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1、2022年高中物理 第四章 第七節(jié) 用牛頓運動定律解決問題（二）教案 新人教版必修1 【課型】新授課 【課時】1課時 【教學(xué)目標】 知識與技能 1.能運用牛頓運動定律解答較復(fù)雜的問題。 2.知道什么是物體處于平衡狀態(tài)，知道在共點力作用下物體的平衡條件，即合力為0。 3.知道物理學(xué)中超重和失重現(xiàn)象的含義，能夠通過牛頓定律對它們進行定量的分析，并能分析和說明一些簡單的相關(guān)問題。 4.能夠解答以自由落體運動為基礎(chǔ)的豎直方向的運動的運動學(xué)問題（豎直上拋、豎直下拋等）。 過程與方法 1.培

2、養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力和實驗觀察能力． 2.培養(yǎng)學(xué)生處理三力平衡問題時一題多解的能力． 3.引導(dǎo)幫助學(xué)生歸納總結(jié)發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及實質(zhì)． 情感態(tài)度與價值觀 1.滲透“學(xué)以致用”的思想，有將物理知識應(yīng)用于生產(chǎn)和生活實踐的意識，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問題． 2.培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實際、實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神． 教學(xué)重點、難點： 教學(xué)重點 1.共點力作用下物體的平衡條件及應(yīng)用． 2.發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì)． 教學(xué)難點 1.共點力平衡條件的應(yīng)用． 2.超重、失重現(xiàn)象的實質(zhì)．正確分析受力并恰當(dāng)?shù)剡\用正交分解法． 教學(xué)方法

3、： 探究、講授、討論、觀察、思考、歸納 【教學(xué)過程】 【新課導(dǎo)入】 【問題】一節(jié)課學(xué)習(xí)了用牛頓運動定律解決問題的兩種方法，根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況和根據(jù)物體運動情況求解受力情況．常見的物體的運動狀態(tài)有哪些種類? 【回答】常見的運動有變速運動和勻速運動，最常見的是物體靜止的情況． 【問題】如果物體受力平衡，那么物體的運動情況如何? 【回答】如果物體受力平衡的話，物體將做勻速直線運動或靜止，這要看物體的初速度情況． 【新課教學(xué)】 7 用牛頓運動定律解決問題（二） 一、共點力的平衡條件 【問題】那么共點力作用下物體的平衡條件是什么? 【回答】因為物體處于平衡狀

4、態(tài)時速度保持不變，所以加速度為零，根據(jù)牛頓第二定律得：物體所受合力為零． 【問題】同學(xué)們列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實例． 【回答】懸掛在天花板上的吊燈，停止在路邊的汽車，放在地面上的講桌以及放在講桌上的黑板擦等等．豎直上拋運動的物體到達最高點的瞬間． 【討論】豎直上拋的物體到達最高點的瞬間是否處于平衡狀態(tài)， 【點撥】物體處于平衡狀態(tài)指的是物體受合力為零的狀態(tài)，并不是物體運動速度為零的位置．處于豎直上拋最高點的物體只是在瞬間速度為零，它的速度立刻就會發(fā)生改變，所以不能認為處于平衡狀態(tài)． 【總結(jié)】在共點力作用下物體的平衡條件是合力為0. 【過渡】區(qū)分到底是速度為零還是合外力為零

5、時物體處于平衡狀態(tài)，經(jīng)過討論分析可知應(yīng)該是合外力為零時物體處于平衡狀態(tài)．為了加深對這個問題的理解，通過一個例題來進一步探究物體的平衡是怎樣進行研究的。 【例題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(gòu)懸掛。圖為這類結(jié)構(gòu)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。如果懸掛物的重量為G，角AOB等于θ，鋼索OA對O點的拉力和桿OB對O點的支持力各是多大？ 【分析】 【問題】輕質(zhì)細繩中的受力特點是什么? 【回答】輕質(zhì)細繩中的受力特點是兩端受力大小相等，內(nèi)部張力處處相等． 【問題】節(jié)點O的受力特點是什么? 【回答】節(jié)點O的受力

6、特點是一理想化模型，所受合外力為零． 【問題】我們分析的依據(jù)是什么? 【回答】上面的分析借助牛頓第二定律進行，是牛頓第二定律中合力等于零的特殊情況． 【解析】如圖所示，F(xiàn)1、F2、F3三個力的合力為零，表示這三個力在x方向的分矢量之和及y軸方向的分矢量之和也都為零，也就是： F2－F1cosθ=0 F1sinθ－F3=0 由以上兩式解出鋼索OA受到的拉力F1 硬桿OB的支持力F2 【問題】在這個同學(xué)解題的過程中，他采用的是什么方法？ 【回答】正交分解法：將其中任意一個力沿其余兩個力的作用線進行分解，其分力必然與其余兩個力大小相等． 【問題】除了這種方法之外，

7、還有沒有其他的方法？ 【回答】可以用力的合成法，任意兩個力的合力與第三個力大小相等，方向相反；也可以用三角形法，將其中任意兩個力進行平移，使三個力首尾依次連接起來，應(yīng)構(gòu)成一閉合三角形． 【總結(jié)】處理多個力平衡的方法有很多，其中最常見的就是：正交分解法、力的合成法和三角形定則．這幾種方法到底采用哪一種方法進行分析就要看具體的題目，在實際操作的過程中可以靈活掌握． 二、超重和失重 【過渡】把物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦凶鑫矬w的視重，當(dāng)物體運動狀態(tài)發(fā)生變化時，視重就不再等于物體的重力，而是比重力大或?。? 【演示】 【問題】突然下蹲時，體重計的示數(shù)是否變化?怎樣變化?

