【参考版】4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)示范教案

word1 / 3课题4.6用牛顿运动定律解决问题（二）设计教师授课教师时间课型新授课课时教学 目标一、知识与技能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．2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题．3．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． 4．进一步熟练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．培养学生的分析推理能力和实验观察能力． 2．培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力．3．引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质． 三、情感态度与价值观1．渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题．2．培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神 重点 难点教学重点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教法 探究、讲授、讨论、练习教具教学过程设计教材处理师生活动一 共点力作用下物体的平衡教学过程设计教材处理师生活动2.如图1所示，物块在力F 作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块所受的摩擦力F f 与拉力F 的合力方向应该是( ) A ．水平向右 B ．竖直向上 C ．向右偏上 D ．向左偏上3.如图2所示，质量为m 的物体，在水平力F 的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，试求水平力的大小．二、超重和失重现象 1．超重现象（1） 定义（力学特征）：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情况叫超重现象。

（2） 产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向上的加速度。

（3） 发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向上—物体加速向上运动或减速向下运动都会发生超重现象。

word2 / 3用牛顿运动定律解决问题（二） 、教学过程设计教材处理 师生活动 【例一】一个人在地面用尽全力可以举起80kg 的重物；当他站在一个在竖直方向做匀变速运动的升降机上时，他最多能举起120kg 的重物。

用牛顿运动定律解决问题（二）教学目标一、知识与技能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。

2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

3．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。

4．进一步熟练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．培养学生的分析推理能力和实验观察能力。

2．培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力。

3．引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

三、情感、态度与价值观1．渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

2．培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神。

教学重点、难点教学重点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。

教学过程一、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，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。

二、进行新课（一）共点力的平衡条件教师提问：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？学生回答：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平衡状态。

共点力作用下物体的平衡条件：根据牛顿第二定律，当物体所受合力为0时，加速度为0，物体将保持静止或匀速直线运动状态。

生活中物体处于平衡状态的实例：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。

讨论：竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？学生1：竖直上抛的最高点物体应该处于平衡状态，因为此时物体速度为零。

学生2：我不同意刚才那位同学的说法，物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态，并不是物体运动速度为零的位置。

第四章牛顿运动定律4.7用牛顿运动定律解决问题（二）★教学目标（一）知识与技能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。

2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

3.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。

4.进一步熟练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5.培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。

6.引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

（三）情感态度与价值观7.渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

8.培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。

★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。

★教学过程一、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。

首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。

什么叫做平衡状态。

生：如果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平衡状态。

师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律a二旦知当m 合外力为0时，物体的加速度为0,物体将静止或匀速直线运动。

师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。

师：力的分解合成有注意点吗？或力的分解合成有适用范围吗？学生会思考一会儿，但肯定会找到答案生：力的分解合成只适用于共点力。

师：那什么是共点力？生：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。

师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于平衡状态时分为两类，一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。

在整个高中阶段，我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。

第四章牛顿运动定律第七节用牛顿运动定律解决问题（二）【学习目标】1.知道什么叫平衡状态。

知道在共点力作用下物体的平衡条件是合力为02.知道物理学中超重和失重的含义，能通过牛顿定律对它们进行定量地分析，并能分析和说明一些简单的相关问题3.激情投入，享受学习的快乐，培养细心观察、勤于思考的习惯。

【重点难点】1．共点力的平衡条件2．超重与失重新课引入视频播放宇航员太空授课，让学生欣赏在太空中的宇航员可以悬空打坐，可以施展大力金刚指。

从而引出课题。

探究点一、共点力的平衡条件通过实例总结的形式，得出平衡状态的定义，及平衡状态下需满足的条件。

问题1：什么是平衡状态？举例说明。

问题2：做竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？问题3：由牛顿第二定律知：在共点力作用下物体的平衡条件是.若在正交分解的情况下，, _ F x y合= .例1：城市中的路灯、无轨电车的供电线O OθB A路等，经常用三角形的结构悬挂。

如图是这类结构的一种简化模型。

图中硬杆OB 可绕通过B 点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。

如果悬挂物体的重力为G，角AOB 等于,钢索对点的拉力和杆对点的支持力各式多大？总结求解平衡问题的一般步骤：.【针对训练1】物体在共点力作用下，下列说法正确的是( )A．物体的速度等于零，物体就一定处于平衡状态B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C．物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态演示小实验：在饮料瓶的一侧钻一小孔，向瓶中注入水，当水过小孔后，有水从孔中流出从静止释放水瓶，请同学们注意观察是否仍有水流出，并思考原因。

探究点二、超重与失重（分组实验：）1.学生以小组为单位，用弹簧秤拉钩码观察在不同运动状态下弹簧秤示数的变化。

加速下降减速下降2.通过实验数据总结超重、失重的概念及判断超重和失重的方法。

3.回顾引入时宇航员在太空中的悬空打坐及演示实验，请同学们学以致用，并通过科研人员和宇航员的无私奉献，鼓励同学们好好学习，报效祖国。

第四章 牛顿运动定律4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）★教学目标 (一)知识与技能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。

