高中物理47用牛顿运动定律解决问题(二)教案B新人教版必修1

2014-2015学年高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题（二）教课设计B新人教版必修1教课设计B教课目的一、知识与技术1．理解共点力作用下物体均衡状态的观点，能推导出共点力作用下物体的均衡条件。2．会用共点力均衡条件解决相关力的均衡问题。3．经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．进一步娴熟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1．培育学生的剖析推理能力和实验察看能力。2．培育学生办理三力均衡问题时一题多解的能力。3．指引帮助学生概括总结发生超重、失重现象的条件及实质。三、感情、态度与价值观1．浸透“学致使用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于研究与平时生活相关的物理问题。2．培育学生联系实质、脚踏实地的科学态度和科学精神。教课要点、难点教课要点1．共点力作用下物体的均衡条件及应用。2．发生超重、失重现象的条件及实质。教课难点1．共点力均衡条件的应用。2．超重、失重现象的实质，正确剖析受力并适合地运用正交分解法。教课过程一、导入新课上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的方法，依据物体的受力状况确立物体的运动状况和依据物体运动状况求解受力状况。这一节我们持续学惯用牛顿运动定律解题。二、进行新课（一）共点力的均衡条件教师发问：我们常有的物体的运动状态有哪些种类？学生回答：我们常有的运动有变速运动和匀速运动，最常有的是物体静止的状况。假如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均衡状态。共点力作用下物体的均衡条件：依据牛顿第二定律，当物体所受协力为0时，加快度为0，物体将保持静止或匀速直线运动状态。生活中物体处于均衡状态的实例：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。议论：竖直上抛的物体抵达最高点的瞬时能否处于均衡状态？学生1：竖直上抛的最高点物体应当处于均衡状态，因为此时物体速度为零。学生2：我不一样意方才那位同学的说法，物体处于均衡状态指的是物体受协力为零的状态，其实不是物体运动速度为零的地点。处于竖直上抛最高点的物体不过在瞬时速度为零，它的速度马上就会发生改变，所以不可以以为处于均衡状态。教师评论：方才的同学剖析得特别好，大家必定要划分究竟是速度为零仍是合外力为零时物体处于均衡状态，经过议论剖析我们知道应当是合外力为零时物体处于均衡状态。为了加深同学们对这个问题的理解，我们经过一个例子来进一步研究物体的均衡是如何进行研究的。例1城市中的路灯、无轨电车的供电线路等，常常用三角形的构造悬挂。图4-7-6为这种构造的一种简化模型。图中硬杆可绕经过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的OB重量都可忽视。假如悬挂物的重量为，角等于θ，钢索对O点的拉力和杆对GAOBOAOBO点的支持力各是多大？A图4-7-6（解题剖析和步骤见Bθ教材88页例题1）O例2举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。在举重竞赛中，G运动员举起杠铃时一定使杠铃均衡一准时间，才能被裁判视为挺（或抓）举成功。运动员可经过改变两手握杆的距离来调理举起时双臂的夹角。若双臂夹角变大，则下边对于运动员保持杠铃均衡时手臂使劲大小变化的说法正确的选项是（）。A．不变B．减小C．增大D．不可以确立答案：C分析：如图4-7-7所示，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。图4-7-7（二）超重和失重超重现象1）定义（力学特点）：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状况叫超重现象。2）产生原由（运动学特点）：物体拥有竖直向上的加快度。3）发生超重现象与物体的运动（速度）方向没关，只需加快度方向竖直向上——物体加快向上运动或减速向下运动都会发生超重现象。失重现象1）定义（力学特点）：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状况叫失重现象。2）产生原由（运动学特点）：物体拥有竖直向下的加快度。3）发生超重现象与物体的运动（速度）方向没关，只需加快度方向竖直向下—物体加快向下运动或减速向上运动都会发生失重现象。完整失重现象——失重的特别状况1）定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状况（即与支持物或悬挂物固然接触但无互相作用）。2）产生原由：物体竖直向下的加快度就是重力加快度，即只受重力作用，不会再与支持物或悬挂物发生作用。3）能否发生完整失重现象与运动（速度）方向没关，只需物体竖直向下的加快度等于重力加快度即可。例3人站在电梯中，人的质量为m。1）人和电梯一起静止时，人对地板的压力为多大？分析：求解人对地板的压力，该题中假如选电梯为研究对象，受力状况会比较复杂，甚至没法解题。所以我们只好选人为研究对象，那选人为研究对象能求解出人对电梯的压力吗？