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1、专题 04 牛顿运动定律拓展及其应用教学目标(一) 知识与技能1. 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。2. 会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。3. 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。4. 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) 过程与方法5. 培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。6. 引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。(三) 情感态度与价值观7. 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。8. 培养学生联系实际，实事求
2、是的科学态度和科学精神。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。教学过程一、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 mFa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？
3、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？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。二、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：
4、同学们能列举生活中物体处于平衡状态的实例吗？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
5、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？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。ABOGABOGF1F2F3F1YF1X2cosFGin1stan2例 2、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
6、用力大小变化的说法正确的是（C ）A不变 B减小 C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。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。三、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 3、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，那选人为研究对象能求解出人对
7、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？NG【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 mgNmg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】：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 mgNmg人对地面
8、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 g2、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！四、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，与速度方向无关观看视频，激发兴趣，加强感官印象例 4、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五、从动力学看自由落体运动略，说明一下就可以了。
