浅谈牛顿第二定律习题课的设计.doc

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1、浅谈牛顿第二定律的应用之临界问题的教学设计浅谈牛顿第二定律的应用之临界问题的教学设计一、引言牛顿第二定律是高中物理知识系统的基石，可以说学生只要打好了这一地基，就容易建起高中物理知识系统的高楼大厦。但是对于学生的学习，牛顿第二定律往往他们成为高中物理学习的分水岭。尽管很多教师在教学过程中，不断总结特性、展现相同的题型或者多样的解题方法、步骤，但是对于一部分无法理解牛顿第二定律本质的学生效果始终寥寥。很多时候我们通过教学反思去寻找造成这一现象的原因，根据学生的程度，发现原因是多种多样的。但是有一个原因或者是我们自身的，那就是从一开始我们自己就参与的太多，忽略了学生的主观能动性。比如我们的习题课，

2、上课主要就是告诉学生这个知识应该怎么做，然后辅助多个例题，练习，让学生掌握住这个知识点。这种做法虽然有必要但是是死板的，没有真正的从思维上对学生做很好的诱导，导致学生短时间内是记得怎样处理相同的题目，但是时间一长，或者题型一变就束手无策了。鉴于以上原因，关于临界问题，我尝试安排这样一节习题课，试图从学生原有的知识体系入手，设计了原始题目，让学生在解题时碰触矛盾，从而诱导学生找到解题的关键，然后辅助练习巩固和加深，使学生自己找到解题的方法，最后由教师再自然地点出这节课的主题，和学生一起总结内容和方法。二、过程实录【例 1】如图 1 所示，A、B 两物体叠放在光滑水平面上，AB 间动摩擦因数为 =

3、 0.2，已知它们的质量 MA = 6kg，MB = 2kg，力 F 作用在 A 物体上(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g = 10m / s2 ) ，求：（1）当 F = 16N 时，求 B 物体受到的摩擦力大小； （2）当 F = 50N 时，求 B 受到的摩擦力大小？图 1 学生在做第 1 问的时候会认为 F 大于最大静摩擦力了，所以 AB 滑动了，因 此它们之间是滑动摩擦力。这时我板书让学生算出 A、B 的加速度，分别计算得，2/32smMgMFaaMgMFaMfFAA AAAAAA。2/6smMgM MfaaMgMaMfBABBBBABB算出加速度以后，发现了矛盾，A 的加速度比

4、B 的小，这是不可能的。 此时，我要求学生假设是静摩擦力，引导学生明确此时 AB 可以作为一个整 体来处理，然后算一下 AB 的加速度，再算一下 A 受到的静摩擦力，发现此时，它并没有超2/2smMFaaMFABAB总总分析得对BNaMfABB4过最大静摩擦力，所以假设是成立的。第 2 问让学生分 2 组分别采用假设法算摩擦力，学生很快完成。此时我问，从刚才的题目中能发现如果力太大，AB 间摩擦力就可能是滑动摩擦力，那么力 F 是多大时，AB 恰好保持相对静止呢。学生从刚才的解题过程中很快找到方法，此时 AB 间达到最大静摩擦，对 B 分析得到整体加速度 a=6m/s2，整体法算出 F=48N

5、，回顾上面的题目，算出了保持两个物体相对静止的 F 最大值，就可以根据题目已知的 F 直接判断 AB 间是静摩擦力还是滑动摩擦力，解题方便了许多，该是学生练习的时候了。课堂练习 1：A、B 两物体叠放在光滑水平面上(图 2)，A、B 间动摩擦因数为= 0.2，已知它们的质量 MA = 6kg，MB = 2kg，求：（1）F=8N 作用在 B 物体上，B 物体受到的摩擦力大小；（2）F=24N，B 物体受到的摩擦力大小 (假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g = 10m / s2 ) 。图 2我还是要求学生分组做，此时很高兴地发现，学生已不再用假设法了，而是先计算出保持 AB 相对静止的最大的力

6、F，然后根据题目的已知条件判断是静摩擦力还是滑动摩擦力。具体计算过程如下： 解：AB 间达到最大静摩擦时，保持 AB 相对静止的力 F 最大，对 A 分析可以得到整体加速度，22m/sAAAAAAAAAMgM MfaaMgMaMf又因为，由整体法可得；BABAaaaNaMMFABBA16（1）F=8N16N，AB 相对滑动，NgMfAAB12【例 2】如图 3，质量 m = 10kg 的小球挂在倾角 = 37的光滑斜面的固定 铁杆上； 。 (1)当斜面和小球以 a = g/2 的加速度向右匀加 速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别 为多大？ ( g = 10m / s2 ) (2)当斜面

7、和小球以 a = 4g/3 的加速度向右匀加 速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多大？( g = 10m / s2 ) 图 3 分组做，两个问题提出以后学生用以前的知识，受力分析计算，主要的一类 学生用的是正交分解的方法，建立起如下关系式：）（）（ 2maNsincos1mgNcossin FF分别计算出两个力的大小，找学生了解答案，从学生的答案中提示学生第 2问解出来压力是零，第 1 问不是零，为什么呢？学生分析得到因为第 2 种情况加速度大，那么可以发现如果加速度很大，压力会是零。那么这种类型的题目和前面的例 1 一样不能直接做，要先算出加速度是多大时，压力恰好是零，让学生算一下

8、。学生计算发现此时=g/a；a = tan210）式，得到）式比（，（N4g/3。(3)当斜面和小球以 a = 4g/3 的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多大？ ( g = 10m / s2 )这时学生就知道了，根据前面计算出的最大的加速度，此时压力已经是零，提醒学生想，现在球还在斜面上吗，学生会说已经飞起来了，那么角度就不是斜面的倾角了。教师总结：通过前面的几道题目，发现当已知条件变化时，物体间的摩擦力会不一样，压力可能是零，会存在着一个临界状态，这类问题，我们叫做临界问题，具体定义：物体由某种物理状态变化为另一种物理状态时，中间发生质的飞跃的转折状态，通常称之为

9、临界状态。三类临界问题的临界条件：（1）相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的弹力为零； （2）绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零；（3）存在静摩擦的连接系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达最大值；解决临界问题的基本思路：（1）认真审题，仔细分析研究对象所经历的变化的物理过程，找出临界状态；（2）寻找变化过程中相应物理量的变化规律，找出临界条件；（3）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题。三、教学巩固课堂练习 2：A、B 两个滑块靠在一起放在光滑水平面上，其质量分别为 2m和 m，从 t=0 时刻起，水平力 F1和 F2同时分别作用在滑块 A 和 B 上，如图所示。已知 F1=（10+4t）N， F2=(40-4t)N，两力作用在同一直线上，求滑块开始滑动后，经过多长时间 A、B 发生分离？ 课堂练习 3：如图所示，质量均为 M 的两个木块 A、B 在水平力 F 的作用下，一起沿光滑的水平面运动，A 与 B 的接触面光滑，且与水平面的夹角为 60，求使 A 与 B 一起运动时的水平力 F 的范围。AB60FABF2F1