數(shù)據(jù)可解得:t=1s④
(2)經(jīng)判斷小球離開小車又經(jīng)t1=0.5s落地時,小車已經(jīng)停止運(yùn)動.設(shè)從剎車到小球落地,小車和小球總位移分別為x1、x2,則:x1=v202a⑤
x2=v0(t+t1)⑥
設(shè)小球落地時,落點(diǎn)離小車右端的距離為Δx,則:Δx=x2-(L+x1)⑦
解得:Δx=2.375m.⑧
答案:(1)1s(2)2.375m