《牛顿运动定律的应用》 省赛获奖

牛顿运动定律的应用问题:1、最开始我们学习了牛顿第二定律中F=kma

，对式中各物理量的单位有什么要求？系数为多少?是怎么规定的?问题:2、北京时间2004年8月28日凌晨2点40分，在第28届雅典奥林匹克运动场上，一个值得所有中国人铭记的时刻，刘翔在奥运会男子110米跨栏决赛中以12秒91的成绩打破了奥运会记录，获得了奥运金牌，实现了中国在奥运会男子田径项目上金牌零的突破。设问1：在现场直播的描述过程中需要涉及哪些物理量？假如不使用单位，你能确切了解吗？

问题:3、请举一些涉及“单位”的日常生活实例进行讨论，进一步感受物理量单位的重要性。设问：在日常生活中，如果只讲大小（数值）而不用单位，行吗？

问题;4、设问：是否有了单位就可以直接描述和比较了吗？比如3公里和2000米，哪个更长些？你是怎样比较的？为什么？（只有将单位统一后才能比较）问题:5、活动I：阅读书92页关于“火星探测器失事原因”的STS材料。讨论：火星探测器酿成大祸的原因是什么？由于历史原因各国往往会使用各自的单位制，使同一物理量用不同单位表示时会有不同受力数值，阻碍了科技发展和经济交往，因此，物理量必须有单位，单位必须统一，为此制定了国际通行的单位制——国际单位制。1、物理量的单位与国际单位制

国际单位制是一种通用的统一单位制，1960年以来国际计量会议以米、千克、秒为基础制定了国际单位制。国际单位制由基本单位和导出单位组成。（1）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位

物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个（阅读书92页：点击）物理量长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度单位名称米千克秒安培开尔文摩尔坎德拉单位符号mkgsAKmolCd表中前三个为力学中的基本单位（2）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。（要牢固掌握基本物理量的基本单位和相关物理学关系式，两者结合运算即可导出）示例：质量为200g的物体在0.4N的恒力作用下，由静止开始作直线运动，试求0.1min的内物体的位移。解：只要把各物理量都换算成统一的国际单位，计算过程就简便了。2、牛顿运动定律的应用

(1)、牛顿第一定律的应用设问：你知道在体育运动中常遇到的惯性问题吗？

如在短跑起跑后，人体跑速不能立即达到最大跑速，而在冲刺之后，人体也不能立即停下来。这都是惯性的缘故。

解释：掌握了惯性定律，在体育运动中合理地利用惯性，可使肌肉的放松、收缩适时、有节奏，动作更加经济协调，减少能量消耗，即通常讲的使“巧劲”。如保持一定的速度比改变速度要容易、省力得多，因此在长距离游泳、赛跑中，提倡用适宜的较稳定的速度游、跑。在体操中，特别注意动作的连贯性，尽可能避免频繁地改变运动速度，以减少不必要的负荷。例如，上举杠铃、单杠及撑杆跳高中的引体向上动作，如能保持动作的连贯性，则能较容易地完成动作。反之，动作中途停顿，则会加大动作的难度，甚至会导致动作的失败。GFN(2)、牛顿第二定律的应用书93页示例1分析步骤：（1）确定研究对象：运动员（2）对研究对象受力分析：重力，弹力（3）建立坐标系，求出合力大小（4）列方程，求出物体的加速度：方向沿斜面向下用牛顿第二定律解题的基本步骤：1.明确研究对象。2.受力情况分析。4.建立坐标系(让加速度在坐标轴上或更多的量在轴上)。3.运动情况（加速度）分析。5.根据牛顿第二定律在轴上列方程。6.求解,验证。见书93页示例2分析（1）与上题相比情景有何变化？（物体还受到阻力，要求速度）（2）如何去求速度？（先求出加速度，再根据相关的运动学公式求出速度）（3）能按照你前面所总结的步骤处理吗？（4）能用力的合成法求三个力的合力吗？有没有更简便的方法？示例：某短跑运动员的体重为70kg，起跑时能以1/7s冲出1m远，请问他起跑时产生的水平合力是多少？解：

∴则

比较以上3题，分析解题过程有什么不同？请你归纳一下一般解题的思路，其中最关键的是什么？小结：加速度是力和运动之间的桥梁和纽带。确定研究对象→作出受力分析并画示意图→

