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1、第四章 牛顿运动定律 7 用牛顿运动定律解决问题（二）【课前准备】【课型】新授课 【课时】1课时【教学目标】知识与技能1.能运用牛顿运动定律解答较复杂的问题。2.知道什么是物体处于平衡状态，知道在共点力作用下物体的平衡条件，即合力为0。3.知道物理学中超重和失重现象的含义，能够通过牛顿定律对它们进行定量的分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。4.能够解答以自由落体运动为基础的竖直方向的运动的运动学问题（竖直上抛、竖直下抛等）。过程与方法 1.培养学生的分析推理能力和实验观察能力 2.培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力 3.引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
2、观 1.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 2.培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神教学重点、难点：教学重点 1.共点力作用下物体的平衡条件及应用 2.发生超重、失重现象的条件及本质教学难点 1.共点力平衡条件的应用2.超重、失重现象的实质正确分析受力并恰当地运用正交分解法教学方法：探究、讲授、讨论、观察、思考、归纳【教学过程】【新课导入】【问题】一节课学习了用牛顿运动定律解决问题的两种方法，根据物体的受力情况确定物体的运动情况和根据物体运动情况求解受力情况常见的物体的运动状态有哪些种类?【回答】常见的运动有变速运动和匀速
3、运动，最常见的是物体静止的情况【问题】如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何?【回答】如果物体受力平衡的话，物体将做匀速直线运动或静止，这要看物体的初速度情况【新课教学】7 用牛顿运动定律解决问题（二） 一、共点力的平衡条件【问题】那么共点力作用下物体的平衡条件是什么?【回答】因为物体处于平衡状态时速度保持不变，所以加速度为零，根据牛顿第二定律得：物体所受合力为零【问题】同学们列举生活中物体处于平衡状态的实例 【回答】悬挂在天花板上的吊灯，停止在路边的汽车，放在地面上的讲桌以及放在讲桌上的黑板擦等等竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间【讨论】竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态，【点
4、拨】物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态，并不是物体运动速度为零的位置处于竖直上抛最高点的物体只是在瞬间速度为零，它的速度立刻就会发生改变，所以不能认为处于平衡状态【总结】在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.【过渡】区分到底是速度为零还是合外力为零时物体处于平衡状态，经过讨论分析可知应该是合外力为零时物体处于平衡状态为了加深对这个问题的理解，通过一个例题来进一步探究物体的平衡是怎样进行研究的。【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
5、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？ 【分析】【问题】轻质细绳中的受力特点是什么?【回答】轻质细绳中的受力特点是两端受力大小相等，内部张力处处相等【问题】节点O的受力特点是什么?【回答】节点O的受力特点是一理想化模型，所受合外力为零【问题】我们分析的依据是什么?【回答】上面的分析借助牛顿第二定律进行，是牛顿第二定律中合力等于零的特殊情况【解析】如图所示，F1、F2、F3三个力的合力为零，表示这三个力在x方向的分矢量之和及y轴方向的分矢量之和也都为零，也就是：F2F1cos=0F1sinF3=0由以上两式解出钢索OA受到的拉力F1 硬杆OB的支持力F2 【问题】在这个
6、同学解题的过程中，他采用的是什么方法？【回答】正交分解法：将其中任意一个力沿其余两个力的作用线进行分解，其分力必然与其余两个力大小相等【问题】除了这种方法之外，还有没有其他的方法？【回答】可以用力的合成法，任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反；也可以用三角形法，将其中任意两个力进行平移，使三个力首尾依次连接起来，应构成一闭合三角形【总结】处理多个力平衡的方法有很多，其中最常见的就是：正交分解法、力的合成法和三角形定则这几种方法到底采用哪一种方法进行分析就要看具体的题目，在实际操作的过程中可以灵活掌握二、超重和失重 【过渡】把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状
7、态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小 【演示】【问题】突然下蹲时，体重计的示数是否变化?怎样变化?【回答】体重计的示数发生了变化，示数变小了【问题】突然站起时，体重计的示数是否变化?怎样变化?【回答】体重计的示数发生了变化，示数变大【问题】当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢?【回答】这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此
8、时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化【例题2】人站在电梯中，人的质量为m.如果当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力为多大？【分析】选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力.由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力.【解析】取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程FG=ma，由此可得：F=G+ma=m（g+a）人对地板的压力F与地板对人的支持力大小相等，即F=m（g+a）由于m（g+a
9、）mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大.【总结】物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体受到的重力的现象称为超重现象.【问题】物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢？【回答】物体的加速度方向向上.【问题】当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的？应该是加速上升.【问题】人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大？【回答】此时人对地板的压力也是大于重力的，压力大小是：F=m（g+a）.【回答】加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下. 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体受到的重力，物体处于超重状态。【展示】【问题】人以加
10、速度a加速向下运动，这时人对地板的压力多大?【回答】 【问题】人随电梯以加速度。减速上升，人对地板的压力为多大?【回答】【总结】当物体对支持物的压力(对悬挂物的拉力)小于物体重力的现象称为失重【问题】人随电梯向下的加速度ag，这时人对地板的压力又是多大?【回答】 【总结】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【问题】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?【回答】没有发生变化，只是物体的视重发生了变化【总结】物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了（甚至消
11、失了），地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化.即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系超（失）重现象是指物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于（小于）重力的现象“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向三、从动力学看自由落体运动【例题3】以10m/s的速度从地面竖直向上抛出一个物体，空气阻力可以忽略，分别计算0.6s、1.6s后物体的位置（取g = 10m/s2）.【分析】 这个物体的运动不是自由落体运动，但与自由落体相似，它在运动过程中也只受重力的作用，因此它的加速度
12、也是g，大小，方向都不变。由于物体的初速度、加速度都是沿竖直方向的，所以它的运动不可能偏离竖直方向。【解析】以地面为原点，竖直向上建立坐标系，初速度的方向与坐标方向一致所以取正号，；加速度的方向向下，与坐标轴的方向相反，所以取负号，。 【说一说】例题3中的物体能够到达的最大高度是多少？【点拨】到达最大高度时物体的速度是0，所以【课时小结】本节课是牛顿运动定律的具体应用，分别是两种特殊情况，一种是物体受合力为零时物体处于平衡状态时的分析，应该注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵活运用，另一种情况就是物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象 【布置作业】课本P91 1,2,3,4.【板书设计】7 用牛顿定律解决问题（二）一、共点力的平衡条件在共点力的作用下物体的平衡条件是合力为零二、超重和失重超重：当物体加速度方向向上时，物体处于超重状态物体的运动情况：加速上升或减速下降失重：当物体加速度方向向下时，物体处于失重状态物体的运动情况：减速上升或加速下降完全失重：物体下落的加速度等于重力加速度三、从动力学看自由落体运动6