2. 会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

3. 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。

4. 进一步熟练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5. 培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。

6. 引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

(三) 情感态度与价值观7. 渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

8. 培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。

★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。

★教学过程 一、引入 师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。

首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。

什么叫做平衡状态。

生：如果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平衡状态。

师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律mF a 合知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。

师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？ 生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。

师：力的分解合成有注意点吗？或力的分解合成有适用范围吗？ 学生会思考一会儿，但肯定会找到答案生：力的分解合成只适用于共点力。

师：那什么是共点力？生：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。

师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于平衡状态时分为两类，一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。

7 用牛顿运动定律解决问题（二）设计思想初中物理的学习让我们了解物体在两个力的作用下的平衡条件：两力大小相等、方向相反、合力为零，但实际问题当中我们遇到更多的是物体受到多个共点力的作用.此种情况下平衡条件又该如何表述？教材通过应用牛顿定律推导给出了明确的答案.所谓平衡态是物体保持静止或匀速直线运动状态，物体的加速度为零，根据牛顿第二定律F=ma,可以推出：物体所受到的合外力也为零.这就是多个共点力作用下物体的平衡条件.平衡问题是牛顿定律所解决的匀变速运动中加速度为零的一类特殊情形.其解决步骤也与解决匀变速运动相似.当物体在竖直方向上做匀变速运动时，必然会涉及物体的重力与对支持物或悬挂物的作用力的关系问题，教材从实际例题的分析解决入手，引出超重和失重的概念，易于学生的理解和接受，也更能激发起他们探索的兴趣.我们已经通过实验研究了自由落体运动，并总结出自由落体运动所遵循的规律.现在从动力学的理论层面对自由落体运动再作阐释，前后知识相呼应.理论解释与实验规律融汇贯通，既对自由落体的运动规律有了更深层次的了解，也强化了对力和运动辩证关系的理解和掌握，更能激发起学生学生物理规律和自觉运用物理规律的浓厚兴趣.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.课时安排1课时三维目标知识与技能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.3.能从动力学的角度理解自由落体运动.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.课前准备天平、砂漏、带小孔的矿泉水瓶、三角板、投影仪、台秤.教学过程导入新课实验导入1如图4-7-1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.图4-7-1 图4-7-2实验导入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4-7-2，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？复习导入师生共同回忆：1.力的正交分解法.力合成的平行四边形定则.2.自由落体运动的规律匀变速直线运动的规律3.牛顿第二定律：F=ma,特点推进新课一、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.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F1、F2的大小与θ角有什么关系？图4-7-3 图4-7-4学生交流讨论，并写出规范解题过程.课件展示学生解题过程.解析：F1、F2、F3合力为0，则这三个力在x方向的分矢量之和及y方向的分矢量之和也都为0，即F2-F1·cosθ=0 ①F1sinθ-F3=0 ②解①②组成的方程F1==F2=F1·cosθ=.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θ很小时，sinθ和tanθ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.所以要结合具体情况适当选择θ角.课堂训练若利用推论“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？图4-7-5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立作用原理解题.二、超重和失重例2如图4-7-6，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4-7-6 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=maF=G+maF=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).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)<mg.人对电梯地板的压力比重力小.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.观察与描述图4-7-7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.课堂训练（课件展示）弹簧上挂着一个质量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.图4-7-8解析：对物体受力分析，如图4-7-8所示.（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-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.三、从动力学看自由落体运动在第二章，我们通过实验研究了自由落体运动，知道它是加速度不变的匀变速直线运动.那时，我们只分析了这个现象，没有考虑它的加速度为什么不变，要回答这个问题就要分析它的受力情况了.