【正文】 物理學(xué)研究方法的教育．本單元的重點(diǎn)就是幫助學(xué)生正確分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程，掌握解決一般力學(xué)問(wèn)題的程序．2．本單元的難點(diǎn)在于正確、合理地選擇研究對(duì)象和靈活運(yùn)用中學(xué)的數(shù)學(xué)方法，解決實(shí)際問(wèn)題．難點(diǎn)的突破在于精選例題，重視運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，正確掌握整體—隔離法．教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、引入牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，應(yīng)用范圍很廣．在力學(xué)中，只研究物體做什么運(yùn)動(dòng)，這部分知識(shí)屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)的內(nèi)容．至于物體為什么會(huì)做這種運(yùn)動(dòng)，這部分知識(shí)屬于動(dòng)力學(xué)的內(nèi)容，牛頓運(yùn)動(dòng)定律是動(dòng)力學(xué)的支柱．我們必須從力、質(zhì)量和加速度這三個(gè)基本概念的深化理解上掌握牛頓運(yùn)動(dòng)定律．這堂復(fù)習(xí)課希望學(xué)生對(duì)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律有較深刻的理解，并能在實(shí)際中正確運(yùn)用．二、教學(xué)過(guò)程 教師活動(dòng)1．提問(wèn)：敘述牛頓第一定律的內(nèi)容，慣性是否與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)？ 學(xué)生活動(dòng)回憶、思考、回答：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止． 教師概括．牛頓第一定律指明了任何物體都具有慣性——保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性，同時(shí)也確定了力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因．應(yīng)該明確：（1）力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因；（2）慣性是物體的固有性質(zhì)．慣性大小與外部條件無(wú)關(guān)，僅取決于物體本身的質(zhì)量．無(wú)論物體受力還是不受力，無(wú)論是運(yùn)動(dòng)還是靜止，也無(wú)論是做勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)，只要物體質(zhì)量一定，它的慣性都不會(huì)改變，更不會(huì)消失，慣性是物體的固有屬性．放投影片：[例1]某人用力推原來(lái)靜止在水平面上的小車，使小車開始運(yùn)動(dòng)，此后改用較小的力就可以維持小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可見(jiàn)：A．力是使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因 B．力是維持物體運(yùn)動(dòng)速度的原因 C．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 D．力是使物體慣性改變的原因 討論、思考、回答： 經(jīng)討論得出正確答案為：C． 2．提問(wèn)：牛頓第二定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？ 學(xué)生回憶、回答：物體受到外力作用時(shí)，所獲得的加速度的大小跟外力大小成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力方向相同．ΣF=ma理解、思考． 教師講授： 牛頓第二定律的意義（1）揭示了力、質(zhì)量、加速度的因果關(guān)系．（2）說(shuō)明了加速度與合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系．（3）概括了力的獨(dú)立性原理提問(wèn)：怎樣應(yīng)用牛頓第二定律？應(yīng)用牛頓第二定律解題的基本步驟如何？ 討論：歸納成具體步驟．應(yīng)用牛頓第二定律解題的基本步驟是：（1）依題意，正確選取并隔離研究對(duì)象．（2）對(duì)研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，畫出受力分析圖．（3）選取適當(dāng)坐標(biāo)系，一般以加速度的方向?yàn)檎较颍鶕?jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式建立方程．（4）統(tǒng)一單位，求解方程組．對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、討論． 在教師的引導(dǎo)下，分析、思考． 依題意列式、計(jì)算．[例2]有只船在水中航行時(shí)所受阻力與其速度成正比，現(xiàn)在船由靜止開始沿直線航行，若保持牽引力恒定，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，速度為v，加速度為a1，最終以2v的速度做勻速運(yùn)動(dòng)；若保持牽引力的功率恒定，經(jīng)過(guò)另一段時(shí)間后，速度為v，加速度為a2，最終也以2v的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，則a2=______a1．