解释：在体育运动中，牛顿第二定律的应用是很广泛的。这是由于人体的各种动力性的动作几乎都具有加速度，有加速就必然有力的作用。公式中质量m在实践中是比较容易测定的。问题的焦点往往集中在解决F和a上，如果我们能确切地知道二者中的一个，那么，根据公式，另一个就十分容易确定了。因此，确定F、a往往是解决问题的关键。实践中，还可用运动学方法确定加速度。F=maav=ats=v=示例:

质量为1Kg的物体，从倾角为37°的斜面上无初速滑下，物体与斜面间的动摩擦力为4N，则5s内物体下滑的最大距离和速度各为多少？若物体达到16m/s的速度需要多长时间？（g＝10m/s2）X轴：mgsin-f=maY轴：N–mgcos

=0

f=4Na=2m/s2s=25m；v=10m/s；t=8s象这种建立正交坐标系求解平衡问题的方法，称为正交分解法（3)、牛顿第三定律的应用设问：你了解在体育运动中需要运用到的牛顿第三定律内容吗？

在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中，地面给人体的反作用力。

解释：要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地力。这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是主动的。为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。

为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用一些措施，创造某种良好的作用条件。例如，选择坚硬的场地、在跑鞋、跳鞋上安上钉子，起跳时用跳穴或起跑器等。小结:1、物理量的单位与国际单位制（1）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位

物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个（2）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。2、牛顿运动定律的应用

(1)、牛顿第一定律的应用(2)、牛顿第二定律的应用(3)、牛顿第三定律的应用3、斜面问题的解决

作业：练习册中86页中的1,2,4,5,6,7，8题。超重和失重超重:通常把物体对支持物的压力或悬挂物的拉力大于自身重力的现象叫做“超重”。失重：把物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于自身重力的现象叫做“失重”。注意：物体处于超重或失重状态时，其本身重力并没发生变化！

什么叫超重和失重？

超重和失重现象的研究1、物体做什么运动时会发生超重或失重现象？（1）怎样测量重力大小？秤上的读数是物体的重力吗？

秤上的读数不是物体的重力，秤上的读数是物体对秤的压力N`。

N=GN=N`秤上的读数称为“视重”（2）怎样判断是否处于超重或失重状态？当物体加速上升时，有：N一G=ma得：N=G+ma即：N>G

物体就处于超重状态。

物体还有什么样的运动加速度向上呢？

减速下降。

同理判断是否处于失重状态

当物体加速下降时，有：G一N=ma得：N=G一ma即：N<G

物体就处于失重状态。

物体还什么样的运动加速度向下哪？

减速上升。2、力学原理分析

为什么上面4种运动情况对应不同的超重和失重情况？

由此可见超重或失重状态与物体的速度方向无关，关键看加速度方向。

（3）哪种运动过程对应超重现象？哪种运动对应失重现象？

当物体

时，拉力

重力，物体处于

状态；当物体

时，拉力

重力，物体处于

状态。当物体

时，拉力

重力，物体处于

状态；当物体

时，拉力

重力，物体处于

状态。【思考】超重或失重状态与物体的速度方向有关吗？加速上升大于超重减速下降大于超重加速下降小于失重

减速上升小于失重

物体的加速方向向上，物体处于超重状态。物体的加速方向向下，物体处于失重状态。【思考分析】长征二号载着神舟六号发射过程中，两位航天员的超失重情况如何？问题:为什么水瓶自由下落时水就不喷射出来？3、完全失重现象

完全失重状态：

物体对支持物的压力或悬挂物的拉力等于零的状态.

完全失重时物体对悬挂物的拉力为什么为零？

由牛顿第二定律得：有：N一G=ma得：N=G+ma

由于:a=g即：N=0

物体就处于完全失重状态。力学特征:a=g

问题:结合完全失重的力学特征，分析哪些情况下产生完全失重现象？（1）自由落体；（2）竖直上抛；（3）绕地飞行；

4、超重与失重现象的利与弊（1）超重现象与人的生理反应（2）失重环境的利用5、运用超重和失重知识解决实际问题一小孩质量m=40kg，站在电梯内称重，电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数F变化如下图，试求这段时间内电梯上升的高度（g取10m/s2）。解：这是已知力求运动的类型受力分析→加速度→运动学量

0–2s：F合=40Na=1m/s2s1