高中物理 第4章 牛顿运动定律 第7节 用牛顿运动定律解决问题(二)课件 新人教版必修1

1、第第7 7节用牛顿运动定律解决问题节用牛顿运动定律解决问题( (二二) )( (教师参考教师参考) )一、教学目标一、教学目标知识与技能知识与技能1.1.理解平衡状态的概念理解平衡状态的概念, ,能推导出共点力作用下物体的平衡条件能推导出共点力作用下物体的平衡条件2.2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题3.3.通过实验认识超重和失重现象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理解产生超重、失重现象的条件和实质过程与方法过程与方法1.1.培养学生处理多个共点力平衡时一题多解的能力培养学生处理多个共点力平衡时一题多解的能力2.2

2、.引导学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质引导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情感态度与价值观1.1.渗透渗透“学以致用学以致用”的思想的思想, ,探究与日常生活有关的物理问题探究与日常生活有关的物理问题2.2.培养学生联系实际、实事求是的科学态度和精神培养学生联系实际、实事求是的科学态度和精神二、教学重点难点二、教学重点难点教学重点教学重点共点力的平衡条件共点力的平衡条件, ,超重、失重、竖直上抛运动超重、失重、竖直上抛运动教学难点教学难点平衡条件的应用平衡条件的应用三、重难点突破方略三、重难点突破方略超重和失重的突破方略超重和失重的突破方略【实验引入实验引入

3、】 用纸杯做失重实验用纸杯做失重实验. .教师展示教师展示, ,把两个直径为把两个直径为101012 mm12 mm的金属的金属螺母拴在一根橡皮筋的两端螺母拴在一根橡皮筋的两端, ,再把橡皮筋的中点用一短绳固定在纸杯底部正再把橡皮筋的中点用一短绳固定在纸杯底部正中央中央, ,让螺母挂在纸杯的口边上让螺母挂在纸杯的口边上, ,如图所示如图所示. .教师先提醒学生认真看、听实验现象教师先提醒学生认真看、听实验现象. .教师让纸杯从约教师让纸杯从约2 m2 m的高处自由下的高处自由下落落, ,学生会发现螺母被橡皮筋拉入纸杯中学生会发现螺母被橡皮筋拉入纸杯中, ,并发出并发出“咔哒咔哒”的撞击声的撞击

4、声. .然后然后提问提问: :纸杯静止时纸杯静止时, ,螺母挂在纸杯的口边上螺母挂在纸杯的口边上, ,下落时下落时, ,螺母会被拉入到纸杯螺母会被拉入到纸杯内内, ,这是为什么呢这是为什么呢? ?提问引发思考后提问引发思考后, ,教师教师: :学习完这部分内容学习完这部分内容, ,我们就得到了答案我们就得到了答案. .【实验与讨论】【实验与讨论】 一位同学甲静止地站在体重计上一位同学甲静止地站在体重计上, ,另一位同学说出体重另一位同学说出体重计的示数或示数的变化情况计的示数或示数的变化情况. .注意观察接下来的实验现象注意观察接下来的实验现象, ,分析原因分析原因. .(1)(1)甲突然下蹲

5、并静止甲突然下蹲并静止, ,这个过程中体重计的示数是否变化这个过程中体重计的示数是否变化? ?是怎样变化的是怎样变化的? ?学生学生: :体重计的示数发生了变化体重计的示数发生了变化. .先变小后变大先变小后变大, ,甲同学静止时甲同学静止时, ,体重计的体重计的示数恢复到原来的值示数恢复到原来的值. .(2)(2)甲突然站立起来甲突然站立起来, ,这个过程中体重计的示数是否变化这个过程中体重计的示数是否变化? ?是怎样变化的是怎样变化的? ?学生学生: :体重计的示数发生了变化体重计的示数发生了变化. .先变大后变小先变大后变小, ,甲同学静止时甲同学静止时, ,体重计的体重计的示数恢复到原

6、来的值示数恢复到原来的值. .(3)(3)在人下蹲和突然站起的过程中在人下蹲和突然站起的过程中, ,人受到的重力发生变化了吗人受到的重力发生变化了吗? ?体重计的体重计的示数为什么发生了变化呢示数为什么发生了变化呢? ?学生学生: :人受到的重力没有发生变化人受到的重力没有发生变化. .在人下蹲和突然站起的过程中在人下蹲和突然站起的过程中, ,运动状运动状态发生了变化态发生了变化, ,也就是说产生了加速度也就是说产生了加速度, ,此时人受力不再平衡此时人受力不再平衡, ,压力的大小压力的大小不再等于重力不再等于重力, ,所以体重计的示数发生了变化所以体重计的示数发生了变化. .【例题探究【例题