8、 【回答】體重計的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變小了． 【問題】突然站起時，體重計的示數(shù)是否變化?怎樣變化? 【回答】體重計的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變大． 【問題】當(dāng)人下蹲和突然站起的過程中人受到的重力并沒有發(fā)生變化，為什么體重計的示數(shù)發(fā)生了變化呢? 【回答】這是因為當(dāng)人靜止在體重計上時，人處于受力平衡狀態(tài)，重力和體重計對人的支持力相等，而實際上體重計測量的是人對體重計的壓力，在這種靜止的情況下，壓力的大小是等于重力的．而當(dāng)人在體重計上下蹲或突然站起的過程中，運動狀態(tài)發(fā)生了變化，也就是說產(chǎn)生了加速度，此時人受力不再平衡，壓力的大小不再等于重力，所以體重計的示數(shù)發(fā)生了變化． 【例題2】人站在電

9、梯中，人的質(zhì)量為m.如果當(dāng)電梯以加速度a加速上升時，人對地板的壓力為多大？ 【分析】選取人作為研究對象，分析人的受力情況：人受到兩個力的作用，分別是人的重力和電梯地板對人的支持力.由于地板對人的支持力與人對地板的壓力是一對作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，只要求出地板對人的支持力就可以求出人對地板的壓力. 【解析】取向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律寫出支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程F－G=ma，由此可得：F=G+ma=m（g+a） 人對地板的壓力F′與地板對人的支持力大小相等，即F′=m（g+a） 由于m（g+a）>mg，所以當(dāng)電梯加速上升時，人對地板的壓力比人的重力大.

10、 【總結(jié)】物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w受到的重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象. 【問題】物體處于超重現(xiàn)象時物體的加速度方向如何呢？ 【回答】物體的加速度方向向上. 【問題】當(dāng)物體的加速度方向向上時，物體的運動狀態(tài)是怎樣的？ 應(yīng)該是加速上升. 【問題】人以加速度a減速下降，這時人對地板的壓力又是多大？ 【回答】此時人對地板的壓力也是大于重力的，壓力大小是：F=m（g+a）. 【回答】加速度向上時物體的運動狀態(tài)分為兩種情況，即加速向上運動或減速向下. 物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w受到的重力，物體處于超重狀態(tài)。 【展示】 【問題】人以加速度a加速向下

11、運動，這時人對地板的壓力多大? 【回答】 \ 【問題】人隨電梯以加速度。減速上升，人對地板的壓力為多大? 【回答】 【總結(jié)】當(dāng)物體對支持物的壓力(對懸掛物的拉力)小于物體重力的現(xiàn)象稱為失重． 【問題】人隨電梯向下的加速度a＝g，這時人對地板的壓力又是多大? 【回答】 【總結(jié)】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． 【問題】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? 【回答】沒有發(fā)生變化，只是物體的視重發(fā)生了變化． 【總結(jié)】物體處于“超重

12、”或“失重”狀態(tài)，并不是說物體的重力增大了或減小了（甚至消失了），地球作用于物體的重力始終是存在的且大小也無變化.即使是完全失重現(xiàn)象，物體的重力也沒有絲毫變大或變?。?dāng)然，物體所受重力會隨高度的增加而減小，但與物體超、失重并沒有聯(lián)系．超（失）重現(xiàn)象是指物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┐笥冢ㄐ∮冢┲亓Φ默F(xiàn)象．“超重”“失重”現(xiàn)象與物體運動的速度方向和大小均無關(guān)，只決定于物體的加速度方向． 三、從動力學(xué)看自由落體運動 【例題3】以10m/s的速度從地面豎直向上拋出一個物體，空氣阻力可以忽略，分別計算0.6s、1.6s后物體的位置（取g = 10m/s2）. 【分析】 這個物體的運動不是

13、自由落體運動，但與自由落體相似，它在運動過程中也只受重力的作用，因此它的加速度也是g，大小，方向都不變。由于物體的初速度、加速度都是沿豎直方向的，所以它的運動不可能偏離豎直方向。 【解析】以地面為原點，豎直向上建立坐標系，初速度的方向與坐標方向一致所以取正號，；加速度的方向向下，與坐標軸的方向相反，所以取負號，，，。 【說一說】 例題3中的物體能夠到達的最大高度是多少？ 【點撥】到達最大高度時物體的速度是0，所以 【課時小結(jié)】 本節(jié)課是牛頓運動定律的具體應(yīng)用，分別是兩種特殊情況，一種是物體受合力為零時物體處于平衡狀態(tài)時的分析，應(yīng)該注意三力合成與多力合成的方法，注意幾種方法的靈活運用，另一種情況就是物體在豎直方向上做變速運動時超重和失重現(xiàn)象． 【布置作業(yè)】 課本P91 1,2,3,4. 【板書設(shè)計】 7 用牛頓定律解決問題（二） 一、共點力的平衡條件 在共點力的作用下物體的平衡條件是合力為零 二、超重和失重 超重： 當(dāng)物體加速度方向向上時，物體處于超重狀態(tài) 物體的運動情況：加速上升或減速下降 失重：當(dāng)物體加速度方向向下時，物體處于失重狀態(tài) 物體的運動情況：減速上升或加速下降 完全失重：物體下落的加速度等于重力加速度 三、從動力學(xué)看自由落體運動