高一物理上冊必修1《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題二》教案
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
教學(xué)目標(biāo)：掌握超重失重特點(diǎn)及規(guī)律
教學(xué)重難點(diǎn)
掌握超重失重特點(diǎn)及規(guī)律
教學(xué)過程
一、課前自主學(xué)習(xí)
例1.如右圖，一個(gè)人質(zhì)量為m的人站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上，求以下幾種情況下人對(duì)體重計(jì)的壓力。
①人和電梯一同靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)。
②人隨電梯以加速度a勻加速上升時(shí)。
③人以加速度a勻減速下降時(shí)。
④人隨電梯以加速度a(a
⑤人隨電梯以加速度a(a
⑥人隨電梯以加速度g勻加速下降，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
1.超重：物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體的重力的現(xiàn)象，叫超重。
2.超重條件：物體具有豎直向上的加速度(或加速度分量)，它可能有兩種運(yùn)動(dòng)情況：向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng).
3.失重：物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受的重力的情況稱為失重現(xiàn)象。
4.失重條件：物體具有豎直向下的加速度(或加速度分量)，它可能有的兩種運(yùn)動(dòng)情況：向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng).
5.完全失重：物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?為零的這種狀態(tài)，叫做完全失重狀態(tài)。
6.完全失重的條件：物體具有豎直向下的加速度a，且加速度數(shù)值等于重力加速度即a=g。物體在運(yùn)動(dòng)過程中如果只受重力(地球引力)時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)。例自由落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)(平拋、斜拋、豎直上拋等)、繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船或空間站內(nèi)。
7.需要注意的是：
⑴超重時(shí)，物體的重力并不增加，物體失重時(shí)，其重力也并不減小。當(dāng)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，地球作用于物體的重力始終存在，且大小也無變化，即使是完全失重現(xiàn)象，物體的重力也沒有絲毫變大或變小.物體之所以表現(xiàn)出“超重”、“失重”現(xiàn)象，是由于物體在豎直方向上處于非平衡狀態(tài)，看起來物重好像有所增大或減小。
⑵“超重”、“失重”現(xiàn)象與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向和大小均無關(guān)，只決定于物體的加速度方向.
8.在完全失重狀態(tài)下，平常一切與重力有關(guān)的現(xiàn)象都完全消失，如單擺停擺，天平不能正常工作，液體不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)，也不能產(chǎn)生向上的浮力等。
在完全失重狀態(tài)下，原理跟重力有關(guān)的儀器、測量工具都不能用。例：水銀氣壓計(jì)、天平、連通器、體重計(jì)、鐘擺等。
9.在超重、失重狀態(tài)下，利用等效法，求物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?
質(zhì)量為m的物體，如果具有豎直向上的加速度分量，物體處于超重狀態(tài)，可以等效地認(rèn)為物體超重了，物體對(duì)支持物的壓力為。
質(zhì)量為m的物體，如果具有豎直向下的加速度分量，物體處于失重狀態(tài)，可以等效地認(rèn)為物體失重了，物體對(duì)支持物的壓力為。
例2.如圖所示，靜止于水平面上的傾角為θ的斜面A質(zhì)量為M，質(zhì)量為m的物體B沿斜面向下加速下滑，加速度大小為a，求水平面對(duì)斜面A的支持力。
解析：斜面體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，既不超重也不失重。
物體B具有豎直向下的加速度分量，處于失重狀態(tài)，且失重了，所以水平面對(duì)斜面的支持力為
例3.如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，其質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)。當(dāng)電磁鐵通電后，鐵片被吸引向上運(yùn)動(dòng)，在鐵片向上運(yùn)動(dòng)的過程中輕繩的拉力F的大小為( )
A.F =(M+ m)g B.mg < F < (M+m)g C.F < (M +m)g D.F > (M +m )g
解析：A、C處于靜止?fàn)顟B(tài)，既不超重也不失重。鐵片向上運(yùn)動(dòng)，是加速向上運(yùn)動(dòng)，鐵片處于超重狀態(tài)。所以輕繩的拉力大于系統(tǒng)的總重力。D正確。
例4.如圖所示，一質(zhì)量為m的人站在傾角為θ的自動(dòng)電梯上，電梯以加速度a加速度上升。求電梯對(duì)人的支持力和摩擦力。
解：人受力如圖所示，將加速度分解到水平方向和豎直方向。
高一物理上冊必修1《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題二》教案
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.理解共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的概念，能推導(dǎo)出共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件.
2.會(huì)用共點(diǎn)力平衡條件解決有關(guān)力的平衡問題.