7、探究1 1】 多媒体投影例题多媒体投影例题: :人站在电梯中人站在电梯中, ,人的质量为人的质量为m.m.教师提出教师提出问题问题, ,学生思考后回答。学生思考后回答。(1)(1)当电梯以加速度当电梯以加速度a a加速上升时加速上升时, ,人受到哪几个力的作用人受到哪几个力的作用? ?人对地板的人对地板的压力压力FF为多大为多大? ?学生学生1:1:人受到重力人受到重力G G和电梯地板对人的支持力和电梯地板对人的支持力F FN N两个力的作用两个力的作用. .根据牛根据牛顿第二定律顿第二定律, ,可以求出地板对人的支持力可以求出地板对人的支持力F FN N. .根据牛顿第三定律根据牛顿第三定律

8、, ,人对地人对地板的压力板的压力FF等于地板对人的支持力等于地板对人的支持力F FN N的大小的大小. .学生学生2: 2: 取向上为正方向取向上为正方向, ,根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有F FN N-G=ma,-G=ma,可得可得F FN N=G+ma=G+ma=m(g+a).m(g+a).人对地板的压力人对地板的压力FF与地板对人的支持力大小相等与地板对人的支持力大小相等, ,即即F=m(g+a).F=m(g+a).(2)(2)当电梯以加速度当电梯以加速度a a加速上升时加速上升时, ,人对地板的压力人对地板的压力FF比人的重力大还比人的重力大还是小是小? ?学生学生: :由于由

9、于m(g+a)mg,m(g+a)mg,所以当电梯加速上升时所以当电梯加速上升时, ,人对地板的压力比人的人对地板的压力比人的重力大重力大. .教师讲授教师讲授: :物体对支持物的压力物体对支持物的压力( (或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力) )大于物体受到的重大于物体受到的重力的现象称为超重现象力的现象称为超重现象. .(3)(3)物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢? ?学生学生: :物体的加速度方向向上物体的加速度方向向上. .(4)(4)当物体的加速度方向向上时当物体的加速度方向向上时, ,物体的运动状态有几种可能物体的运动状态有几种可能? ?

10、学生学生: :加速上升或减速下降加速上升或减速下降. .教师讲授教师讲授: :超重现象产生的条件超重现象产生的条件, ,物体具有竖直向上的加速度物体具有竖直向上的加速度, ,即做加速上升即做加速上升或减速下降运动或减速下降运动. .【例题探究【例题探究2 2】 教师提出问题教师提出问题, ,学生思考后回答学生思考后回答. .(1)(1)当电梯以加速度当电梯以加速度a a加速下降时加速下降时, ,人对地板的压力人对地板的压力FF为多大为多大? ?当电梯以加速度当电梯以加速度a a减速上升时减速上升时, ,人对地板的压力又为多大人对地板的压力又为多大? ?学生学生: :电梯在加速下降和减速上升时的

11、加速度方向都是竖直向下电梯在加速下降和减速上升时的加速度方向都是竖直向下, ,取向上为正取向上为正方向方向, ,加速度为负值加速度为负值, ,根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有F FN N-G=m(-a),-G=m(-a),可得可得F FN N=G-ma=m(g-a).=G-ma=m(g-a).所以电梯在加速下降和减速上升时所以电梯在加速下降和减速上升时, ,人对地板的压力人对地板的压力FF与地板对人的支持力与地板对人的支持力大小相等大小相等, ,即即F=m(g-a).F=m(g-a).(2)(2)当电梯以加速度当电梯以加速度a a加速下降或减速上升时加速下降或减速上升时, ,人对地板的压力

12、人对地板的压力FF比人的重力比人的重力大还是小大还是小? ?学生学生: :由于由于m(g-a)mg,m(g-a)0,a.v0,表示物体上升表示物体上升;v0,;v0,b.h0,表示物体在抛出点上方表示物体在抛出点上方;h0,;h0,表示物体在抛出点下方表示物体在抛出点下方. .12【例例3 3】 在世界游泳锦标赛女子在世界游泳锦标赛女子10 m10 m双人跳台决赛中陈若琳、汪皓勇夺冠双人跳台决赛中陈若琳、汪皓勇夺冠军军. .记者利用数码相机连拍功能记录跳水比赛中运动员在记者利用数码相机连拍功能记录跳水比赛中运动员在10 m10 m跳台跳水的跳台跳水的全过程全过程. .所拍摄的第一张照片恰为她们

