人教版必修一 4.7 用牛顿运动定律解决问题（二） 教案 （2）.doc

牛顿运动定律是经典力学的基础，它在 学研究和生产技术中有着广泛的应用.本节课是从应用角度学习牛顿运动定律。共点力的平衡问题是高中物理的最基本也是最常见的问题，它的解题方法多、技巧性强，物体的平衡是物体加速度为零的一种特殊情况，分析物体平衡时应该紧紧地抓住这一点，主要利用力的分解知识列出方程进行求解，主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐标系。超重失重既是一种现象，更是一种观念，超重和失重研究的是在竖直方向上物体的受力情况和物体运动情况的关系，要注意引导学生区别视重和实际重力.了解加速下落和减速上升其实加速度的方向是一样的.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；会用共点力平衡教学重点: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。多媒体课件【新课导入】上一节课中我们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。这一节我们继续学习用牛顿运动定律解题。我们常见的物体的运动状态有哪些种类？我们常见的运动有变速运动和匀速运动，最常见的是物体静止的情况。如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何？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。将钩码挂在一条对折的纸条的封闭端，如何在不依靠其他工具的情况下将其拉断？（迅速向上提起）【新课内容】一、共点力的平衡条件让学生阅读教材p87-p88有关“共点力的平衡条件”的相关内容，并通过讨论与交流 + +k 桌上的书、屋顶的灯，虽然都受到力的作用，但都保持静止.火车车厢受到重力、支持力、牵引力、阻（1）理论推导物体处于平衡状态 运动状态不变 加速度为零 根据牛顿第二定律f合ma f合0。反过来也成立，从牛顿第二定律知道 当物体所受合力为零时 加速度为零 物体将保持静止或者做匀速直线运动 即物体处于平衡状态。 学 所以，在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。即f合0问题1：处于平衡状态的物体有什么特点？物体若受多个共点力保持平衡，应满足什么条件？讨论：（1）处于平衡状态的物体，其状态不发生变化，加速度为0.（2）根据牛顿第二定律f=ma,当物体处于平衡状态时，加速度为0，因而物体所受的合外力f=0.结论：共点力作用下物体的平衡条件是合力为0. 问题2：若一个物体受三个力而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力间满足怎样的关系？这个结论是否可以推广到多个力的平衡？讨论：三个力平衡，合外力为零，则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反.推广到多个力的平衡，若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反.二、超重和失重1、超重和失重现象在生活中，人在电梯中，当电梯加速上升时，感到电梯底板对人的压力加大，这便是超重现象；座在索道的缆车中，沿着索道较快地向下行进时，你的内脏器官有“上浮”的感觉，使人不舒服，这便是失重现象。实验1如图所示，找两个完全相同的砂漏，分别放在托盘天平的两个托盘上.调节天平，使两托盘保持平衡，当把左边的一只砂漏倒置后立即放到天平上，在细砂流下的过程你能观察到什么现象.思考一下，看能否找出其中的原因. 学 实验2将一个矿泉水瓶的底部及瓶的两侧各开几个细孔，用塞子堵住小孔，向瓶内注入清水.打开塞子，正常情况下，水就会从小孔内喷射出来，这是水的重力产生的压强对瓶壁作用的结果.如图，现在让瓶子从空中自由下落，则观察到水不再向外喷射，这究竟是什么原因呢？（1）超重现象我们研究下面例题中描述的情境。【例题】 如图所示，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力f多大？分析 人受到两个力：重力g和电梯地板的支持力f。由于地板对人的支持力f与人对地板的压力f是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出f就可知道f。电梯静止时，地板的支持力f与人所受的重力g相等，都等于mg；当电梯加速运动时，这两个力不再相等吗？我们根据牛顿运动定律列出方程，找出几个力之间以及它们与加速度之间的关系，这个问题就能解决了。值得注意的是，在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力并没有变化。解 取向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律写出关于支持力f、重力g、质量m、加速度a的方程fgma由此可得fgmam(ga)人对地板的压力f与地板支持力f的大小相等，即fm(ga)。由于m(ga)mg，所以当电梯加速上升时，人对电梯地板的压力比人受到的重力大。【思考讨论】人的质量为m，当电梯以加速度a减速下降时，人对地板的压力f多大？是大于重力还是小于重力？分析：此时人对升降机地板的压力也大于人的重力，即也产生了超重现象。总结：升降机加速上升或减速下降的时候，人对升降机地板的压力比人实际受到的重力大。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，称为超重现象。（2）失重现象在上例中，电梯加速下降（或减速上升）时，加速度向下，与坐标轴的正方向相反，a是负值，所以m(ga)mg，这时人对电梯地板的压力比人受到的重力小。总结：升降机加速下降或减速上升的时候，人对升降机地板的压力比人实际受到的重力小。失重现象物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象称为失重（weightlessness）现象。 学 完全失重现象如果物体正好以大小等于g的加速度竖直下落，那么m(ga)0，这时物体对支持物、悬挂物完全没（2）超重和失重现象产生的条件超重与失重，与物体的运动方向无关，只取决于物体的加速度方向。由前面的分析知道，当物体有向上的加速度（包括加速上升、减速下降）时，产生超重现象。此时f压或f拉大于g。当物体有向下的加速度（包括加速下降、减速上升）时，产生失重现象。此时f压或f拉小于g。当物体有向上的加速度（或加速度分量）时，产生超重现象；当物体有向下的加速度（或加速度分量）时，产生失重现象。总结：1. 概念：超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。运动情况加速度方向拉力和重力的关系现象向上运动加速上升向上fg 学 超重减速上升向下fg失重向下运动加速下降向下fg超重三、从动力学看自由落体运动1、物体做自由落体运动的条件（1）物体是从静止开始下落的，即运动的初速度为零； 学 （2）运动过程中只