能！依据牛顿第三定律：作使劲与反作使劲是等大反向的。只需求出电梯对人的支持力，再依据牛顿第三定律便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：Nmg。（2）人随电梯以加快度a匀加快上涨，人对地板的压力为多大？分析：以加快度a匀加快上涨，因为加快，所以加快度方向与速度同向，物体是上涨的，所以加快度方向也是向上的。有NmgmaNmamgmg。看到了什么？人对地面的压力居然会大于自己的重力？（3）人以加快度a匀减速降落，这时人对地板的压力又是多大？分析：以加快度a匀减速降落，因为减速，所以加快度方向与速度反向，物体是降落的，所以加快度方向是向上的。有NmgmaNmamg﹤mg。人对地面的压力仍是大于自己的重力！（4）人随电梯以加快度a（a<g）匀加快降落，人对地板的压力多大？5）人随电梯以加快度a（a<g）匀减速上涨，人对地板的压力为多大？学生自己剖析解答。4）（5）两题加快度方向均向下，合外力向下，于是。Mg–N=maN=mg-ma<mg辨析比较：视重、失重和超重的关系加快度状况现象视重（F）视重（F）与重力（mg）比较均衡状态a＝0匀速运动＝＝FmgFmga向上超重F＝m（g＋a）F>mga向下失重F＝m（g－a）F<mga＝g向下完整失重＝0＝0<FFmg（三）从动力学看自由落体运动物体做自由落体运动有两个条件：第一，物体是从静止开始着落的，即运动的初速度是0；第二，运动过程中它只受重力的作用。依据牛顿第二定律，物体运动的加快度与它受的力成正比，加快度的方向与力的方向同样。自由落体在着落过程中所受重力的大小、方向都不变，所以加快度的大小、方向也是恒定的。例4（赐教材P90例题3）例5一跳水运动员从离水面10m高的跳台上跃起，举双臂直体走开跳台。此时其重心位于从手到脚全长的中点。跃起后重心高升0.45m达到最高点。落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水平方向的运动忽视不计）。从走开跳台得手触水面，他可用于完成空中动作的时间是__________。（计算时，能够把运动员看作是所有质量集中在重心的一个质点。g取10m/s2，结果保存两位数字）答案：1.7s分析：画出如图4-7-8所示的表示图。由图可知，运动员做竖直上抛运动，上涨高度h，即题中的0.45m；从最高点降落得手触到水面，降落的高度为H，由图中H、h、10m三者的关系可知H＝10.45m。因为初速度未知，所以应分段办理该运动。上涨过程可用逆过程剖析是自由落体运动，运动员跃起上涨的时间为t1：1222×0.45＝10s＝0.3s。1从最高点着落至手触水面，所需的时间为：t2＝2×10.45s=1.4s。10所以运动员在空顶用于达成动作的时间约为：t＝1.7s。规律总结：运动员的跳水过程是一个很复杂的过程，主假如竖直方向的上下运动，但也有水平方向的运动，更有运动员做的各样动作。建立图4-7-8运动模型，应抓主要要素，此刻要议论的是运动员在空中的运动时间。这个时间从根本上讲与运动员所做的各样动作以及水平运动没关，应由竖直运动决定，所以忽视运动员的动作，把运动员当作一个集中于重心的质点，同时忽视他的水平运动。再就是重心地点的变化就是质点运动的位移。（四）讲堂练习1．对于超重和失重，以下说法中正确的选项是（）。A．超重就是物体遇到的重力增添了B．失重就是物体遇到的重力减小了C．完整失重就是物体一点重力都不受了D．无论超重或失重，物体所受的重力是不变的答案：D2．从竖直上涨的气球上掉下的石块与同一高度自由着落的铁球对比，相等的量是（）。A．落地的时间B．落地时的速度C．加快度D．落地过程中的位移答案：CD分析：石块做竖直上抛运动，铁球做自由落体运动，明显它们有共同的加快度g，C选项正确。石块和铁球从同一高度着落，着落的位移同样，D选项正确。对石块，h＝－v0t11222122＋gt1，v1－v0＝2gh；对铁球，h＝gt2，vt2＝2gh，明显t1>t2，vt1>vt2，所以A、B选项不22正确。3．某人在a＝2m/s2匀加快降落的起落机中最多能举起1m＝75kg的物体，则这人在地面上最多可举起多大质量的物体？若这人在一匀加快上涨的起落机中最多能举起m2＝50kg的物体，则此起落机上涨的加快度为多大？（g＝10m/s2）答案：60kg2m/s2分析：设这人在地面上的最大“举力”是F，那么他在以不一样的加快度运动的起落机中最大“举力”仍为F，以物体为研究对象进行受力剖析，物体的受力表示图如图4-7-9所示，且物体运动的加快度和起落机同样。2当起落机以加快度a1＝2m/s匀加快降落时，对物体有：得F＝75×（10－2）N＝600N。设人在地面上最多可举起质量为0图4-7-9m的物体，则：600F＝m0g，m0＝g＝10kg＝60kg。当起落机以a2匀加快上涨时，对物体有：－2＝22，2＝F60022。－＝（－10）m/s＝2m/sFmgmaam2g50所以起落机匀加快上涨的加快度为2m/s2。三、讲堂小结本节课是牛顿运动定律的详细应用，分别是两种特别状况，一种是物体受协力为零时物体处于均衡状态时的剖析，应当注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵巧运用，另一种状况就是物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象。对于这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于