1、【课 题】 教科版物理 1 第三章 牛顿运动定律 第五节 牛顿运动定律的应用 -汽车安全运行 【设计思想】本节内容取自于普高课程标准实验教科书 物理必修 108 版，但在 09 版 必修 1 中，本节教材被删除了。但作为牛顿运动定律的应用是很好的素材，兼顾对牛顿运 动定律的复习和定律内容与实际应用的结合，因此占有很重要的位置，对这章的学习是一 种深化。选择这节课想达到以下三个目的： 1学会应用牛顿运动定律解决两类动力学基本问题，并学会这两类基本问题的处理方 法和基本步骤； 2学会应用物理知识解决实际问题的方法和思路，学会合理近似、理想化处理实际问 题，体会物理来源于生活而服务于生活； 3在物理
2、教学中渗透德育教育：珍爱生命，遵守交通法规，安全出行，人人有责； 本节教学内容的基本特点： 从汽车行驶的生活情景中提炼出做匀减速运动的物理模型， 充分应用牛顿运动定律，寻找力和运动之间的关系，围绕动力学两类基本问题：已知运动 求受力，已知受力求运动，设计了 5 个问题，学会应用牛顿运动定律解决两类动力学基本 问题，并学会这两类基本问题的处理方法和基本步骤。通过对问题的分析，学会合理近似、 理想化处理实际问题，体会物理来源于生活而服务于生活，同时，引入汽车安全运行设施 的一些知识，培养学生的安全意识。 根据教学的总体目标，根据学生的情况和教学资源，本节课主要采取的教学方式：以 学生为主体，老师为
3、主导的引导加探究教学；教学过程中的关键环节的处理方法：在应用 规律寻找物理量之间关系的时候，渗透控制变量法和理想化处理问题的方法，帮助学生获 得直观感受；归纳出汽车安全行驶的要素。 【课标研读】 知识性行为动词 2 个；技能性行为动词 1 个；体验性行为动词 2 个。由此不难看出， 新课程在重视知识的同时，更加强调学生的体验过程。 【教学目标】 （一）知识与技能 1了解什么是汽车安全运行距离，并会利用匀变速直线运动规律求解汽车安全运行距 离，深化对牛顿运动定律的理解和认识。 2会利用匀变速直线运动规律结合牛顿运动定律求解交通事故中的受力问题。 3从牛顿定律角度了解安全带，气囊等装置能减小交通事
4、故伤害的物理道理。 （二）过程与方法 1在对问题的探究活动中体会用牛顿运动定律解决问题的一般过程和方法。 （三）情感、态度与价值观 1通过创设真实的、富有震撼力的问题情境，激发学生探究问题的热情。 2在解决问题的过程中，使学生进一步体会生活中到处都有物理，到处都有物理规律 在起作用。 3通过一起交通事故的分析，领会安全行驶的要素，增强安全意识，更加珍爱生命， 遵守交通规则。 【教学重点】 牛顿运动定律在汽车安全运行中的应用 【教学难点】 根据情景选择与其研究对象相适应的物理模型。会根据情况忽略次要因素，利用物理 知识分析生活中行车安全问题 【教学方法】 探究讨论、分析讲解 【教具】 多媒体 课
5、件 【教学过程】 一、新课导入 上周我们进行 2009 年最有影响的 10 大新闻的评选，其中有这么一条新闻： 18 中国重判醉酒驾车肇事者 司机孙伟铭在成都无证、醉酒驾车肇事后试图逃逸，造成 4 死 1 伤的惨祸。9 月 8 日， 四川省高院二审以“危险方法危害社会公共安全罪”判处无期徒刑，该案引起社会的广泛 关注，有法律界人士建议在刑法中增加“饮酒、醉酒驾驶机动车罪” ，以明确适用法律， 增加对酒驾者的惩治力度。 大家有何看法？ 汽车已经成为了现代社会的主要交通工具，它给人们的日常生活带来了很大的便捷， 但同时我们也都知道，随着汽车数量的增加，每年因交通事故而死亡的人数及经济损失都 是十分
