高一物理《用牛顿定律解决问题》学案.doc

高一物理用牛顿定律解决问题学案 高一物理用牛顿定律解决问题学案知识与技能 1.掌握共点力的平衡条件，会用来解决有关平衡问题. 2.知道超重和失重的概念，知道超重和失重产生的条件.过程与方法 1.通过运用牛顿定律解决平衡问题和超重、失重问题，培养学生运用数学知识解决物理问题的思维意识. 2.通过体验电梯内的超、失重现象和观察分析体重计上的下蹲过程中的现象，体会物理学的研究方法. 情感态度与价值观 通过搜集航天器中的超、失重现象，了解我国航天科技的成就，培养学生的民族自豪感和提高对科学知识的兴趣.教学重点 1.共点力作用下物体的平衡. 2.超重和失重.教学难点 超重和失重.复习导入 师生共同回忆：（教师主要设问引导学生积极思考，开启思维之门） 1.力的正交分解法. 力合成的平行四边形定则.2. 牛顿第二定律：F=ma,特点用牛顿定律解决问题（二）教学设计一、共点力的平衡条件 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、阻力作用，但仍可能做匀速直线运动. 如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线状态，我们就说这个物体处于平衡状态.（教师要将问题具体化，条理分明，语言精练） 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.例1课件展示教材中例题、三角形悬挂结构及其理想化模型.悬挂路灯的一种三角形结构 用牛顿定律解决问题（二）教学设计 F1、F2的大小与角有什么关系？图4-7-1 图4-7-2 学生交流讨论，并写出规范解题过程(.应用拓展：根据解题结果，在此类路灯等的安装过程中应该注意哪些问题？ 讨论交流：由公式看出当很小时，sin和tan都接近0，F1、F2就会很大.对材料强度要求很高，所以钢索的固定点A不能距B太近.但A点过高则材料消耗过多.所以要结合具用牛顿定律解决问题（二）教学设计体情况适当选择角.若利用推论“三个力平衡，则某一个力与其余两个力的合力大小相等、方向相反”解题，则该题如何解决 解析：由平衡条件F1、F2的合力与F3等大反向，即 F=F3=G 由力的矢量三角形的边角关系 F1= F2=. 总结：物体受到三个共点力而处于平衡状态，利用推论：任两个力的合力与第三个力等大反向，结合力的合成的平行四边形定则可使解题更加简洁明了.受三个以上共点力平衡时多用正交分解法和力的独用牛顿定律解决问题（二）教学设计立作用原理解题. 二、超重和失重（教师以具体例子设问，引导学生思考，获得物理概念，以避免“填鸭式”） 例2如图4-7-3，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是多大？图4-7-3 电梯启动、制动时，体重计的读数怎样变化？ 分析：人受到两个力：重力G和电梯地板的支持力F.地板对人的支持力F与人对地板的压力F是一对作用力反作用力.根据牛顿第三定律，只要求出F就可知道F. 电梯静止时，地板对人的支持力F与人所受的重力G相等，都等于mg.当电梯加速运动时，这两个力还相等吗？根据牛顿定律列出方程，找出几个力用牛顿定律解决问题（二）教学设计之间及它们与加速度之间的关系，这个问题就解决了. 解析：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. F-G=ma F=G+用牛顿定律解决问题（二）教学设计ma F=m(g+a) 人对地板的压力F与地板对人的支持力F的大小相等，即F=m(g+a).来源:Zxxk.Com 讨论：当电梯加速上升（或减速下降）时,a 0,m(g+a) mg,人对地板的压力比人受到的重力大. 超重现象：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. 超重现象产生的条件：物体具有竖直向上的加速度，即做加速上升或减速下降运动.当电梯加速下降（或减速上升）时，加速度向下,a 0,m(g+a)来源:Z|xx|k.Com 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，称为失重现象. 失重现象产生的条件：物体具有竖直向下的加速度，即做加速下降或减速上升运动. 如果物体以大小等于g的加速度竖直下落，则m(g+a)=0，物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有重力作用，这用牛顿定律解决问题（二）教学设计种状态是完全失重状态. 特别提示：（1）当系统中的一部分物体具有向上（或向下）的加速度时，它对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）也会大于（或小于）系统的重力，这种现象称为部分超（或失）重现象. （2）物体在超重和失重过程中所受到的重力并没有变化，变化的只是重力产生的作用效果.物体具用牛顿定律解决问题（二）教学设计有向上的加速度时，它的重力产生的效果加强，这就是超重；当物体具有向下的加速度时，它的重力的作用效果减弱，这就是失重；当物体具有向下的大小为g的加速度时，重力产生的效果完全消失，这就是完全失重现象. 做一做人站在体重计上，分别下蹲或起立时，观察体重计示数的变化情况，并解释这种现象.观察与描述课堂训练（教师通过具体例子，层层设问，多方面，不断激发学生思考，培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力） 弹簧上挂着一用牛顿定律解决问题（二）教学设计个质量m=1 kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？（取g=10 m/s2） （1）以v=5 m/s速度匀速下降. （2）以a=5 m/s2的加速度竖直加速上升. （3）以a=5 m/s2的加速度竖直加速下降. （4）以重力加速度g竖直减速上升. 解析：对物体受力分析， （1）匀速下降时，由平衡条件得F=mg=10 N. (2)以向上为正方向，由牛顿第二定律 F-用牛顿定律解决问题（二）教学设计mg=ma F=m(g+a)=15 N. (3)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律mg-F=ma F=m(g-a)=5 N. （4）取向下方向为正方向，由牛顿第二定律 mg-F=mg F=0 N 处于完全失重状态. 下蹲前，体重计的示数等于人的重力；刚开始下蹲时，体重计示数减小；在下蹲结束时，体重计的示数又增加到大于人的重力.最后下蹲完成后,体重计的示数再次与人的重力相等. 站立过程中，开始时体重计示数大于人所受到的重力.然后体重计示数再减小，小于人所受到的重力.最后稳定时，体重计示数再次与人的重力相等. 讨论交流 下蹲前，人处于静止状态，重力和人受到的支持力是一对平衡力，大小相等、方向相反，人对体重计的压力与人受到的支持力是作用力反作用力，故体重计示数与重力相等；刚开始下蹲时，人的重心具有向下的加速度而处于失重状态，因而人对体重计的压力小于人本身的重力，体重计示数减小；下降到一定阶段后人重心必然要减速下降，具有向上的加速度而处于超重状态，对体重计的压力大于人本身的重力.因而体重计的示数大于本身的重力；当人完全静止时，又处于平衡状态，而示数等于重力. 站立过程开始时，人的重心向上加速，具有向上的加速度，处于超重状态，故示数大于人的重力；站到某一程度，重心又开始做向上的减速运动，加速度方向向下，处于失重状态，此时示数小于人的重力. 拓展深化：完全失重状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，天平不能再通过正常的操作而测量物体的质量；浸在液体中的物体不再受到浮力的作用；液柱也不再产生向下的压强等.（让问题意识贯穿教师与学生的教与学中，让学生学会主动学习，深度思考，增强学生的发现问题、提出问题、解决问题的能力！）板书设计用牛顿定律解决问题（二） 1.平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态来源:Z_xx_k.Com 共点力的平衡