3.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì).
4.進(jìn)一步熟練掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的方法和步驟.
過程與方法
1.培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力和實(shí)驗(yàn)觀察能力.
2.培養(yǎng)學(xué)生處理三力平衡問題時(shí)一題多解的能力.
3.引導(dǎo)幫助學(xué)生歸納總結(jié)發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及實(shí)質(zhì).
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.滲透“學(xué)以致用”的思想，有將物理知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)和生活實(shí)踐的意識(shí)，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問題.
2.培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
1.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件及應(yīng)用.
2.發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì).
教學(xué)難點(diǎn)
1.共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用.
2.超重、失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì).正確分析受力并恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用正交分解法.
教學(xué)過程
[新課導(dǎo)入]
師：上一節(jié)課中我們學(xué)習(xí)了用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的兩種方法，根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況和根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況.這一節(jié)我們繼續(xù)學(xué)習(xí)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題.
師：我們常見的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有哪些種類?
生：我們常見的運(yùn)動(dòng)有變速運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)，最常見的是物體靜止的情況.
師：如果物體受力平衡，那么物體的運(yùn)動(dòng)情況如何?
生：如果物體受力平衡的話，物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，這要看物體的初速度情況.
[新課教學(xué)]
一、共點(diǎn)力的平衡條件
師：那么共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是什么?
生：因?yàn)槲矬w處于平衡狀態(tài)時(shí)速度保持不變，所以加速度為零，根據(jù)牛頓第二定律得：物體所受合力為零.
師：同學(xué)們列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實(shí)例.
生1：懸掛在天花板上的吊燈，停止在路邊的汽車，放在地面上的講桌以及放在講桌上的黑板擦等等.
生2：豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體到達(dá)最高點(diǎn)的瞬間.
師：大家討論一下豎直上拋的物體到達(dá)最高點(diǎn)的瞬間是否處于平衡狀態(tài)，
學(xué)生討論，回答提問
生1：豎直上拋的最高點(diǎn)物體應(yīng)該處于平衡狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)物體速度為零.
生2：我不同意剛才那位同學(xué)的說法，物體處于平衡狀態(tài)指的是物體受合力為零的狀態(tài)，并不是物體運(yùn)動(dòng)速度為零的位置.處于豎直上拋?zhàn)罡唿c(diǎn)的物體只是在瞬間速度為零，它的速度立刻就會(huì)發(fā)生改變，所以不能認(rèn)為處于平衡狀態(tài).
師：剛才的同學(xué)分析得非常好，大家一定要區(qū)分到底是速度為零還是合外力為零時(shí)物體處于平衡狀態(tài)，經(jīng)過討論分析我們知道應(yīng)該是合外力為零時(shí)物體處于平衡狀態(tài).為了加深同學(xué)們對(duì)這個(gè)問題的理解，我們通過一個(gè)例子來進(jìn)一步探究物體的平衡是怎樣進(jìn)行研究的，
多媒體投影課本中的例題、三角形的懸掛結(jié)構(gòu)及其理想化模型
師：輕質(zhì)細(xì)繩中的受力特點(diǎn)是什么?
生：輕質(zhì)細(xì)繩中的受力特點(diǎn)是兩端受力大小相等，內(nèi)部張力處處相等.
師：節(jié)點(diǎn)O的受力特點(diǎn)是什么?
生：節(jié)點(diǎn)O的受力特點(diǎn)是一理想化模型，所受合外力為零.
師：我們分析的依據(jù)是什么?
生：上面的分析借助牛頓第二定律進(jìn)行，是牛頓第二定律中合力等于零的特殊情況.
師：同學(xué)們把具體的解答過程寫出來.
投影學(xué)生的解答過程
解答：如圖4—7—1所示,F1、F2、F3三個(gè)力的合力為零，表示這三個(gè)力在x方向的分矢量之和及y軸方向的分矢量之和也都為零，也 就是：
F2一Flcos?=0
師：在這個(gè)同學(xué)解題的過程中，他采用的是什么方法?
生：正交分解法：將其中任意一個(gè)力沿其余兩個(gè)力的作用線進(jìn)行分解，其分力必然與其余兩個(gè)力大小相等.
師：除了這種方法之外，還有沒有其他的方法?
生1：可以用力的合成法，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等，方向相反.
生2：也可以用三角形法，將其中任意兩個(gè)力進(jìn)行平移，使三個(gè)力首尾依次連接起來，應(yīng)構(gòu)成一閉合三角形.