6、惊人的，2008 年，全国共发生道路交通事故 265204 起，造成 73484 人死亡、 304919 人受伤，直接财产损失 10.1 亿元。 反思：这个话题很沉重，今天我们利用所学知识来分析这起交通事故，希望它能够给 我们带来一些启示！（板书课题）牛顿运动定律的应用-汽车的安全运行 二、新课教学 下面我们来看一起交通事故，事件回放： 2008 年某某驾驶别克小轿车与三位同事共四人一同前往 山西游玩，在高速公路最外侧车道行驶途中发现前面有一辆 大货车，当时车速很快（120km/h)，但司机并没有减速而是向 右侧打轮驶进应急车道欲强行超车，驶入应急车道后，司机 突然发现前方不远处有一辆故障车正
7、在维修，虽采取紧急制 动，但还是以 60km/h 的速度与故障车相撞，造成一人重伤， 三人轻伤，小轿车完全报废的重大交通事故。 这个事故与我们所学的知识有什么联系？你会从哪些方面进行关注？（学生回答：初 速度、加速度、安全距离）如何研究？需要做什么？ （一）引导学生建立物理情景，对汽车制动过程进行逐步分析 （1）画出运动草图。标出速度、加速度、时间 （2）汽车制动过程受什么力？画出受力示意图。 （二）求安全距离 问题 1：请大家根据所学的知识，计算小轿车司机发现情况时与故障车相距多远？ 已知：发现情况时小轿车车速约为 120km/h，司机反应时间约 0.5s，刹车时汽车受到 的制动阻力的大小约
8、为汽车重力的 0.7 倍。(学生活动) 教师小结： 题型：已知受力求运动 方法：加速度是连接力和运动的桥梁，根据受力分析求出合力，应用牛顿第二定律求 加速度，选择运动学公式求解相应物理量。 问题 2：本事故中，小轿车司机犯了什么错？（超速，占用应急车道超速） ，那么故障 车司机有错吗？（学生不一定会回答） 若要避免车祸的发生，故障车应把警告标志放置在距离来车方向至少多少米处？(学生 活动) 教师小结：根据交通安全法第六十八条规定：机动车在高速公路上行驶发生故障时， 警告标志应当设置在故障车来车方向 150m 以外 板书 1反应时间：驾驶员接收到停车信号直至做出相应操作所用时间，这段时间里 的车
9、行驶距离为反应距离。 问：这段时间里汽车做什么运动？速度还来不及变化-匀速直线（理想化） 2制动距离：车制动开始到停止所驶过的距离 -匀变速直线（理想化） 问：这段时间里汽车做什么运动？-理想化抽象为：匀变速直线运动 3安全距离是反应距离和制动距离之和。 问题 3：根据你的计算，你认为影响汽车安全距离的因素有哪些？ 展示相关图片，进一步讨论在驾驶过程中超速、天气情况恶劣、酒后驾车，疲劳驾驶 等对安全距离的影响 问题 4：（讨论与交流）如果该驾驶员是酒后驾车，对驾驶员有什么影响？那么安全 距离又会怎么样？ 提示：血液中的酒精会使人的反应时间至少增加 3 倍以上。 请大家计算 学生计算回答结果：
10、所以，酒后驾车是非常危险的，它是发生交通事故的主要因素之一。 过渡：那么在事故中车和人受到到得冲击力多大？ （三）事故中车与人的受力分析教学 问题 5：若两辆车相撞后一起运行了 0.02s 停止运动，请大家估算汽车和驾驶员受到多 大的冲击力（其它力忽略不计）？已知：小轿车车身质量（不含乘坐人员）约为 1400kg， 人的质量约为 70 kg，与故障车相撞时车速大约 60km/h（约 17m/s ） 。 分析：对车做受力分析，和撞击力相比，车受到的摩擦力，空气阻力等都可以忽略不 计（合理近似） 。所以车受到的合外力就等于车受到的撞击力。 由运动学知识：Vt=0 V0=6m/s a=(Vt- V0