物体做自由落体运动有两个条件：第一，物体是从静止开始下落的，即运动的初速度是零.第二，运动过程中，它只受重力的作用.根据牛顿第二定律，物体运动的加速度与它受的力成正比，加速度的方向与力的方向相同.下落过程中重力的大小、方向都不变，所以加速度的大小、方向也是恒定的.例3．以10 m/s的速度从地面竖直向上抛出一个物体，空气阻力可以忽略，分别计算0.6 s、1.6 s后物体的位置.（取g=10 m/s2）分析：这个物体的运动不是自由落体运动，但与自由落体运动相似，它在运动过程中也只受重力的作用，因此它的加速度也是g,大小、方向都不变.由于物体的初速度、加速度都是沿竖直方向的，所以它的运动也不可能偏离竖直方向.结论：这个物体在竖直方向做匀变速直线运动，可以应用匀变速运动的规律.图4-79 以地面为原点，方向向上建立坐标轴.解析：以地面为原点，建立竖直向上的坐标轴，初速度方向与坐标方向一致，取正号；加速度方向向下，与坐标轴方向相反，取负号，a=-g=-10 m/s2,t1=0.6 s，t2=1.6 s.根据匀变速直线运动的位移与时间的关系可以得到x1=v0t1+at12=［10×0.6+×(-10)×0.62］m=4.2 mx2=v0t2+at22=［10×1.6+×(-10)×1.62］m=3.2 m抛出0.6 s后物体位于地面以上4.2 m的位置，1.6 s后位于地面以上3.2 m的位置.设疑：一个竖直向上抛出的物体为什么1.6 s时的位置反而比0.6 s时更低？实际上，竖直向上抛出的物体不可能永远向上运动.由于重力的作用，它的加速度向下，与速度方向相反，运动会越来越慢，速度逐渐变为零.但是物体不可能停在空中，它随即会向下运动.尽管向下运动与向上运动速度方向不同，但受力情况完全相同，所以两个运动阶段的加速度（大小、方向）也相同，仍是常量g.例题中算出的1.6 s时的位置，就是物体到达最高点后返回时所处的位置.问题拓展：让学生课下讨论例3中物体能够达到的最大高度是多少？课堂训练（课件展示）在距离地面高度h=20 m处，将一个小球以v0=10 m/s的速度竖直向上抛出，求t=3 s时物体的速度和位移.解析：以抛出点为坐标原点建立竖直向上的坐标系.根据匀变速直线运动的规律v=v0+at a=-g得到v=v0-gt=(10-10×3) m=-20 m/s负号表示速度方向向下，即小球向下运动.x=v0t+at2=v0t-gt2=(10×3-×10×32) m=-15 m负号表示小球在抛出点下方15 m处.答案：-20 m/s -15 m问题：速度与位移均为负值，它们有什么含义呢？讨论与交流：以竖直向上的方向为坐标轴正方向.若速度值为正，则物体速度竖直向上，处于上升过程；相反，若速度值为负，则说明物体方向与正方向相反，处于下降过程.若求得位移值为正值，则此时物体在抛出点之上某位置处；若求得位移值为负，说明此时物体位于抛出点之下某位置处.课堂小结牛顿运动定律结合运动学的基本规律，原则上可以解决所有的动力学问题.教材先从平衡状态的定义指出处于平衡状态的物体加速度等于0，然后根据牛顿第二定律推导得出共点力作用下的平衡条件.接着从对牛顿第二定律在竖直方向上的应用的实例中引出超重和失重的概念，并对其中的规律和特点作了介绍.最后从动力学的角度重新对落体运动的性质和规律进行研究，使前后知识点融汇贯通，深化对所学知识的理解.布置作业教材第90页“问题与练习”1、4、5题.板书设计7 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共点力的平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为02.超重和失重（1）超重：物体具有竖直向上的加速度时，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：物体具有竖直向下的加速度时，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3.从动力学的角度看落体运动（1）物体从静止开始下落，运动的初速度是零（2）运动过程中只受重力作用，加速度大小、方向均恒定活动与探究课题：体验超重和失重.超重和失重是很常见的一种物理现象，只要你仔细观察，它就在你的身边.习题详解 1.解答：取足球作为研究对象，由共点力的平衡条件可知，F 1和G 的合力F 与F 2大小相等、方向相反.从图4-7-10中力的平行四边形定则可求得：F 1=G tan α F 2=.图4-7-102.解答：物体在五个力作用下保持平衡，它们的合力为0.其中任意四个力的合力一定与第五个力大小相等、方向相反.依题意，除F 1以外的四个力的合力与力F 1大小相等、方向相反.撤去F 1，其余四个力不变，它们的合力大小等于F1，方向与F 1相反.3.解答：当饮料瓶自由下落时，小孔没有水喷出.因为，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水（包括水孔处的水）的压强都是大气压强，故水不能从瓶中流出.4.解答：（1）如图4-7-11甲所示，由牛顿第二定律：F -mg =ma F =ma +mg =7mg =70 N绳子受到的拉力大约为70 N.图4-7-11（2）如图4-7-11乙所示，由牛顿第二定律：F+mg=ma F=ma-mg=5mg=50 N绳子受到的拉力大约为50 N.5.解答：当坐舱处于离地面50 m的位置时，升降机在做自由落体运动（图4-7-12），人和人手中的铅球均完全失重，所以，球对手无作用力，人没有受到压力的感觉.图4-7-12坐舱做匀减速运动时的加速度为：a==m/s2=16.8 m/s2=1.7g方向竖直向上所以，人手对铅球的作用力为F：F-mg=maF=ma+mg=2.7mg=135 N.设计点评应用牛顿运动定律结合运动学的知识解决实际生产、生活中的一些实例.需要深刻理解牛顿运动定律的物理意义，掌握把实例抽象成物理模型的物理学思维方法，灵活应用基本知识、基本方法的能力.本教学设计通过应用牛顿运动定律，对平衡问题、超重和失重问题的解决及从动力学的角度深化对抛体运动的了解，使学生在实际问题的解决过程中逐步培养出分析综合能力、推理能力、应用数学知识解决物理问题的能力.。

2014-2015学年高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案B新人教版必修1 教案 B教学目标一、知识与技能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。

2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

3．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。

4．进一步熟练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．培养学生的分析推理能力和实验观察能力。

2．培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力。

3．引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

三、情感、态度与价值观1．渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

2．培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神。

教学重点、难点教学重点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。

教学过程一、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，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。