13、起跳的瞬间所拍摄的第一张照片恰为她们起跳的瞬间, ,第四张如图第四张如图( (甲甲),),记者记者认为这时她们处在最高点认为这时她们处在最高点, ,第十九张如图第十九张如图( (乙乙),),她们正好身体竖直、双手刚她们正好身体竖直、双手刚刚触及水面刚触及水面. .查阅资料得知相机每秒连拍查阅资料得知相机每秒连拍1010张张. .设起跳时重心离台面及触水时重心离水设起跳时重心离台面及触水时重心离水面的距离相等面的距离相等( (不计空气阻力不计空气阻力).).由以上材料由以上材料: :(1)(1)估算运动员的起跳速度大小估算运动员的起跳速度大小; ;(2)(2)分析第四张照片是在最高点吗分析第四张

14、照片是在最高点吗? ?如果不是如果不是, ,此时重心是处于上升阶段还此时重心是处于上升阶段还是下降阶段是下降阶段? ?(3)(3)运动员双手刚刚触及水面时的速度约为多少运动员双手刚刚触及水面时的速度约为多少? ?审题指导审题指导关键词关键词信息信息第一张照片为起跳瞬间第一张照片为起跳瞬间, ,第第十九张手触及水面十九张手触及水面运动员先向上运动运动员先向上运动, ,后向下运动后向下运动, ,可知可知运动过程的时间运动过程的时间不计空气阻力不计空气阻力运动员运动过程中加速度为重力加速运动员运动过程中加速度为重力加速度度起跳时重心离台面及触水起跳时重心离台面及触水时重心离水面距离相等时重心离水面距

15、离相等整个过程运动员位移大小等于始、末整个过程运动员位移大小等于始、末两重心间距离两重心间距离10 m10 m双人跳台双人跳台运动员位移为运动员位移为10 m10 m(3)(3)由速度公式由速度公式v=vv=v0 0+at+at得得v=3.4 m/s-10v=3.4 m/s-101.8 m/s=-14.6 m/s.“-”1.8 m/s=-14.6 m/s.“-”号表示速度方向竖直向下号表示速度方向竖直向下. .答案答案: :(1)3.4 m/s(1)3.4 m/s(2)(2)不是不是, ,重心处于上升阶段重心处于上升阶段(3)14.6 m/s(3)14.6 m/s误区警示误区警示用整体法解题应

16、注意的问题用整体法解题应注意的问题 利用整体法做题时利用整体法做题时, ,匀变速直线运动的规律完全适用匀变速直线运动的规律完全适用, ,但要注意各矢量但要注意各矢量的正、负的正、负, ,并弄清其物理含义并弄清其物理含义. .( (教师备用教师备用) )例例3-13-1: :射水鱼以射水鱼以v v0 0=8 m/s=8 m/s的速度竖直向上射出一串水珠的速度竖直向上射出一串水珠,0.4 s,0.4 s后以相后以相同的初速度在同一点竖直向上射出另一串水珠同的初速度在同一点竖直向上射出另一串水珠, ,以每次向上射出的第一以每次向上射出的第一个水珠为研究对象个水珠为研究对象, ,则两个小水珠相碰处离出

17、发点的高度是多少则两个小水珠相碰处离出发点的高度是多少?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2) )解析解析: :因两小水珠都以相同的初速度抛出因两小水珠都以相同的初速度抛出, ,故运动轨迹完全一样故运动轨迹完全一样, ,因因时间有先后时间有先后, ,所以小水珠相遇一定是在第一个小水珠下降和第二个所以小水珠相遇一定是在第一个小水珠下降和第二个小水珠上升过程小水珠上升过程. .可以把小水珠简化为两个小球可以把小水珠简化为两个小球, ,其运动过程示意图其运动过程示意图如图所示如图所示. .答案答案: :3 m3 m针对训练针对训练3 3: :在高为在高为h h处处, ,小球小球A A由静止开

18、始自由下落由静止开始自由下落, ,与此同时与此同时, ,在在A A的正下方地面上以的正下方地面上以初速度初速度v v0 0竖直向上抛出另一小球竖直向上抛出另一小球B,B,求求A,BA,B在空中相遇的时间与地点在空中相遇的时间与地点, ,并讨论并讨论A,BA,B相遇相遇的条件的条件( (不计空气阻力作用不计空气阻力作用, ,重力加速度为重力加速度为g).g).答案答案: :见解析见解析( (教师参考教师参考) )【教材探究教材探究】1.1.教材教材P P8787图图4.7-14.7-1中中, ,路灯的受力情况是怎样的路灯的受力情况是怎样的? ?答案答案: :如图所示如图所示. .灯受到重力灯受到