師：總結(jié)：處理多個(gè)力平衡的方法有很多，其中最常見的就是剛才幾位同學(xué)分析的這三種方法，即正交分解法、力的合成法和三角形定則.這幾種方法到底采用哪一種方法進(jìn)行分析就要看具體的題目，在實(shí)際操作的過程中大家可以靈活掌握.
二、超重和失重
(學(xué)生實(shí)驗(yàn))
一位同學(xué)甲站在體重計(jì)上靜止，另一位同學(xué)說出體重計(jì)的示數(shù).注意觀察接下來的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析原因
師：甲突然下蹲時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)是否變化?怎樣變化?
生：體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變小了.
師：甲突然站起時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)是否變化?怎樣變化?
生：體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變大.
師：當(dāng)人下蹲和突然站起的過程中人受到的重力并沒有發(fā)生變化，為什么體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化呢?
生：這是因?yàn)楫?dāng)人靜止在體重計(jì)上時(shí)，人處于受力平衡狀態(tài)，重力和體重計(jì)對(duì)人的支持力相等，而實(shí)際上體重計(jì)測量的是人對(duì)體重計(jì)的壓力，在這種靜止的情況下，壓力的大小是等于重力的.而當(dāng)人在體重計(jì)上下蹲或突然站起的過程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，也就是說產(chǎn)生了加速度，此時(shí)人受力不再平衡，壓力的大小不再等于重力，所以體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化.
這位同學(xué)分析得非常好，我們把物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦凶鑫矬w的視重，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，視重就不再等于物體的重力，而是比重力大或小.大家再看這樣一個(gè)問題：
多媒體投影例題：人站在電梯中，人的質(zhì)量為m.如果當(dāng)電梯以加速度。加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力為多大?
學(xué)生思考解答
生1：選取人作為研究對(duì)象，分析人的受力情況：人受到兩個(gè)力的作用，分別是人的重力和電梯地板對(duì)人的支持力.由于地板對(duì)人的支持力與人對(duì)地板的壓力是一對(duì)作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，只要求出地板對(duì)人的支持力就可以求出人對(duì)地板的壓力.
生2：取向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律寫出支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程F—G=ma，由此可得：F=G+ma=m(g+a)人對(duì)地板的壓力F與地板對(duì)人的支持力大小相等，即F’=m(g+a)由于m(g+a)>mg，所以當(dāng)電梯加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力比人的重力大.
師：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體受到的重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象.物體處于超重現(xiàn)象時(shí)物體的加速度方向如何呢?
生：物體的加速度方向向上.
師：當(dāng)物體的加速度方向向上時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的?
生：應(yīng)該是加速上升.
師：大家看這樣一個(gè)問題：
投影展示：人以加速度a減速下降，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
學(xué)生討論回答
生1：此時(shí)人對(duì)地板的壓力也是大于重力的，壓力大小是：F=m(g+a).
生2：加速度向上時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為兩種情況，即加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下.
師：大家再看這樣幾個(gè)問題：
(投影展示)
1.人以加速度A加速向下運(yùn)動(dòng)，這時(shí)人對(duì)地板的壓力多大?
2.人隨電梯以加速度。減速上升，人對(duì)地板的壓力為多大?
3.人隨電梯向下的加速度a=g，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
師：這幾種情況物體對(duì)地板的壓力與物體的重力相比較哪一個(gè)大?
生：應(yīng)該是物體的重力大于物體對(duì)地板的壓力.
師：結(jié)合超重的定義方法，這一種現(xiàn)象應(yīng)該稱為什么現(xiàn)象?
生：應(yīng)該稱為失重現(xiàn)象.當(dāng)物體對(duì)支持物的壓力和對(duì)懸掛物的拉力小于物體重力的現(xiàn)象稱為失重.
師：第三種情況中人對(duì)地板的壓力大小是多少?
生：應(yīng)該是零.
師：我們把這種現(xiàn)象叫做完全失重，完全失重狀態(tài)下物體的加速度等于重力加速度g.
師：發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時(shí)，物體實(shí)際受的重力是否發(fā)生了變化?
生：沒有發(fā)生變化，只是物體的視重發(fā)生了變化.
師：為了加深同學(xué)們對(duì)完全失重的理解，我們看下面一下實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
課堂演示實(shí)驗(yàn)：取一裝滿水的塑料瓶，在靠近底部的側(cè)面打一小孔，讓其做自由落體運(yùn)動(dòng).
生：觀察到的現(xiàn)象是水并不從小孔中噴出，原因是水受到的重力完全用來提供水做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度了.
師：現(xiàn)在大家就可以解釋人站在臺(tái)秤上，突然下蹲和站起時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象了.