二、进行新课（一）共点力的平衡条件教师提问：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？学生回答：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平衡状态。

共点力作用下物体的平衡条件：根据牛顿第二定律，当物体所受合力为0时，加速度为0，物体将保持静止或匀速直线运动状态。

生活中物体处于平衡状态的实例：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。

讨论：竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？学生1：竖直上抛的最高点物体应该处于平衡状态，因为此时物体速度为零。

4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案1、知识目标：（1）能结合物体的运动情况进行受力分析．（2）掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题．2、能力目标：培养学生审题能力、分析能力、利用数学解决问题能力、表述能力．3、情感目标：培养严谨的科学态度，养成良好的思维习惯．教材分析本节主要通过对典型例题的分析，帮助学生掌握处理动力学两类问题的思路和方法．这两类问题是：已知物体的受力情况，求解物体的运动情况；已知物体的运动情况，求解物体的受力．教法建议1、总结受力分析的方法，让学生能够正确、快速的对研究对象进行受力分析．2、强调解决动力学问题的一般步骤是：确定研究对象；分析物体的受力情况和运动情况；列方程求解；对结果的合理性讨论．要让学生逐步习惯于对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景后再动笔算，并养成画情景图的好习惯．3、根据学生的实际情况，对这部分内容分层次要求，即解决两类基本问题——→解决斜面问题——→较简单的连接体问题，建议该节内容用2－3节课完成．教学重点：物体的受力分析；应用牛顿运动定律解决两类问题的方法和思路．教学难点：物体的受力分析；如何正确运用力和运动关系处理问题．第一课时一、受力分析方法小结通过基本练习，小结受力分析方法．（让学生说，老师必要时补充）1、练习：请对下例四幅图中的A、B物体进行受力分析．答案：2、受力分析方法小结（1）明确研究对象，把它从周围物体中隔离出来；（2）按重力、弹力、摩擦力、外力顺序进行受力分析；（3）注意：分析各力的依据和方法：产生条件；物体所受合外力与加速度方向相同；分析静摩擦力可用假设光滑法．不多力、不丢力的方法：绕物一周分析受力；每分析一力均有施力物体；合力、分力不要重复分析，只保留实际受到的力．二、动力学的两类基本问题1、已知物体的受力情况，确定物体的运动情况．2、已知物体的运动情况，确定物体的受力情况．3、应用牛顿运动定律解题的一般步骤：选取研究对象；（注意变换研究对象）画图分析研究对象的受力和运动情况；（画图很重要，要养成习惯）进行必要的力的合成和分解；（在使用正交分解时，通常选加速度方向为一坐标轴方向，当然也有例外）根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解；（要选定正方向）对解的合理性进行讨论．习题精选1、质量为2kg的物体，置于水平光滑平面上，用16N的力与水平面成300角斜向上或斜向下加在这个物体上，求两种情况下物体的加速度大小之比是．2、质量为3kg的物体静止在水平地面上，在水平恒力的作用下运动4s末它的速度达到4m/s．此时将力撤去，又经过6s物体停止运动，若地面与物体之间的动摩擦因数不变，则的大小为．3、如图所示，车厢内光滑的墙壁上，用线拴住一个重球．车静止时，线的拉力为，墙对球的支持力为．车向右作加速运动时，线的拉力为，墙对球的支持力为，则这四个力的关系应为：；．（填>、<或＝）4、用弹簧秤沿水平方向拉着一个物体在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤的读数是0.8N．后再用弹簧秤沿水平方向拉着这个物体在水平面上做匀加速直线运动，当弹簧秤的读数是2.4N时，测得加速度的大小是0.4m/s2．则这个物体的质量为______．5、质量为24kg的气球，以2m/s的速度匀速上升，当气球在200m高处时掉下一个质量为4kg的物体．则经过5s后气球的高度为______m．(取10m/s2)6、一机动车拉一拖车，由静止开始在水平轨道上匀加速前进，在运动开始后的头10s 里走过40m，然后将拖车解脱．但机车的牵引力仍旧不变，再过10s两车相距60m．则机动车和拖车质量之比为______．（不计一切阻力）7、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因数为0.5，则5s内物体下滑的最大速度为；若物体以10m/s的速度冲上斜面，它能滑行的最大距离是．（＝10m/s2）答案：1、1：1 2、5N 3、“＝”；“>” 4、4kg 5、235m 6、2：1 7、10m/s；5m．第二课时探究活动题目：根据自己的学习情况，编一份有关牛顿运动定律应用的练习题．题量：4－6道．要求：给出题目详细解答，并注明选题意图及该题易错之处．评价：可操作性、针对性，可调动学生积极性．已知物体的受力情况确定物体的运动情况例1质量为10Kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，如果用大小40N，方向斜向上与水平方向的夹角为37°的恒力作用，使物体沿水平面向右运动,求（1）物体运动的加速度大小；（2）若物体由静止开始运动，需要多长时间速度达到8.4m/s，物体的位移多大？分析与解答：（1）以物体为研究对象，首先对物体进行受力分析，如图1所示．建立平面直角坐标系把外力沿两坐标轴方向分解．设向右为正方向，依据牛顿第二定律列方程：整理后得到：代入相关数据解得：物体运动加速度大小=1.68m/s2（2）因为物体做匀加速直线运动，所以根据运动学公式可知：∵∴物体运动时间为：s∵∴物体的位移大小为：m说明：（1）这是一道已知物体的受力情况，确定物体的运动情况的习题．（2）本题中物体受4个力作用（大于3个力作用），一般在处理力的关系时用正交分解法．（3）支持力不是外力在竖直方向上的分力；重力大小不等于地面给予的支持力．已知物体运动情况确定物体受力情况例2 一个空心小球从距离地面16m的高处由静止开始落下，经2s小球落地，已知球的质量为0.4kg，求它下落过程中所受空气阻力多大？(=10m/s2) 分析与解答：以空心小球为研究对象，根据它的运动情况可知，其下落时加速度大小为：m/s2<说明小球在下落过程中受到向上的空气阻力作用，小球的受力情况如图2所示．依据牛顿第二定律可知：∴小球所受空气阻力大小为：N说明：（1）这是一道已知物体的运动情况，确定物体的受力情况的习题．（2）本题可根据需要加一问：若小球落地后竖直向上反弹到6m高度，设空气阻力大小不变，则小球反弹上升的时间为多少？反弹的初速度为多少？所加这一问属于第一类问题，且注意此时空气阻力方向向下．3）物体的运动路径是竖直方向的直线，如各类竖直方向的抛体运动，往往要考虑空气阻力（空气阻力总是与运动方向相反）；又如升降机内随升降机一起变速上升和下降的物体的运动，这时会出现超重失重现象。