11、)/t=(0-17)/0.02= -850m/s2 负号表示加速度的方向与车的运行方向相反。 由牛顿第二定律: F=ma=1680（-850）= -1. 6N 相当于质量为 140 吨的重物竖直压汽车的撞击部位上，车的结果如何？ 对人做受力分析 注意提示：对人的分析中三个牛顿运动定律都有体现。 （）车停止运动后人仍以 17m/s 的速度前进第一定律（惯性定律） （）人停是由于（挡风玻璃或安全气囊的）阻力作用的结果第二定律（力是改 变物体运动状态的原因） （）人与挡风玻璃安全气囊之间的作用是相互的第三定律 Vt=0 V0=6 m/s a=(Vt- V0)/t=(0-17)/0.02= -850m
12、/s2 负号表示加速度的方向与车的运行方向相反。 由牛顿第二定律: F=ma=70（-850）= -6 4N 这又相当于质量多大的重物的挤压？6 吨（相当于一头非洲雄性大象，长到十五岁左 右的时候，它的身长就达到了八米以上；身高达到四米上下体重，达到七至八吨，即一万 四千斤至一万六千斤） ，人会如何？事故回放，事故造成一人重伤，三人轻伤，这又是为什 么？ （四）汽车安全运行设施简介 提问：若不幸发生了撞车事故而希望人尽量不受伤怎么办？ 回答：减少人受到的作用力即减少人减速运动时的加速度的大小。但初，末速度一定， 减小加速度只能延长人做减速运动的时间。 提问：大家知道车上那些装置能延长人做减速运
13、动的时间从而减少人受到的损伤的吗？ （图片展示汽车内的安全设施，引导学生寻找） 回答： 1安全带(课件展示安全带的作用 ) 2安全气囊。 安全气囊的工作原理是,当车辆发生碰撞时,控制模块快速对信号作出处理,确认发生碰 撞的严重程度已经超出安全带的保护功能,便迅速释放气囊,使乘员的头胸部直接与较为柔软 有弹力的气囊接触,从而通过气囊的缓冲作用减轻乘员的伤害. 3汽车上带有一种叫做“ABS”的安全装置，能够减小汽车的制动距离。 防抱死系统的工作原理： 汽车上安装的液压或气压制动器称之为常规制动装置，这种装置在紧急刹车时，往往 将车轮完全抱死，虽然能起到制动的作用，却伴随跑偏和失去方向控制等安全隐患
14、。ABS 系统能克服常规制动系统的缺点。即当驾驶员紧急制动时，如果某一轮子由于某种原因被 抱死，ABS 传感器会在千分之一秒内通知 ABS 调节器，脉冲调节对这一轮子的闸压- 减 少制动力。之后,轮子继续转动,反复脉动调节达到每秒 30 次,使之不被锁死.这样,车可以沿 行驶的方向沿直线制动,保证驾驶员仍灵活控制车辆,而且有效制动。 三、小结 反思： 1在这次事故中，两辆车的驾驶员都违反了哪些规则呢？ 中华人民共和国道路交通安全法第四十五条规定：机动车遇有前方车辆缓慢行驶 时不得借道超车 第六十八条规定：机动车在高速公路上行驶发生故障时，警告标志应当设置在故障车 来车方向 150m 以外 2每
15、个人都应做到 珍爱生命，安全出行，人人有责！请遵守交通规则！ 3课堂小结 通过学习，我们今天了解了哪些汽车安全运行方面的知识？ 在学习中都用到了哪些物理学知识？ 我们能把这些用到的公式再总结出来吗？ 四、作业 朝阳目标：78 页：10 73 页：3、4 附：板书设计 牛顿运动定律的应用-汽车安全运行 汽车安全运行距离=反应距离 +制动距离 汽车和人受力分析 汽车安全运行设施简介 流程图 【教学流程】 教学环节 教学活动 情景引入 有关交通事故的时事新闻回放，引出课题 视频资料 讨论问题 1 创设问题平台 一起交通事故为背景，展开问题讨论 经历探究过程 探究问题 1-5通过交流讨论发现问题、解决问题、体会动力学两类基本问题的解决方法 解决新问题 汽车安全运行设施简介 归纳小结 归纳研究方法 体验成功喜悦明确安全责任
