2024年高中物理 第四章 第6節(jié) 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（一）教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版必修1

2024年高中物理第四章第6節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（一）教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版必修1主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析親愛(ài)的同學(xué)們，咱們今天要來(lái)探討的是第四章第六節(jié)的內(nèi)容，主題是“用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（一）”。這節(jié)課，我們將會(huì)把之前學(xué)過(guò)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中去，解決一些具體的物理問(wèn)題。別看這些定律平時(shí)看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但一旦應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中，可就有點(diǎn)兒意思了哦！咱們教材里，這部分內(nèi)容主要涉及了如何通過(guò)牛頓第二定律和第三定律來(lái)分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及如何計(jì)算力、加速度和速度等物理量。咱們一起來(lái)感受一下，把物理知識(shí)與實(shí)際生活相結(jié)合的樂(lè)趣吧！????核心素養(yǎng)目標(biāo)在本節(jié)課中，我們旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任三大核心素養(yǎng)。首先，通過(guò)運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生將提升科學(xué)思維能力，學(xué)會(huì)從物理現(xiàn)象中抽象出物理模型。其次，通過(guò)探究和實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將增強(qiáng)科學(xué)探究能力，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。最后，通過(guò)理解物理定律在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，學(xué)生將樹(shù)立科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在技術(shù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步中的重要作用。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-重點(diǎn)一：牛頓第二定律的應(yīng)用。這一部分的核心是理解加速度、力和質(zhì)量之間的關(guān)系，能夠熟練地運(yùn)用公式\(F=ma\)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。例如，計(jì)算一個(gè)物體在恒定力作用下的加速度，或者已知加速度和質(zhì)量，求出作用在物體上的力。

-重點(diǎn)二：牛頓第三定律的理解和運(yùn)用。重點(diǎn)在于讓學(xué)生明白作用力和反作用力的概念，以及它們?cè)谙嗟却笮?、方向相反、作用在不同物體上的特點(diǎn)。實(shí)例可以是分析兩個(gè)相互作用的物體在碰撞過(guò)程中的力的情況。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-難點(diǎn)一：非慣性參考系中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律。學(xué)生可能難以理解在非慣性參考系中，物體所受的力不僅僅是外力，還包括慣性力。例如，分析在加速行駛的汽車中，乘客所受的“推力”實(shí)際上是由于慣性力造成的。

-難點(diǎn)二：復(fù)雜系統(tǒng)中的力分析。當(dāng)系統(tǒng)由多個(gè)相互作用的物體組成時(shí)，學(xué)生可能難以確定哪些力是作用在特定物體上的。例如，一個(gè)物體在多個(gè)力的作用下運(yùn)動(dòng)，如何正確識(shí)別并計(jì)算這些力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

-講授法：系統(tǒng)講解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基本概念和公式，為學(xué)生建立堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

-討論法：通過(guò)小組討論，引導(dǎo)學(xué)生分析典型例題，提高學(xué)生運(yùn)用定律解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

-實(shí)驗(yàn)法：通過(guò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手，觀察和測(cè)量，加深對(duì)物理定律的理解。

2.教學(xué)手段：

-多媒體演示：利用PPT展示動(dòng)畫和圖表，直觀展示物理現(xiàn)象和計(jì)算過(guò)程。

-互動(dòng)軟件：使用教學(xué)軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)物理定律的應(yīng)用。

-課堂互動(dòng)：通過(guò)提問(wèn)和解答，激發(fā)學(xué)生思考，提高課堂參與度。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)導(dǎo)入環(huán)節(jié)：

1.創(chuàng)設(shè)情境：展示生活中常見(jiàn)的物體運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，如滾動(dòng)的球、上升的氣球等，引發(fā)學(xué)生思考這些運(yùn)動(dòng)背后的物理原理。（用時(shí)5分鐘）

2.提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生觀察這些現(xiàn)象，并提出問(wèn)題：“這些運(yùn)動(dòng)是如何發(fā)生的？有沒(méi)有什么規(guī)律可以解釋這些現(xiàn)象？”激發(fā)學(xué)生的求知欲。（用時(shí)2分鐘）

講授新課：

1.牛頓第一定律：介紹牛頓第一定律的概念，通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示物體在無(wú)外力作用下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使學(xué)生理解慣性的概念。（用時(shí)10分鐘）

2.牛頓第二定律：講解公式\(F=ma\)的含義，通過(guò)實(shí)際案例說(shuō)明力和加速度的關(guān)系，如汽車的加速過(guò)程。（用時(shí)10分鐘）

3.牛頓第三定律：闡述作用力和反作用力的概念，通過(guò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)展示兩個(gè)物體相互作用時(shí)的力。（用時(shí)10分鐘）