用牛顿运动定律解决问题（二）教材分析本节课教材上设计了两个大问题，1.共点力的平衡条件，2.超重和失重，每个问题都给出了相关定义和一个配套例题，要能灵活应用第一个问题，还需要设计相关练习，第二个问题理解起来有难度，需要设计贴近生活易于理解的实验，帮助学生理解。

二、教学目标知识与技能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。

会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

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。

进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。

过程与方法培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。

引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

情感态度与价值观渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。

三、教学重点、难点共点力作用下物体的平衡条件及应用。

发生超重、失重现象的条件共点力平衡条件的应用。

超重、失重现象的实质及本质。

四、学情分析学生预习知识后，能够理解基本定义，和第一个问题的相关例题，对于第二个问题的实质还是会存在问题。

五、教学方法引导法和实验法六、课前准备充分备课，设计过程、练习、实验和实验仪器。

七、课时安排一个课时完成八、教学过程（一）、回顾上节课我们学习了牛顿运动定律解决问题的有关知识，都是哪两种类型：（二）、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。

首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。

什么叫做平衡状态。

生：如果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平衡状态。

师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？ 生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。

师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。

4.7用牛顿运动定律解决问题（二）教学设计第一篇：4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)教学设计保山曙光学校高一年级物理教学设计 2010年12月25日第四章牛顿运动定律七用牛顿运动定律解决问题（二）主备教师：曾光芬一、内容及其解析1、内容：共点力的平衡条件、超重和失重、从动力学看自由落体运动。

2、解析：牛顿运动定律是经典力学的基础，它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用.上一节课主要是以理论的分析为主，研究如何根据已知运动情况求解物体的受力情况和已知受力情况求解物体的运动情况.本节课是从应用角度学习牛顿运动定律，举例说明了牛顿运动定律的两个具体应用.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。

二、目标及其解析1、目标定位：（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。

（2）会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

（3）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。

（4）进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。

2、目标解析：（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就是指培养学生的分析推理能力和实验观察能力。

（2）会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题就是指培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力。

（3）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就是指引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

（4）进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤就是指培养学保山曙光学校高一年级物理教学设计 2010年12月25日生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神。

【标题】用牛顿运动定律解决问题（二）【课标要求】物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的学科。

应该让学生联系自然、联系生产、生活，体味科学探究的乐趣。

日常生活中很多物理问题都是与牛顿力学相联系的，牛顿第二定律在其中举足轻重，应引导学生用获取的知识和研究方法去审视、发现和解决与这些问题相联系的习题，并在解决习题时重视解题的过程。

本节解决了“共点力的平衡条件”和“超重失重”几个比较具体的实际问题，从而使学生体验到科学知识的作用。

培养学生观察能力、分析和解决问题的能力。

【教学目标】一、知识目标1、加深对牛顿运动定律的理解2、知道什么是共点力作用下物体的平衡状态；3、掌握共点力的平衡条件，并能用共点力的平衡条件，解决有关力的平衡问题；4、进一步学习受力分析，正交分解等方法。

二、过程与方法：由平衡状态的定义推导共点力作用下物体的平衡条件，培养学生的观察能力，分析推理能力。

使学生学会使用共点力平衡条件解决共点力作用下物体平衡的思路和方法，培养学生灵活分析和解决问题的能力。

通过“超重和失重”的教学，培养学生运用牛顿第二定律分析和解决问题的能力。

三、情感态度和价值观通过共点力平衡条件的得出过程，培养学生理论联系实际的观点渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。

