用牛頓運動定律解決問題二示范教案

1、第四章 牛頓運動定律4.7 用牛頓運動定律解決問題（二）教學目標(一) 知識與技能1. 理解共點力作用下物體平衡狀態(tài)的概念，能推導出共點力作用下物體的平衡條件。2. 會用共點力平衡條件解決有關力的平衡問題。3. 通過實驗認識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實質(zhì)。4. 進一步熟練掌握應用牛頓運動定律解決問題的方法和步驟。(二) 過程與方法5. 培養(yǎng)學生處理多共點力平衡問題時一題多解的能力。6. 引導幫助學生歸納總結(jié)發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及實質(zhì)。(三) 情感態(tài)度與價值觀7. 滲透“學以致用”的思想，有將物理知識應用于生產(chǎn)和生活實踐的意識，勇于探究與日常生活有關的物理問題。8. 培養(yǎng)

2、學生聯(lián)系實際，實事求是的科學態(tài)度和科學精神。教學重點1. 共點力作用下物體的平衡條件及應用。2. 發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì)。教學難點1. 共點力平衡條件的應用。2. 超重、失重現(xiàn)象的實質(zhì)。教學過程一、引入師：今天我們繼續(xù)來學習用牛頓定律解決問題。首先請同學們回憶一個概念：平衡狀態(tài)。什么叫做平衡狀態(tài)。生：如果一個物體在力的作用下保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。師：物體處于平衡狀態(tài)時它的受力特點是什么？生：因為牛頓定律是力與運動狀態(tài)相聯(lián)系的橋梁，所以根據(jù)牛頓第二定律知當合外力為0時，物體的加速度為0，物體將靜止或勻速直線運動。師：當一個物體受幾個力作用時，如何求解合

3、力？生：根據(jù)平行四邊形定則將力進行分解合成。師：力的分解合成有注意點嗎？或力的分解合成有適用范圍嗎？學生會思考一會兒，但肯定會找到答案生：力的分解合成只適用于共點力。師：那什么是共點力？生：如果幾個力有共同的作用點或它們的延長線交于一點，那這幾個力叫做共點力。師：回答得很好，其實在我們剛才的討論中有一點我要給大家指出來的就是：物體處于平衡狀態(tài)時分為兩類，一類是共點力作用下物體的平衡；一類是有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡。在整個高中階段，我們主要研究共點力作用下物體的運動狀態(tài)。今天我們先來研究共點力作用下物體的平衡條件。二、共點力作用下物體的平衡條件【定義】：在共點力作用下物體的平衡條件是合力為0。師

4、：同學們能列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實例嗎？生：很多。如桌上的書、吊著的電燈、做勻速直線運動的汽車等等。師：豎直上拋運動的物體到達最高點的瞬間是否處于平衡狀態(tài)？生：不是！因為物體在最高點雖然速度為0，但仍受到重力，加速度仍為g，物體不能保持靜止或勻速直線運動。師：回答得很好！平衡狀態(tài)是指物體保持靜止或勻速直線運動，并不說若指某一時刻靜止，那這一時刻就是平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)是一個持續(xù)的過程。或平衡狀態(tài)是指加速度為0的狀態(tài)。ABOG例1、城市中的路燈，無軌電車的供電線路等，經(jīng)常用三解形的結(jié)構懸掛。圖為這類結(jié)構的一種簡化模型。圖中硬桿OB可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，鋼索和桿的重量都可忽略。如果

5、懸掛物的重量為G，角AOB等于，鋼索OA對O點的拉力和桿OB對O點的支持力各是多大？1、輕質(zhì)細繩中的受力特點：兩端受力大小相等，內(nèi)部張力處處相等。2、輕質(zhì)直桿僅兩端受力時（桿處于平衡狀態(tài)）的特點：這兩個力必然沿桿的方向且大小相等。3、節(jié)點O也是一理想化模型。ABOGF1F2F3F1YF1X例2、舉重是中國代表團在奧運會上重要的奪金項目。在舉重比賽中，運動員舉起杠鈴時必須使杠鈴平衡一定時間，才能被裁判視為挺（或抓）舉成功。運動員可通過改變兩手握桿的距離來調(diào)節(jié)舉起時雙臂的夾角。若雙臂夾角變大，則下面關于運動員保持杠鈴平衡時手臂用力大小變化的說法正確的是（C ）A不變 B減小 C增大 D不能確定【解

6、析】如下圖：為了保證棒靜止，兩手舉杠鈴的力沿豎直方向的分力之和應與重力抵消。所以當手臂夾角變大時，為了保證舉力豎直方向的分力大小不變，則要求舉力增大。 三、超重與失重師：自從神州六號飛船發(fā)射成功以來，人們經(jīng)常談到超重和失重。那什么是超重和失重呢，下面我們就來研究這個問題。播放一段視頻增加學生的感性認識例3、人站在電梯中，人的質(zhì)量為m。人和電梯一同靜止時，人對地板的壓力為多大？NG【解析】:求解人對地板的壓力，該題中如果選電梯為研究對象，受力情況會比較復雜，甚至無法解題。所以我們只能選人為研究對象，那選人為研究對象能求解出人對電梯的壓力嗎？能！根據(jù)牛頓第三定律：作用力與反作用力是等在反向的。只要