鞏固練習(xí)：

1.練習(xí)題：發(fā)放練習(xí)題，要求學(xué)生獨(dú)立完成，教師巡視指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決練習(xí)中的問(wèn)題。（用時(shí)10分鐘）

2.小組討論：將學(xué)生分成小組，針對(duì)練習(xí)題中的典型問(wèn)題進(jìn)行討論，鼓勵(lì)學(xué)生分享解題思路。（用時(shí)10分鐘）

課堂提問(wèn)：

1.提問(wèn)環(huán)節(jié)：教師針對(duì)練習(xí)題中的難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行提問(wèn)，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。（用時(shí)5分鐘）

2.學(xué)生回答：學(xué)生回答問(wèn)題，教師點(diǎn)評(píng)并糾正錯(cuò)誤，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。（用時(shí)5分鐘）

師生互動(dòng)環(huán)節(jié)：

1.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：教師提出一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，如“如何計(jì)算滑冰者加速到一定速度所需的力？”

2.學(xué)生討論：學(xué)生分組討論，提出解決方案，教師引導(dǎo)討論，確保每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與。

3.分享成果：各小組派代表分享討論結(jié)果，教師點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)創(chuàng)新思維。（用時(shí)15分鐘）

創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)：

1.實(shí)驗(yàn)演示：教師演示一個(gè)與牛頓運(yùn)動(dòng)定律相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，如使用傳感器測(cè)量加速度。

2.學(xué)生參與：邀請(qǐng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解。（用時(shí)10分鐘）

課堂小結(jié)：

1.教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的重要性和應(yīng)用。

2.學(xué)生回顧重點(diǎn)知識(shí)，提出疑問(wèn)，教師解答。（用時(shí)5分鐘）

整個(gè)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)緊扣實(shí)際學(xué)情，緊扣教學(xué)過(guò)程中的重難點(diǎn)，通過(guò)創(chuàng)新的教學(xué)方法和師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)拓展學(xué)生的科學(xué)思維和核心素養(yǎng)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程共計(jì)45分鐘。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-牛頓運(yùn)動(dòng)定律的歷史背景：介紹牛頓運(yùn)動(dòng)定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，包括伽利略、開(kāi)普勒等科學(xué)家的貢獻(xiàn)，以及牛頓本人的研究歷程。

-牛頓運(yùn)動(dòng)定律在不同領(lǐng)域的應(yīng)用：探討牛頓運(yùn)動(dòng)定律在工程學(xué)、天文學(xué)、航天技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，如衛(wèi)星軌道計(jì)算、火箭發(fā)射原理等。

-牛頓運(yùn)動(dòng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)：介紹牛頓運(yùn)動(dòng)定律的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，包括微積分的基本概念，如導(dǎo)數(shù)和積分在力學(xué)中的應(yīng)用。

-牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：列舉一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)，如伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)、牛頓的蘋果落地實(shí)驗(yàn)等，展示牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程。

2.拓展建議：

-閱讀相關(guān)書籍：推薦學(xué)生閱讀《牛頓傳》、《物理學(xué)的進(jìn)化》等書籍，了解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的歷史背景和科學(xué)家的研究方法。

-觀看科普視頻：推薦學(xué)生觀看《宇宙大爆炸》、《現(xiàn)代物理探秘》等科普視頻，通過(guò)生動(dòng)形象的方式理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。

-參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)：鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)校或社區(qū)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，如制作簡(jiǎn)易的火箭、進(jìn)行斜面實(shí)驗(yàn)等，親身體驗(yàn)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

-撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告：指導(dǎo)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論，提高學(xué)生的科學(xué)寫作能力。

-參加科學(xué)競(jìng)賽：鼓勵(lì)學(xué)生參加物理競(jìng)賽，如全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽等，通過(guò)競(jìng)賽鍛煉學(xué)生的物理思維和解題能力。

-探索實(shí)際問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的物理現(xiàn)象，如汽車剎車距離、拋物線運(yùn)動(dòng)等，嘗試運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行解釋和計(jì)算。

-開(kāi)展小組研究：組織學(xué)生進(jìn)行小組研究，選擇一個(gè)與牛頓運(yùn)動(dòng)定律相關(guān)的課題，如“牛頓運(yùn)動(dòng)定律在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用”，通過(guò)研究培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和探究能力。

-制作科普小冊(cè)子：指導(dǎo)學(xué)生制作科普小冊(cè)子，介紹牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基本概念、應(yīng)用實(shí)例和科學(xué)家的故事，提高學(xué)生的科普傳播能力。課后作業(yè)1.題型一：計(jì)算力與加速度的關(guān)系

-題目：一輛汽車以2m/s2的加速度從靜止開(kāi)始勻加速運(yùn)動(dòng)，如果汽車的最終速度為20m/s，那么汽車受到的恒定力是多少？（忽略摩擦力）