培养学生明确具体问题具体分析：【教学过程】（一）．共点力的平衡条件1、导入：生活中的物体有的处于平衡状态，有的处于非平衡状态；其中物体的平衡状态比较常见，而且很有实际意义。

那么：什么是物体的平衡状态，物体在什么条件下才能处于平衡状态呢?2：共点力作用下物体的平衡状态。

（1）复习什么是共点力：几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力就叫做共点力。

（2）介绍物体在共点力作用下的平衡状态。

平衡状态：一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。

学生讨论：静止与V=0是一回事吗？物体V=0是否就一定处于平衡状态？指出结论：两者不同（用坚直上抛运动加以说明），静止V=0且a=0，应注意定义中的关键词“保持”请学生举例：哪些物体属于在共点力作下处于平衡状态。

4.7超重和失重一、教学目标：1．知识与技能：（1）知道物理学中超重和失重现象的含义。

（2）能够通过牛顿定律对它们进行定量的分析，并能分析和说明一些简单的相关问题；2．过程与方法：（1）通过学案导学，掌握自学能力。

（2）通过事例、探究实验、演示实验，分析归纳发生超重、失重现象的条件及实质。

（3）积极动手、勇于探索，树立学习物理的信心，培养学生学习物理的思维和方法。

3．情感态度与价值观：（1）经历观察、实验、探究、讨论等学习活动，激发探索知识的兴趣，培养自己尊重客观事实的科学态度。

（2）在合作探究中，养成团结互助的良好习惯。

（3）通过知识在实际生活中的应用，培养自己关注生活、关注物理的意识，以及透过现象看本质、溯本求源的意识。

二、学情分析：从知识角度分析，牛顿运动定律是经典力学的基础，它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用。

本节课从应用角度学习牛顿运动定律，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。

从能力角度分析，高一年级大部分学生已经有了初步的观察思考能力、实验探究能力、分析解决问题能力和归纳总结能力，他们主动性较强，学习热情高，有参与意识，利于本节的实验探究教学。

三、重点难点1、重点：发生超重、失重现象的条件及本质。

2、难点：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。

四、教学过程引入新课视频：神舟5号载人飞船飞向太空过程引导学生思考：视频最后物体都飘起来什么现象？发生过程这些物体什么状态？学生思考：什么是超重和失重？师：这节课我们一起来探究超重和失重。

【板书】超重和失重新课教学实验探究：用弹簧秤测物体的重力学生回答：示数教师演示：上下变速移动弹簧测力计引导学生分析：为什么不能读数师生共同总结：视重:物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力称为视重实重:物体实际的重力称为实重引导学生思考：物体有加速度时，物体处于什么状态？实验探究实验器材：弹簧秤，钩码任务：弹簧秤挂着钩码分别处于静止、加速上升、减速上升、加速下降、减速下降情况，观察并把物体重力与弹簧秤拉力的大小关系记录下来，分析实验中物体的受力情况。

4.7用牛顿第二定律解决问题（二）教学目标l、知识与技能：(1)认识超重和失重现象；(2)知道产生超重、失重现象的条件；(3)能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象。

2、过程与方法：(1)经历实验观察、实例探究讨论交流的过程，体验超重和失重现象。

(2)经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

3、情感、态度与价值观：（1）体会生活中的超重和失重现象，生成“学以致用”的意识。

（2）体验自主学习过程，养成乐于细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。

4、教学重点难点重点：什么是超重、失重及产生超重、失重现象的条件、实质。

难点：(1)产生超重和失重现象的实质；(2)运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重现象的实例分析。

新课教学一、共点力平衡1．平衡状态：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们说这个物体处于。

2.对静止状态的理解静止与速度v=0不是一回事。

静止状态需v=0,a=0同时成立。

若仅是v=0,a不为零,其并非处于平衡状态2．平衡条件：在共点力作用下，物体处于平衡状态的条件是合外力等于。

二、超重和失重1．超重（1）定义：物体对水平支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）物体所受重力的现象。

（2）运动特点：物体具有的加速度。

2．失重（1）定义：物体对水平支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）物体所受重力的现象。

（2）运动特点：物体具有的加速度。

（3）完全失重①定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于的状态。

②运动特点：a=g，方向。

3．加速度与超重、失重及视重的关系(视重:当物体挂在弹簧测力计下或水平体重秤上时，弹簧测力计或体重秤的示数称为“视重”。

大小等于弹簧测力计的拉力或体重计所受的压力)特别提醒1．无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化，只是“视重”的改变。

2.判断物体超重失重的依据是加速度的方向，与物体速度方向无关。

用牛顿运动定律解决问题（二）教材分析本节是牛顿运动定律应用的重点内容，分别从平衡和非平衡两个侧面进行，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，超重失重既是一种现象，更是一种观念，两个应用都是后续课程的基础。