放投影片，引導(dǎo)解題： 牽引力恒定：牽引力功率恒定：提問(wèn)：通過(guò)此例題，大家有什么收獲？隨教師分步驟應(yīng)用牛頓第二定律列式． 學(xué)生分組討論，得出結(jié)論：力是產(chǎn)生加速度的原因，也就是說(shuō)加速度與力之間存在即時(shí)直接的因果關(guān)系．被研究對(duì)象什么時(shí)刻受力，什么時(shí)刻產(chǎn)生加速度，什么時(shí)刻力消失，什么時(shí)刻加速度就等于零．這稱做加速度與力的關(guān)系的同時(shí)性，或稱為瞬時(shí)性．放投影片：[例3]已知，質(zhì)量m=2kg的質(zhì)點(diǎn)停在一平面直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)O，受到三個(gè)平行于平面的力的作用，正好在O點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知三個(gè)力中F2=4N，方向指向負(fù)方向，從t=0時(shí)起，停止F1的作用，到第2秒末物體的位置坐標(biāo)是（2m，0）．求：（1）F1的大小和方向；（2）若從第2秒末起恢復(fù)F1的作用，而同時(shí)停止第三個(gè)力F3的作用，則到第4秒末質(zhì)點(diǎn)的位置坐標(biāo)是多少？（3）第4秒末質(zhì)點(diǎn)的速度大小和方向如何？（4）F3的大小和方向？讀題，分析問(wèn)題，列式，求解． 畫坐標(biāo)圖：經(jīng)啟發(fā)、討論后，學(xué)生上黑板寫解答．（1）在停止F1作用的兩秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的位置在x軸負(fù)方向移動(dòng)，應(yīng)所以F1=Fx=ma=2（N）F1的方向沿X軸方向．（2）當(dāng)恢復(fù)F1的作用，而停止F3的作用的2秒內(nèi)，因?yàn)镕1在x軸正方向，F(xiàn)2在y軸負(fù)方向，直接用F1和F2列的動(dòng)力學(xué)方程所以第4秒末的位置坐標(biāo)應(yīng)是其中v1x=a1t1=2（m/s），t2=2s（3）第4秒末質(zhì)點(diǎn)沿x軸和y軸方向的速度分別為v2x和v2y，有即第4秒末質(zhì)點(diǎn)的速度為4m/s，沿y軸負(fù)方向．限，設(shè)F3與y軸正向的夾角為θ，則有對(duì)照解題過(guò)程理解力的獨(dú)立作用原理． 教師啟發(fā)、引深：大量事實(shí)告訴我們，如果物體上同時(shí)作用著幾個(gè)力，這幾個(gè)力會(huì)各自產(chǎn)生自己的加速度，也就是說(shuō)這幾個(gè)力各自產(chǎn)生自己的加速度與它們各自單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的加速度相同，這是牛頓力學(xué)中一條重要原理，叫做力的獨(dú)立作用原理，即：3．提問(wèn)：敘述牛頓第三定律的內(nèi)容，其本質(zhì)是什么？ 回憶，思考，回答：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上． 放投影片：牛頓第三定律肯定了物體間的作用力具有相互作用的本質(zhì)：即力總是成對(duì)出現(xiàn)，孤立的單個(gè)力是不存在的，有施力者，必要有受力者，受力者也給施力者以力的作用．這一對(duì)作用力和反作用力的關(guān)系是：等大反向，同時(shí)存在，同時(shí)消失，分別作用于兩個(gè)不同的物體上，且具有相同的性質(zhì)和相同的規(guī)律．[例4] 如圖132，物體A放在水平桌面上，被水平細(xì)繩拉著處于靜止?fàn)顟B(tài)，則：[]A．A對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)A的支持力總是平衡的 B．A對(duì)桌面的摩擦力的方向總是水平向右的 C．繩對(duì)A的拉力小于A所受桌面的摩擦力D．A受到的重力和桌面對(duì)A的支持力是一對(duì)作用力與反作用力 思考、討論、得出正確結(jié)論選B，并討論其它選項(xiàng)錯(cuò)在何處． 放投影片：4．牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍牛頓運(yùn)動(dòng)定律如同一切物理定律一樣，都有一定的適用范圍．牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適用于宏觀物體，一般不適用于微觀粒子；只適用于物體的低速（遠(yuǎn)小于光速）運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題．牛頓第一定律和第二定律還只適用于慣性參照系．理解，記筆記．三、課堂小結(jié)提問(wèn)：你怎樣運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題？ 組織學(xué)生結(jié)合筆記討論并進(jìn)行小結(jié)．由牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式ΣF=ma，可以看出凡是求瞬時(shí)力及作用效果的問(wèn)題；判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的問(wèn)題，都可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決．