7、求出電梯對人的支持力，再根據(jù)牛頓第三定律就可求出人對電梯的壓力。因為人是靜止的所以合外力為0有：NG人隨電梯以加速度a勻加速上升，人對地板的壓力為多大？【解析】:以加速度a勻加速上升，因為加速，所以加速度方向與速度同向，物體是上升的，所以加速度方向也是向上的。有看到了什么？人對地面的壓力竟然會大于本身的重力？人以加速度a勻減速下降，這時人對地板的壓力又是多大？NG【解析】：以加速度a勻減速下降，因為減速，所以加速度方向與速度反向，物體是下降的，所以加速度方向是向上的。有人對地面的壓力還是大于本身的重力！人隨電梯以加速度a(a<g)勻加速下降，人對地板的壓力多大？人隨電梯以加速度a(a&l

8、t;g)勻減速上升，人對地板的壓力為多大？學生自己分析解答。不會有太大難度兩題加速度方向均向下，合外力向下，于是有師：從上面的解題結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，當人加速上升和減速下降時，人對地面的壓力大于本身重力；當人加速下降和減速上升時，人對地面的壓力小球本身重力。物理學中分別把這兩種現(xiàn)象叫做超重和失重?！径x】：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受的重力，這種現(xiàn)象叫做超重。【定義】：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受的重力，這種現(xiàn)象叫做失重。師：雖然從理論上我們推導出了應該有這樣的現(xiàn)象，但我估計大家在日常生活中都沒有注意到這些現(xiàn)象，可能都有點懷疑。那你們有坐過電梯的經(jīng)驗嗎？電

9、梯啟動上升時，你會心慌也會充分體會到“腳踏實地”的感覺，電梯停止上升時，你會頭暈，同時有種“飄飄然”的感覺，這就是超重失重引起的。還有坐汽車時，汽車速度很快上橋并從橋頂下橋，大家會突然覺得心突然變得空空的，很難受，那是失重造成的。大家可以看實驗視頻觀察實驗視頻實驗驗證師：其實大家完全可以利用身邊的器材來驗證。實驗1、用彈簧秤掛上鉤碼，然后迅速上提和迅速下放。現(xiàn)象：在鉤碼被迅速上提的一瞬間，彈簧秤讀數(shù)突然變大；在鉤碼被迅速下放的一瞬間，彈簧秤讀數(shù)突然變小。師：迅速上提時彈簧秤示數(shù)變大是超重還是失重？迅速下放時彈簧秤示數(shù)變小是超重還是失重？生：迅速上提超重，迅速下放失重。體會為何用彈簧秤測物體重力

10、時要保證在豎直方向且保持靜止或勻速實驗2、學生站在醫(yī)用體重計上，觀察下蹲和站起時秤的示數(shù)如何變化？在實驗前先讓同學們理論思考示數(shù)會如何變化再去驗證，最后再思考。（1）在上升過程中可分為兩個階段：加速上升、減速上升；下蹲過程中也可分為兩個階段：加速下降、減速下降。（2）當學生加速上升和減速下降時會出現(xiàn)超重現(xiàn)象；當學生加速下降和減速上升時會出現(xiàn)失重現(xiàn)象；（3）出現(xiàn)超重現(xiàn)象時加速度方向向上，出現(xiàn)失重現(xiàn)象時加速度方向向下。完全失重人隨電梯以加速度g勻加速下降，這時人對地板的壓力又是多大？【解析】即當電梯對人沒有支持力時，人只受重力，加速度大小為g，做的是自由落體運動。同學們又看到了什么？人竟然可以對電

11、梯沒有壓力？師：物理學中把這種現(xiàn)象叫做完全失重?！径x】：如果物體正好以大小等于g方向豎直向下的加速度做勻變速運動，這時物體對支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有了重力作用，這種狀態(tài)是完全失重。師：剛上課時我們看到的視頻里人類在太空中就處于完全失重狀態(tài)。演示實驗3、一個盛滿水的瓶子底部有一小孔，靜止在手中時，水會噴射而出；如果突然松手，讓瓶子自由下落時，讓學生觀察瓶子在下落過程中發(fā)生的現(xiàn)象？為什么？生：瓶子和水一起下落時，每一部分水和瓶子它們做的都是自由落體運動，運動情況完全一樣，所以它們之間沒有擠壓力，均處于完全失重狀態(tài)。沒有了擠壓力，水中了就不存在壓強了，所以上面的水也不會把下面的水往外壓了。也可以用反證法說明它們之間沒有壓力。觀看視頻問題：1、人隨電梯能以加速度a(a>g)勻加速下降嗎？不可能，最大只能是g2、如瓶豎直向上拋出，水會噴出嗎？為什么？不會，仍然完全失重3、發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時，物體實際受的重力是否發(fā)生了變化？沒有變有！四、歸納總結(jié)（1）什么是超重（失重）現(xiàn)象？（2）什么情況下會出現(xiàn)超重（失重）現(xiàn)象？（3）為什么會出現(xiàn)超重（失重）現(xiàn)象？【牢記】：1、超重和失重是一種物理現(xiàn)象。2、物體的重力與運動狀態(tài)無關，不論物體處于超重還是失重狀態(tài)，重力不變。3、規(guī)律： 物體具有豎直向上的加速度 超重狀態(tài) 物體具有豎直向下的加速度 失重狀態(tài) 超重還是失重由加