学情分析通过前面对“牛顿第二定律”的学习，学生已经知道了解应用类问题的大致思路和方法，本节要继续进行这方面的学习。

二力平衡问题初中已经学过，这节内容是它的延续和扩展，在解题类型和方法上可能存在困难。

学生很难从理论上自主地得到超重、失重现象的运动学特征。

学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响，容易把生活中说的有些“超重”与物理学上的超重混为一谈，把物理学上的失重误认为是物体“失去重力”；容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系，通过实例多加体会。

设计思路从学生熟悉的事例出发，通过理论分析和实验验证得出平衡条件，再由例题加以体验，避免由教师直接陈述，提高学习效果。

对超重失重也采用类似方法，更突出学生实际体验，使物理学习由抽象的概念向实在的观念转变，突出新课程理念。

“高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与，乐于探索、勇于实验、勤于思考。

”设计更多的探究性实验不仅符合课标中提出的“通过实验认识超重和失重现象”，也符合学生的认知规律；从生活实际出发，设计贴近学生生活的实验，以此为基础，以探究为主线，让学生通过实验操作、观察来认识物理现象，认知物理过程，让学生用生活化的语言表述观察到的超、失重现象，探究物理规律，再引导学生将生活语言转化成科学规范的物理语言阐述物理规律。

通过实验让学生暴露错误的前概念，理解并掌握物理概念与规律。

经过构建从而获得物理知识，形成技能，同时培养学生创新精神与实践能力。

为避免学生对概念的混淆，教学中不提出“实重”“视重”。

三维目标知识与技能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；2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题；3．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；4．进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。

用牛顿运动定律解决问题（二）★教学目标 (一)知识与技能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。

2. 会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

3. 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。

4. 进一步熟练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5. 培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。

6. 引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。

(三) 情感态度与价值观7. 渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

8. 培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。

★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。

★教学过程 一、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。

首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。

什么叫做平衡状态。

生：如果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平衡状态。

师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律mF a 合知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。

师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。

师：力的分解合成有注意点吗？或力的分解合成有适用范围吗？学生会思考一会儿，但肯定会找到答案生：力的分解合成只适用于共点力。

师：那什么是共点力？生：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。

师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于平衡状态时分为两类，一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。

