《用牛顿运动定律解决问题(二)》教案3.pdf

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1、用牛顿运动定律解决问题（二） 一、教材分析 本节课教材上设计了两个大问题，1.共点力的平衡条件，2.超重和失重， 每个问题都给出了 相关定义和一个配套例题，要能灵活应用第一个问题，还需要设计相关练习，第二个问题理 解起来有难度，需要设计贴近生活易于理解的实验，帮助学生理解。 二、教学目标 知识与技能 理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。 会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。 通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。 进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。 过程与方法 培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。 引

2、导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。 情感态度与价值观 渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生 活有关的物理问题。 培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。 三、教学重点、难点 共点力作用下物体的平衡条件及应用。 发生超重、失重现象的条件共点力平衡条件的应用。 超重、失重现象的实质及本质。 四、学情分析 学生预习知识后，能够理解基本定义，和第一个问题的相关例题，对于第二个问题的实质还 是会存在问题。 五、教学方法引导法和实验法 六、课前准备 充分备课，设计过程、练习、实验和实验仪器。 七、课时安排 一个课时完成 八、教学过程 (一

3、)、回顾 上节课我们学习了牛顿运动定律解决问题的有关知识，都是哪两种类型： ( 二) 、引入 师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。 什么叫做平衡状态。 生：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于 平衡状态。 师： 物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？ 生： 因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律 m F a 合 知当 合外力为 0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。 师： 当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？ 生： 根据平行四边形定则将力进行分解合成。 师：力的分解合成有注意点吗

4、？或力的分解合成有适用范围吗？学生会思考一会儿，但 肯定会找到答案 生： 力的分解合成只适用于共点力。 师： 那什么是共点力？ 生： 如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。 师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于 平衡状态时分为两类， 一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。 在整个高中阶段， 我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。今天我们先来研究共点力作 用下物体的平衡条件。 ( 三) 、共点力作用下物体的平衡条件 【定义】：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。 师： 同学们能列举生活中物体处于

5、平衡状态的实例吗？ 生： 很多。如桌上的书、吊着的电灯、做匀速直线运动的汽车等等。 师： 竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？ 生： 不是！因为物体在最高点虽然速度为0，但仍受到重力，加速度仍为g，物体不能保 持静止或匀速直线运动。 师：回答得很好！平衡状态是指物体保持静止或匀速直线运动，并不说若指某一时刻静 止，那这一时刻就是平衡状态。平衡状态是一个持续的过程。或平衡状态是指加速度为0的 状态。 例1、城市中的路灯， 无轨电车的供电线路等， 经常用三解形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB 可绕通过 B 点且垂直 于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬

6、挂物的重量为G ，角 AOB 等于 ，钢索 O A对O点的拉力和杆OB 对O 点的支持力各是多大？ 1、轻质细绳中的受力特点：两端受力大小相等，内部张力处处相等。 2、轻质直杆仅两端受力时( 杆处于平衡状态) 的特点： 这两个力必然沿杆的方向且大小相等。 3、节点 O也是一理想化模型。 练习 1、举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。在举重比赛中，运动员举起杠铃时 必须使杠铃平衡一定时间，才能被裁判视为挺( 或抓 ) 举成功。 运动员可通过改变两手握杆的 距离来调节举起时双臂的夹角。若双臂夹角变大， 则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用 力大小变化的说法正确的是(C ) A不变 B减小 C

7、增大 D不能确定 【解析】如下图：为了保证棒静止，两手举杠铃的力沿竖直方向的分力之和应与重力抵消。 A B O G F1 F2 F3 F1Y F1X 2cos1FF GF sin1 sin 1 G F tan 2 G F 所以当手臂夹角变大时，为了保证举力竖直方向的分力大小不变，则要求举力增大。 ( 四) 、超重与失重 师：自从神州六号飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重。那什么是超重和失重 呢，下面我们就来研究这个问题。 播放一段视频增加学生的感性认识 例2、人站在电梯中，人的质量为m。 人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？ 【解析】 : 求解人对地板的压力，该题中如果选电梯为研究

8、对象，受力情况会 比较复杂，甚至无法解题。所以我们只能选人为研究对象，那选人为研究对 N G 象能求解出人对电梯的压力吗？能！根据牛顿第三定律：作用力与反作用力是等在反向的。 只要求出电梯对人的支持力，再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力。 因为人是静止的所以合外力为0有： mgN 人随电梯以加速度a匀加速上升，人对地板的压力为多大？ 【解析】 : 以加速度 a匀加速上升，因为加速，所以加速度方向与速度同向，物体是上升的， 所以加速度方向也是向上的。有 mgmgmaNmamgN 看到了什么？人对地面的压力竟然会大于本身的重力？ 人以加速度a匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？ 【解析】

9、：以加速度 a匀减速下降，因为减速，所以加速度方向与速度反向，物体是下降的， 所以加速度方向是向上的。有 mgmgmaNmamgN 人对地面的压力还是大于本身的重力！ 人随电梯以加速度a(ag) 匀加速下降吗？ 不可能，最大只能是g 2、如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？ 不会，仍然完全失重 3、发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？ 没有变有！ 归纳总结 (1) 什么是超重 ( 失重 ) 现象？ (2) 什么情况下会出现超重( 失重 ) 现象？ (3) 为什么会出现超重( 失重 ) 现象？ 【牢记】： 1、超重和失重是一种物理现象。 2、物体的重力与运动状态无关，不论物体

10、处于超重还是失重状态，重力不变。 3、规律：物体具有竖直向上的加速度超重状态 物体具有竖直向下的加速度失重状态 超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关 练习 2、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重量，根据读数与实际重力之间的关系， 以下说法中正确的是( C ) A读数偏大，表明装置加速上升 B读数偏小，表明装置减速下降 C读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动 D读数准确，表明装置匀速上升或下降 从动力学看自由落体运动 物体做自由落体运动的两个条件。 九、板书设计 用牛顿运动定律解决问题(二) 一、共点力的平衡条件 1、 平衡状态 2、 条件：合力为