[課堂訓(xùn)練]
1.某人站在臺(tái)秤的底板上，當(dāng)他向下蹲的過程中…………………………( )
A.由于臺(tái)秤的示數(shù)等于人的重力，此人向下蹲的過程中他的重力不變，所以臺(tái)秤的示數(shù)也不變
B.此人向下蹲的過程中，臺(tái)秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以臺(tái)秤的示數(shù)將增大
C.臺(tái)秤的示數(shù)先增大后減小
D.臺(tái)秤的示數(shù)先減小后增大
答案：D
2.如圖4—7，4所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn).當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為( )
A.F：mg B.Mg
C.F：(M+m)g D.F>(M+m)g
答案：D
3.在一個(gè)封閉裝置中，用彈簧秤稱一物體的重力，根據(jù)讀數(shù)與實(shí)際重力之間的關(guān)系，以下說法中正確的是……………………………………………………( )
A.讀數(shù)偏大，表明裝置加速上升
B.讀數(shù)偏小，表明裝置減速下降
C.讀數(shù)為零，表明裝置運(yùn)動(dòng)加速度等于重力加速度，但無法判斷是向上還是向下運(yùn)動(dòng)
D.讀數(shù)準(zhǔn)確，表明裝置勻速上升或下降
答案：C
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例1.如右圖，一個(gè)人質(zhì)量為m的人站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上，求以下幾種情況下人對(duì)體重計(jì)的壓力。
①人和電梯一同靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)。
②人隨電梯以加速度a勻加速上升時(shí)。
③人以加速度a勻減速下降時(shí)。
④人隨電梯以加速度a(a
⑤人隨電梯以加速度a(a
⑥人隨電梯以加速度g勻加速下降，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
1.超重：物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體的重力的現(xiàn)象，叫超重。
2.超重條件：物體具有豎直向上的加速度(或加速度分量)，它可能有兩種運(yùn)動(dòng)情況：向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng).
3.失重：物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受的重力的情況稱為失重現(xiàn)象。
4.失重條件：物體具有豎直向下的加速度(或加速度分量)，它可能有的兩種運(yùn)動(dòng)情況：向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng).
5.完全失重：物體對(duì)水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?為零的這種狀態(tài)，叫做完全失重狀態(tài)。
6.完全失重的條件：物體具有豎直向下的加速度a，且加速度數(shù)值等于重力加速度即a=g。物體在運(yùn)動(dòng)過程中如果只受重力(地球引力)時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)。例自由落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)(平拋、斜拋、豎直上拋等)、繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船或空間站內(nèi)。
7.需要注意的是：
⑴超重時(shí)，物體的重力并不增加，物體失重時(shí)，其重力也并不減小。當(dāng)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，地球作用于物體的重力始終存在，且大小也無變化，即使是完全失重現(xiàn)象，物體的重力也沒有絲毫變大或變小.物體之所以表現(xiàn)出“超重”、“失重”現(xiàn)象，是由于物體在豎直方向上處于非平衡狀態(tài)，看起來物重好像有所增大或減小。
⑵“超重”、“失重”現(xiàn)象與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向和大小均無關(guān)，只決定于物體的加速度方向.
8.在完全失重狀態(tài)下，平常一切與重力有關(guān)的現(xiàn)象都完全消失，如單擺停擺，天平不能正常工作，液體不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)，也不能產(chǎn)生向上的浮力等。
在完全失重狀態(tài)下，原理跟重力有關(guān)的儀器、測量工具都不能用。例：水銀氣壓計(jì)、天平、連通器、體重計(jì)、鐘擺等。
9.在超重、失重狀態(tài)下，利用等效法，求物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?