第四章牛顿运动定律7 用牛顿运动定律解决问题(二)教学目标：（一）知识与技能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.2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题.3.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.4.进一步熟练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.培养学生的分析推理能力和实验观察能力.2.培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力.3.引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质.（三）情感态度与价值观1.渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题.2.培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神.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.教学方法：教学用具：多媒体教学设备，体重计、装满水的塑料瓶等.教学过程：（一）新课导入师：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.师：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？生：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.师：如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何？生：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.（二）新课教学1、共点力的平衡条件师：那么共点力作用下物体的平衡条件是什么？生：因为物体处于平衡状态时速度保持不变，所以加速度为零，根据牛顿第二定律得：物体所受合力为零.师：同学们列举生活中物体处于平衡状态的实例.生1：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.生2：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间.师：大家讨论一下竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态.学生讨论，回答提问生1：竖直上抛的最高点物体应该处于平衡状态，因为此时物体速度为零.生2：我不同意刚才那位同学的说法，物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态，并不是物体运动速度为零的位置.处于竖直上抛最高点的物体只是在瞬间速度为零，它的速度立刻就会发生改变，所以不能认为处于平衡状态.师：刚才的同学分析得非常好，大家一定要区分到底是速度为零还是合外力为零时物体处于平衡状态，经过讨论分析我们知道应该是合外力为零时物体处于平衡状态.为了加深同学们对这个问题的理解，我们通过一个例子来进一步探究物体的平衡是怎样进行研究的.多媒体投影课本中的例题、三角形的悬挂结构及其理想化模型师：轻质细绳中的受力特点是什么？生：轻质细绳中的受力特点是两端受力大小相等，内部张力处处相等.师：节点O的受力特点是什么？生：节点O的受力特点是一理想化模型，所受合外力为零.师：我们分析的依据是什么？生：上面的分析借助牛顿第二定律进行，是牛顿第二定律中合力等于零的特殊情况.师：同学们把具体的解答过程写出来.投影学生的解答过程解答：如图4－7－1所示，F 1、F 2、F 3三个力的合力为零，表示这三个力在x 方向的分矢量之和及y 轴方向的分矢量之和也都为零，也就是：图4－7－1F 2－F 1cos θ=0F 1sin θ－F 3=0由以上两式解出钢索OA 受到的拉力F 1F 1=θsin 3F =θsin G 硬杆OB 的支持力F 2F 2=F 1cos θ=θtan G 师：在这个同学解题的过程中，他采用的是什么方法？生：正交分解法：将其中任意一个力沿其余两个力的作用线进行分解，其分力必然与其余两个力大小相等.师：除了这种方法之外，还有没有其他的方法？生1：可以用力的合成法，任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反.生2：也可以用三角形法，将其中任意两个力进行平移，使三个力首尾依次连接起来，应构成一闭合三角形.师：总结：处理多个力平衡的方法有很多，其中最常见的就是刚才几位同学分析的这三种方法，即正交分解法、力的合成法和三角形定则.这几种方法到底采用哪一种方法进行分析就要看具体的题目，在实际操作的过程中大家可以灵活掌握.课堂训练一：如图4－7－2所示，质量为m 的木块在推力F 的作用下，在水平地面上做匀速直线运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，F 的方向与水平方向成θ角斜向下.那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个图4－7－2A.μmgB.μ（mg＋F sinθ）C.μ（mg－F sinθ）D.F cosθ2、超重和失重学生实验：一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数.注意观察接下来的实验现象.学生活动：观察实验现象，分析原因师：甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化？怎样变化？生：体重计的示数发生了变化，示数变小了.师：甲突然站起时，体重计的示数是否变化？怎样变化？生：体重计的示数发生了变化，示数变大.师：当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢？生：这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的.而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化.这位同学分析得非常好，我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小.大家再看这样一个问题：多媒体投影例题：人站在电梯中，人的质量为m.如果当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力为多大？学生思考解答生1：选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力.由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力.生2：取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程F－G=ma，由此可得：F=G+ma=m（g+a）人对地板的压力F′与地板对人的支持力大小相等，即F′=m（g+a）由于m（g+a）>mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大.师：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体受到的重力的现象称为超重现象.物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢？生：物体的加速度方向向上.师：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的？生：应该是加速上升.师：大家看这样一个问题：投影展示：人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大？学生讨论回答生1：此时人对地板的压力也是大于重力的，压力大小是：F=m（g+a）.生2：加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下.师：大家再看这样几个问题：投影展示：1.人以加速度a加速向下运动，这时人对地板的压力多大？2.人随电梯以加速度a减速上升，人对地板的压力为多大？3.人随电梯向下的加速度a＝g，这时人对地板的压力又是多大？师：这几种情况物体对地板的压力与物体的重力相比较哪一个大？生：应该是物体的重力大于物体对地板的压力.师：结合超重的定义方法，这一种现象应该称为什么现象？生：应该称为失重现象.当物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力小于物体重力的现象称为失重.师：第三种情况中人对地板的压力大小是多少？生：应该是零.师：我们把这种现象叫做完全失重，完全失重状态下物体的加速度等于重力加速度g. 师：发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？生：没有发生变化，只是物体的视重发生了变化.师：为了加深同学们对完全失重的理解，我们看下面一个实验，仔细观察实验现象.课堂演示实验：取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动.生：观察到的现象是水并不从小孔中喷出，原因是水受到的重力完全用来提供水做自由落体运动的加速度了.师：现在大家就可以解释人站在台秤上，突然下蹲和站起时出现的现象了.课堂训练二：1.某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中A.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变B.此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大C.台秤的示数先增大后减小D.台秤的示数先减小后增大2.如图4－7－4所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B 为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点.当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为图4－7－4A.F=mgB.Mg<F<（M+m）gC.F=（M+m）gD.F>（M+m）g3.在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重力，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是A.读数偏大，表明装置加速上升B.读数偏小，表明装置减速下降C.读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动D.读数准确，表明装置匀速上升或下降小结：本节课是牛顿运动定律的具体应用，分别是两种特殊情况，一种是物体受合力为零时物体处于平衡状态时的分析，应该注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵活运用，另一种情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“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了（甚至消失了），地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化.即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小.当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系.超（失）重现象是指物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于（小于）重力的现象.“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向.课外训练：1.如图4－7－5所示，在原来匀速运动的升降机的水平地板上放一物体，受到一个伸长的弹簧的拉力作用，但仍能保持与升降机相对静止.现突然发现物体被弹簧拉动，则判定升降机的运动状态可能是图4－7－5A.加速上升B.加速下降C.减速上升D.减速下降2.质量为60 kg的人站在电梯内的台秤上，电梯从静止开始运动，台秤上的人注意到开始3 s 内台秤示数为528 N，接着8 s内台秤的示数为588 N，最后台秤示数增大到678 N，直到静止时台秤又恢复到588 N.试问电梯是上升还是下降？升降的总高度是多少？3.如图4－7－6所示，在一个盛水的容器中漂浮着一个物体，这时水面到达物体的某一位置.如将这个容器放在升降机中，在升降机以加速度a由静止开始向上匀加速直线上升的过程中，物体浸入水中的深浅如何变化？图4－7－6参考答案课堂训练一解析：物体受力如图4－7－3所示，水平方向有f =F cos θ，故D 正确.竖直方向有F N =F sin θ+G ，由于匀速运动，f =μF N =μ（F sin θ+G ），故选项B 正确.点评：要注意问题的多解性.图4－7－3答案：BD课堂训练二1.D 2.D 3.C课外训练1.BC2.下降 31.5 m3.解答：设漂浮物体的密度为ρ，体积为V ，浸入水中的体积为V ′，水的密度为ρ水. 当容器处于静止状态时V ′=水ρρV 当容器以加速度a 向上运动时，则有F 浮－mg =ma即设此时排开水的体积为V ″，则有ρ水（g +a ）V ″－ρgV =ρaV所以V ″=)()(a g a g V ++水ρρ=水ρρV ，所以V ″=V ′ 物体浸入深度不变.作业：教材第94页问题与练习.。