《超重与失重》延伸与拓展论文

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《超重与失重》的延伸与拓展
中图分类号:g632 文献标识码:a 文章编号:1002-7661(2012)22-314-01
在科技迅猛发展,知识日新月异,科技竞争日益激烈的今天,
大多数教育人士已经普遍认识到,能力的高低在一定程度上,表现
为掌握方法的多少和熟练程度。

因此,物理教学中既应该让学生掌
握物理学的概念和规律,更应该让学生重视科学的态度和科学的方
法。

以下内容是在学生学习了“超重与失重”知识后,我对该部分
知识点进行的延伸与拓展应用。

在一般情况下,物体的重力大小和方向可以认为是不变的,跟
物体所处的运动状态无关,我们叫做实重,大小为mg,方向竖直向
下。

用弹簧秤称物体的重力的时,其读数跟物体的运动状态有关,
弹簧秤的读数叫做视重。

当物体静止或匀速直线运动时,视重等于
实重,为mg;当其具有竖直向上方向的加速度a时(加速上升或减
速下降),视重大于实重的现象叫做超重,此时视重等于m(g+a)
(由牛顿第二定律可得);当物体具有竖直向下方向的加速度a时
(加速下降或减速上升),视重小于实重的现象叫做失重,此时视
重等于m(g-a);当物体做自由落体运动时,视重等于零的现象叫
做完全失重。

下面我从几个例题出发,突出强调方法的重要性。

例1:质量为m的物块放在升降机内倾角为β的斜面上,随升降
机一起以大小为a的加速度向上加速运动。

求:此时物块对斜面体
的压力和静摩擦力。

解法一:常规解法
对物体m进行受力分析。

如图所示,物体受到三个力的作用,分别是重力g、支持力n和摩擦力f。

应用正交分解法。

将加速度分解到平行于斜面和垂直于斜面的方向上。

然后再将重力也分解到这两个方向上。

根据牛顿第二定律列方程:
n-gcosβ=macosβ(1)
f-gsinβ=masinβ(2)
由(1)(2)分别解得n=mgcosβ+macosβ=m(g+a)cosβ
f= mgsinβ+masinβ=m(g+a)sinβ
解法二:“视重”法
当升降机静止时,利用平衡条件列方程解得物块对斜面体的压力值为mgcosβ,静摩擦力则为mgsinβ。

当升降机以加速度a向上加速运动时,物体m处于超重状态,物体的“视重”
为m(g+a),我们只要将升降机静止时得出的结论中的mg全部用m(g+a)代替就可以了。

所以本题中的物体对斜面体的压力值为m(g+a)cosβ,静摩擦力的值为m(g+a)sinβ。

通过比较上述两种解法,可以看出“视重”法更具有优势,所以老师要善于总结方法,解放学生的思维,让学习更加轻松。

例2:质量为m、倾角为θ的斜面体静止在水平面上,质量为m
的物块在斜面上以加速度a加速下滑,则此时斜面体对地面的压力为多少?
分析:如果用常规解法,应该先对物体m 进行受力分析,根据牛顿第二定律列方程求解。

再对物体m进行受力分析,再根据物体平衡条件列方程求解。

但如果应用“视重”法,则可以一口报出结果,解法如下。

解析:我们知道当物块静止于斜面体上时,斜面体对地面的压力值为mg+mg。

当物体m以加速度a加速下滑时,就意味着物体m 失重,物体m在竖直方向上失去了多少呢?为masinθ。

而物体m 在竖直方向上没有加速度,所以物体m并没有失重。

因此,斜面体对地面的压力大小为n=mg+m(g- asinθ)。

我们还可以这样理解:当物块静止于斜面体上时,斜面体对地面的压力值为mg+mg,当物体m有沿斜面向下的加速度a时,物体m失重,物体的“视重”为m(g- asinθ);而物体m在竖直方向上没有加速度,所以物体m的“视重”就等于自身的重力为mg,所以此时斜面体对地面的压力为n=mg+m(g- asinθ)。

例3:如图所示,质量为m的支架放在水平地面上,在支架的竖直杆上套有一个质量为m的圆环,该圆环从静止开始匀加速下降,加速度为a,则支架对地面的压力为多大?
解析:当小环静止时,把小环和支架作为整体研究,对整体进行受力分析得到支架对地面的压力为mg+mg。

当小环以加速度a加速下滑时,小环处于失重状态,小环的“视重”为m(g-a)。


以支架对地面的压力为n=mg+m(g-a)
通过这节课的教学,我觉得作为一名物理老师,我们不仅要指导学生记住定理、定律的内容和公式还要让学生记住典型的解题方法,似是而非、似非而是的例子,特别有用的二次结论,甚至三次结论,这样可以提高解题速度。

要求学生应自觉编织知识网络,自己总结,强化用已学知识解决未学问题,再进一步提高到用新学知识解决未学问题。

学生应该掌握各种学习方法,将知识最大化地转化为能力。