解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本方法是：（1）根據(jù)題意選定研究對(duì)象，確定m．（2）分析物體受力情況，畫受力圖，確定F合．（3）分析物體運(yùn)動(dòng)情況，確定a．（4）根據(jù)牛頓定律，力的概念、規(guī)律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等建立有關(guān)方程．（5）解方程．（6）驗(yàn)算、討論．四、教學(xué)說(shuō)明1．作為高三總復(fù)習(xí)，涉及概念、規(guī)律多．因此復(fù)習(xí)重點(diǎn)在于理解概念、規(guī)律的實(shí)質(zhì)，總結(jié)規(guī)律應(yīng)用的方法和技巧．2．復(fù)習(xí)課不同于新課，必須強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生歸納、總結(jié)．注意知識(shí)的連貫性和知識(shí)點(diǎn)的橫向?qū)Ρ刃裕缫粚?duì)作用力和反作用力與一對(duì)平衡力有什么不同？3．復(fù)習(xí)課可以上得活躍些，有些綜合題可以由學(xué)生互相啟發(fā)，互相討論去解決，這樣既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又可提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力．同步練習(xí)一、選擇題1．如圖133所示，物體A放在物體B上，物體B放在光滑的水平面上，已知mA=6kg，mB=2kg．A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=．A物上系一細(xì)線，細(xì)線能承受的最大拉力是20N，水平向右拉細(xì)線，下述中正確的是（g=10m/s2）[]A．當(dāng)拉力F＜12N時(shí)，A靜止不動(dòng) B．當(dāng)拉力F＞12N時(shí)，A相對(duì)B滑動(dòng) C．當(dāng)拉力F=16N時(shí)，B受A摩擦力等于4N D．無(wú)論拉力F多大，A相對(duì)B始終靜止2．如圖134所示，物體m放在固定的斜面上，使其沿斜面向下滑動(dòng)，設(shè)加速度為a1；若只在物體m上再放上一個(gè)物體m′，則m′與m一起下滑的加速度為a2；若只在m上施加一個(gè)方向豎直向下，大小等于m′g的力F，此時(shí)m下滑的加速度為a3，則[]A．當(dāng)a1=0時(shí)，a2=a3且一定不為零 B．只要a1≠0，a1=a2＜a3 C．不管a1如何，都有a1=a2=a3 D．不管a1如何，都有a1＜a2=a33．如圖135所示，在光滑的水平面上放著兩塊長(zhǎng)度相等，質(zhì)量分別為M1和M2的木板，在兩木板的左端分別放有一個(gè)大小、形狀、質(zhì)量完全相同的物塊．開始都處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)分別對(duì)兩物體施加水平恒力FF2，當(dāng)物體與木板分離后，兩木板的速度分別為v1和v2，若已知v1＞v2，且物體與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，需要同時(shí)滿足的條件是[]A．F1=F2，且M1＞M2 B．F1=F2，且M1＜M2 C．F1＞F2，且M1=M2 D．F1＜F2，且M1=M2二、非選擇題4．如圖136所示，一質(zhì)量為M=4kg，長(zhǎng)為L(zhǎng)=3m的木板放在地面上．今施一力F=8N水平向右拉木板，木板以v0=2m/s的速度在地上勻速運(yùn)動(dòng)，某一時(shí)刻把質(zhì)量為m=1kg的鐵塊輕輕放在木板的最右端，不計(jì)鐵塊與木板間的摩擦，且小鐵塊視為質(zhì)點(diǎn)，求小鐵塊經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間將離開木板？（g=10m/s2）5．一艘宇宙飛船飛近一個(gè)不知名的行星，并進(jìn)入靠近該行星表面的圓形軌道，宇航員著手進(jìn)行預(yù)定的考察工作．宇航員能不能僅僅用一只表通過(guò)測(cè)定時(shí)間來(lái)測(cè)定該行星的平均密度？說(shuō)明理由．6．物體質(zhì)量為m，以初速度v0豎直上拋．設(shè)物體所受空氣阻力大小不變，已知物體經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)最高點(diǎn)．求：（1）物體由最高點(diǎn)落回原地要用多長(zhǎng)時(shí)間？（2）物體落回原地的速度多大？7．如圖137所示，質(zhì)量均為m的兩個(gè)梯形木塊A和B緊挨著并排放在水平面上，在水平推力F作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)．為使運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A和B之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，求推力F的大?。ú豢紤]一切摩擦）8．質(zhì)量m=4kg的質(zhì)點(diǎn)，靜止在光滑水平面上的直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)O，先用F1=8N的力沿x軸作用了3s，然后撤去F1，再用y方向的力F2=12N，作用了2s，問(wèn)最后質(zhì)點(diǎn)的速度的大小、方向及質(zhì)點(diǎn)所在的位置．參考答案1．CD2．B3．BD4．2s7．0＜F≤2mgtanθ