-解答：使用牛頓第二定律\(F=ma\)。已知\(a=2\)m/s2，最終速度\(v=20\)m/s，需要求出力\(F\)。

\[F=\frac{v^2}{2a}=\frac{(20\text{m/s})^2}{2\times2\text{m/s}^2}=\frac{400}{4}=100\text{N}\]

-答案：汽車受到的恒定力是100N。

2.題型二：作用力與反作用力

-題目：一個(gè)人在冰面上以10N的力推一個(gè)木塊，木塊同時(shí)以相同的力反作用在人的手上。如果木塊的質(zhì)量是2kg，那么木塊獲得的速度是多少？

-解答：使用牛頓第三定律和第二定律。木塊獲得的加速度\(a=\frac{F}{m}\)，速度\(v=at\)。假設(shè)作用時(shí)間為1秒。

\[a=\frac{10\text{N}}{2\text{kg}}=5\text{m/s}^2\]

\[v=a\timest=5\text{m/s}^2\times1\text{s}=5\text{m/s}\]

-答案：木塊獲得的速度是5m/s。

3.題型三：非慣性參考系中的力

-題目：在一輛以20m/s2加速度行駛的汽車內(nèi)，一個(gè)質(zhì)量為50kg的乘客，相對(duì)于車內(nèi)的地面，受到一個(gè)10N的慣性力。求乘客的加速度。

-解答：使用\(F=ma\)。已知\(F=10\)N，質(zhì)量\(m=50\)kg。

\[a=\frac{F}{m}=\frac{10\text{N}}{50\text{kg}}=0.2\text{m/s}^2\]

-答案：乘客的加速度是0.2m/s2。

4.題型四：多力作用下的平衡

-題目：一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體放在水平桌面上，受到兩個(gè)方向相反的力，一個(gè)大小為30N，另一個(gè)大小為40N。如果物體保持靜止，那么這兩個(gè)力的方向是什么？

-解答：物體保持靜止意味著所有力的合力為零。兩個(gè)力的大小分別為30N和40N，因此它們必須方向相反，以實(shí)現(xiàn)平衡。

-答案：兩個(gè)力的方向相反。

5.題型五：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)際應(yīng)用

-題目：一個(gè)運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始跑步，如果他能在5秒內(nèi)達(dá)到10m/s的速度，那么他需要施加多大力才能完成這一加速？（假設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為70kg，忽略空氣阻力和摩擦力）

-解答：使用\(F=ma\)。已知\(a=\frac{v}{t}=\frac{10\text{m/s}}{5\text{s}}=2\text{m/s}^2\)，質(zhì)量\(m=70\)kg。

\[F=ma=70\text{kg}\times2\text{m/s}^2=140\text{N}\]

-答案：運(yùn)動(dòng)員需要施加140N的力才能在5秒內(nèi)達(dá)到10m/s的速度。教學(xué)反思與總結(jié)回顧今天的物理課，我感覺(jué)既有得也有失。在這節(jié)課中，我們探討了牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，通過(guò)幾個(gè)典型的例子，讓學(xué)生們感受到了物理學(xué)的魅力。下面，我就從教學(xué)方法、學(xué)生表現(xiàn)和自身反思三個(gè)方面來(lái)總結(jié)一下這節(jié)課。

首先，在教學(xué)方法上，我嘗試了多種方法來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如，我通過(guò)展示生活中的物理現(xiàn)象，如滾動(dòng)的球、上升的氣球等，讓學(xué)生們感受到物理定律就在我們身邊。同時(shí)，我還運(yùn)用了講授法、討論法和實(shí)驗(yàn)法相結(jié)合的方式，讓學(xué)生們?cè)趯?shí)踐中學(xué)習(xí)，提高他們的動(dòng)手能力和思維水平。不過(guò)，我也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如在講授新課的過(guò)程中，由于時(shí)間有限，可能沒(méi)有充分地留給學(xué)生思考和提問(wèn)的時(shí)間，導(dǎo)致部分學(xué)生對(duì)于一些復(fù)雜的概念理解不夠深入。

其次，學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)也讓我印象深刻。他們對(duì)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用表現(xiàn)出濃厚的興趣，能夠積極地參與到課堂討論中來(lái)。在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生們通過(guò)小組合作，共同解決了一些難題，展現(xiàn)了良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。然而，也有一些學(xué)生對(duì)于物理定律的理解還不夠透徹，這在課后作業(yè)中也有所體現(xiàn)。這說(shuō)明我在教學(xué)過(guò)程中需要更加注重個(gè)別輔導(dǎo)，幫助那些理解上有困難的學(xué)生。

在教學(xué)反思方面，我認(rèn)為以下幾點(diǎn)值得注意：

1.注重基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固。牛頓運(yùn)