11、 0 例题 1： 二、超重和失重 1、什么是超重 ( 失重 ) 现象？ 2、什么情况下会出现超重( 失重 ) 现象？ 3、为什么会出现超重( 失重 ) 现象？ 例题 2 十、教学反思 本节课实验设计科帮助学生理解，但是超重和失重的相关练习，学生掌握的还不是很好，应 加强理解的基础上，多加练习。 用牛顿运动定律解决问题( 二) 课前预习学案 一、预习目标 理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。 会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。 二、预习内容 4.7 用牛顿运动定律解决问题(二) 1、什么叫做平衡状态。 2、物体处于平衡状态时它的受力特点是什么 3、当一个

12、物体受几个力作用时，如何求解合力？ 4、什么是共点力？ 5、什么是超重 ( 失重 ) 现象？ 6、什么情况下会出现超重( 失重 ) 现象？ 7、为什么会出现超重( 失重 ) 现象？ 三、提出疑惑 超重和失重的规律是什么？ 课内探究学案 一、学习目标 理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。 会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。 通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。 进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。 二、学习过程 共点力作用下物体的平衡条件？ 同学们能列举生活中物体处于平衡状态的实例吗？ 竖直上抛运动的物体到达最

13、高点的瞬间是否处于平衡状态？ 例题 1、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。图为这类结构 的一种简化模型。图中硬杆OB 可绕通过 B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽 略。如果悬挂物的重量为G ，角AOB 等于 ，钢索 OA 对O点的拉力和杆 OB 对O点的支持力各是多 大？ 那什么是超重和失重呢？ 【定义】：物体对支持物的压力( 或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力，这种现象叫做超 重。 【定义】：物体对支持物的压力( 或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力，这种现象叫做失 重。 实验 1、用弹簧秤挂上钩码，然后迅速上提和迅速下放。 实验 2、学生站在医用体重

14、计上，观察下蹲和站起时秤的示数如何变化 完全失重 【定义】：如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动，这时物体对支持 物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有了重力作用，这种状态是完全失重。 例2、人站在电梯中，人的质量为m。 人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？ 人随电梯以加速度a匀加速上升，人对地板的压力为多大？ 人以加速度 a匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？ 三、反思总结 四、 当堂检测 1、举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须 使杠铃平衡一定时间，才能被裁判视为挺( 或抓 ) 举成功。 运动员可通过改变两手握杆的距离

15、来调节举起时双臂的夹角。若双臂夹角变大，则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用力大 F 小变化的说法正确的是( ) A不变 B减小 C增大 D不能确定 2、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重量，根据读数与实际重力之间的关系，以下 说法中正确的是( ) A读数偏大，表明装置加速上升 B读数偏小，表明装置减速下降 C读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动 D读数准确，表明装置匀速上升或下降 五、课后练习和提高 1、如图所示，物体在水平力F作用下静止在斜面上，若稍增大水平力 F，而物体仍能保持静 止，下列说法正确的是( ) A、斜面对物体的静摩擦力及支持力都不一定

16、增大 B、斜面对物体的静摩擦力不一定增大，支持力一定增大 C、斜面底部受到地面的摩擦力为F，方向水平向右 D、斜面底部受到地面的摩擦力为F，方向水平向左 2、如图所示，物体B的上表面水平，B上面载着物体A，当它们一起沿固定斜面C匀速下滑 的过程中物体 A受力是 ( ) A、只受重力 B、只受重力和支持力 C、有重力、支持力和摩擦力 D、有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力 3、把一木块放在水平桌面上保持静止，下面说法中哪些是正确的( ) A、木块对桌面的压力就是木块受的重力，施力物体是地球 B、木块对桌面的压力是弹力，是由于桌面发生形变而产生的 C、木块对桌面的压力在数值上等于木块受的重力

17、D、木块保持静止是由于木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力二力平衡 4、在力的合成中，下列关于两个分力( 大小为定值 )与它们的合力的关系的说法中，正确的 是( ) A、合力一定大于每一个分力； B、合力一定小于分力； C、合力的方向一定与分力的方向相同； D、两个分力的夹角在0 180变化时，夹角越大合力越小 5、如图所示，恒力F大小与物体重力相等，物体在恒力F的作用下，沿水平面做匀速运动， 恒力 F的方向与水平成角，那么物体与桌面间的动摩擦因数为( ) A B C A、 cos B、 ctg C、 cos 1sin D、 tg 6、2009年8月17日，在德国柏林进行的2009世界田径锦标

18、赛女子撑杆跳高决赛中，罗格夫斯 卡以 4米75的成绩夺冠。若不计空气阻力，则罗格夫斯卡在这次撑杆跳高中() A.起跳时杆对她的弹力大于她的重力 B起跳时杆对她的弹力小于她的重力 C起跳以后的下落过程中她处于超重状态 D起跳以后的下落过程中她处于失重状态 7、有关超重和失重的说法，正确的是() A物体处于超重状态时，所受重力增大；处于失重状态时，所受重力减少 B竖直上抛运动的物体处于完全失重状态 C在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于上升过程 D在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于下降过程 8、某同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况， 如图所示的 2一t 图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况( 向上为正方 向) 根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是( ) A在 05s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态 B在5s10s 内，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重 力 C在 10s20s 内，观光电梯在减速下降，该同学处于失重 状态 D在 20s25s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态 答案： 当堂检测 1、C 2、 C 课后练习和提高 1、BD 2、B 3CD 4、D 5、C 6、AD 7、B 8、 BD