19、重力G G、上梁的拉力、上梁的拉力F F1 1和下梁的支持力和下梁的支持力F F2 2的共同的共同作用作用, ,这三个力的合力为零这三个力的合力为零, ,使灯保持静止使灯保持静止. .2.2.教材教材P P8888图图4.7-34.7-3中中, ,电梯启动、制动时电梯启动、制动时, ,体重计的读数为什么发生变化体重计的读数为什么发生变化? ?怎样变化怎样变化? ?答案答案: :因为电梯从静止启动因为电梯从静止启动, ,由运动到停止的过程中由运动到停止的过程中, ,都要产生加速度都要产生加速度, ,由牛顿第二定律知由牛顿第二定律知, ,人的加速度是由人受的重力和体重计的支持力的人的加速度是由人受

20、的重力和体重计的支持力的合力提供的合力提供的, ,说明体重计的支持力大小不再等于重力说明体重计的支持力大小不再等于重力. .当电梯向上启动或向下制动时当电梯向上启动或向下制动时, ,有向上的加速度有向上的加速度, ,此时体重计的读数大此时体重计的读数大于重力于重力, ,称为超重现象称为超重现象. .当电梯向下启动或向上制动时当电梯向下启动或向上制动时, ,有向下的加速度有向下的加速度, ,此时体重计的读数小此时体重计的读数小于重力于重力, ,称为失重现象称为失重现象. .达标测评达标测评 随堂演练随堂演练检测效果检测效果1.1.抛球机将小球每隔抛球机将小球每隔0.2 s0.2 s从同一高度抛出

21、从同一高度抛出, ,小球做初速度为小球做初速度为6 m/s6 m/s的竖的竖直上抛运动直上抛运动, ,设它们在空中不相碰设它们在空中不相碰. .在第在第7 7个小球抛出时个小球抛出时, ,抛出点以上的小抛出点以上的小球数为球数为( (取取g=10 m/sg=10 m/s2 2)()( ) )A.3A.3个个 B.4B.4个个C.5C.5个个 D.6D.6个个C C 2. (2. (20172017全国全国卷卷,16,16) )如图如图, ,一物块在水平拉力一物块在水平拉力F F的作用下沿水平桌面的作用下沿水平桌面做匀速直线运动做匀速直线运动. .若保持若保持F F的大小不变的大小不变, ,而方

22、向与水平面成而方向与水平面成6060角角, ,物块也物块也恰好做匀速直线运动恰好做匀速直线运动. .物块与桌面间的动摩擦因数为物块与桌面间的动摩擦因数为( ( ) )解析解析: :F F方向水平时方向水平时, ,物块受力如图物块受力如图(1)(1)所示所示, ,由平衡条件得由平衡条件得F=mgF=mgF F方向与水平方向成方向与水平方向成6060角时角时, ,受力如图受力如图(2)(2)所示所示, ,由平衡条件得由平衡条件得F=(mg-Fsin 60F=(mg-Fsin 60) )联立得联立得 = , = ,选项选项C C正确正确. .33C C 3.3.蹦极是一种极限体育项目蹦极是一种极限体

23、育项目, ,可以锻炼人的胆量和意志可以锻炼人的胆量和意志. .运动员从高处跳下运动员从高处跳下, ,弹性绳被拉展前做自由落体运动弹性绳被拉展前做自由落体运动, ,弹性绳被拉展后在弹性绳的缓冲作用下弹性绳被拉展后在弹性绳的缓冲作用下, ,运动员下落一定高度后速度减为零运动员下落一定高度后速度减为零. .在这下降的全过程中在这下降的全过程中, ,下列说法中正确下列说法中正确的是的是( ( ) )A.A.弹性绳拉展前运动员处于失重状态弹性绳拉展前运动员处于失重状态, ,弹性绳拉展后运动员处于超重状态弹性绳拉展后运动员处于超重状态B.B.弹性绳拉展后运动员先处于失重状态弹性绳拉展后运动员先处于失重状态, ,后处于超重状态后处于超重状态C.C.弹性绳拉展后运动员先处于超重状态弹性绳拉展后运动员先处于超重状态, ,后处于失重状态后处于失重状态D.D.运动员一直处于失重状态运动员一直处于失重状态B B 解析解析: :弹性绳被拉展后弹性绳被拉展后, ,弹力逐渐变大弹力逐渐变大, ,弹力大小与重力相等之前弹力大小与重力相等之前, ,合外合外力向下力向下, ,加速度向下加速度向下, ,处于失重状态处于失重状态, ,弹力大小与重力相等之后弹力大小与重