質(zhì)量為m的物體，如果具有豎直向上的加速度分量，物體處于超重狀態(tài)，可以等效地認(rèn)為物體超重了，物體對(duì)支持物的壓力為。
質(zhì)量為m的物體，如果具有豎直向下的加速度分量，物體處于失重狀態(tài)，可以等效地認(rèn)為物體失重了，物體對(duì)支持物的壓力為。
例2.如圖所示，靜止于水平面上的傾角為θ的斜面A質(zhì)量為M，質(zhì)量為m的物體B沿斜面向下加速下滑，加速度大小為a，求水平面對(duì)斜面A的支持力。
解析：斜面體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，既不超重也不失重。
物體B具有豎直向下的加速度分量，處于失重狀態(tài)，且失重了，所以水平面對(duì)斜面的支持力為
例3.如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，其質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)。當(dāng)電磁鐵通電后，鐵片被吸引向上運(yùn)動(dòng)，在鐵片向上運(yùn)動(dòng)的過程中輕繩的拉力F的大小為( )
A.F =(M+ m)g B.mg < F < (M+m)g C.F < (M +m)g D.F > (M +m )g
解析：A、C處于靜止?fàn)顟B(tài)，既不超重也不失重。鐵片向上運(yùn)動(dòng)，是加速向上運(yùn)動(dòng)，鐵片處于超重狀態(tài)。所以輕繩的拉力大于系統(tǒng)的總重力。D正確。
例4.如圖所示，一質(zhì)量為m的人站在傾角為θ的自動(dòng)電梯上，電梯以加速度a加速度上升。求電梯對(duì)人的支持力和摩擦力。
解：人受力如圖所示，將加速度分解到水平方向和豎直方向。
高一物理上冊必修1《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題二》教案
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.理解共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的概念，能推導(dǎo)出共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件.
2.會(huì)用共點(diǎn)力平衡條件解決有關(guān)力的平衡問題.
3.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì).
4.進(jìn)一步熟練掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的方法和步驟.
過程與方法
1.培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力和實(shí)驗(yàn)觀察能力.
2.培養(yǎng)學(xué)生處理三力平衡問題時(shí)一題多解的能力.
3.引導(dǎo)幫助學(xué)生歸納總結(jié)發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及實(shí)質(zhì).
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.滲透“學(xué)以致用”的思想，有將物理知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)和生活實(shí)踐的意識(shí)，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問題.
2.培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
1.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件及應(yīng)用.
2.發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì).
教學(xué)難點(diǎn)
1.共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用.
2.超重、失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì).正確分析受力并恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用正交分解法.
教學(xué)過程
[新課導(dǎo)入]
師：上一節(jié)課中我們學(xué)習(xí)了用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的兩種方法，根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況和根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況.這一節(jié)我們繼續(xù)學(xué)習(xí)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題.
師：我們常見的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有哪些種類?
生：我們常見的運(yùn)動(dòng)有變速運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)，最常見的是物體靜止的情況.
師：如果物體受力平衡，那么物體的運(yùn)動(dòng)情況如何?
生：如果物體受力平衡的話，物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，這要看物體的初速度情況.
[新課教學(xué)]
一、共點(diǎn)力的平衡條件
師：那么共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是什么?
生：因?yàn)槲矬w處于平衡狀態(tài)時(shí)速度保持不變，所以加速度為零，根據(jù)牛頓第二定律得：物體所受合力為零.
師：同學(xué)們列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實(shí)例.
生1：懸掛在天花板上的吊燈，停止在路邊的汽車，放在地面上的講桌以及放在講桌上的黑板擦等等.
生2：豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體到達(dá)最高點(diǎn)的瞬間.
師：大家討論一下豎直上拋的物體到達(dá)最高點(diǎn)的瞬間是否處于平衡狀態(tài)，
學(xué)生討論，回答提問
生1：豎直上拋的最高點(diǎn)物體應(yīng)該處于平衡狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)物體速度為零.
生2：我不同意剛才那位同學(xué)的說法，物體處于平衡狀態(tài)指的是物體受合力為零的狀態(tài)，并不是物體運(yùn)動(dòng)速度為零的位置.處于豎直上拋?zhàn)罡唿c(diǎn)的物體只是在瞬間速度為零，它的速度立刻就會(huì)發(fā)生改變，所以不能認(rèn)為處于平衡狀態(tài).
師：剛才的同學(xué)分析得非常好，大家一定要區(qū)分到底是速度為零還是合外力為零時(shí)物體處于平衡狀態(tài)，經(jīng)過討論分析我們知道應(yīng)該是合外力為零時(shí)物體處于平衡狀態(tài).為了加深同學(xué)們對(duì)這個(gè)問題的理解，我們通過一個(gè)例子來進(jìn)一步探究物體的平衡是怎樣進(jìn)行研究的，
多媒體投影課本中的例題、三角形的懸掛結(jié)構(gòu)及其理想化模型
師：輕質(zhì)細(xì)繩中的受力特點(diǎn)是什么?
生：輕質(zhì)細(xì)繩中的受力特點(diǎn)是兩端受力大小相等，內(nèi)部張力處處相等.
師：節(jié)點(diǎn)O的受力特點(diǎn)是什么?
生：節(jié)點(diǎn)O的受力特點(diǎn)是一理想化模型，所受合外力為零.
師：我們分析的依據(jù)是什么?
生：上面的分析借助牛頓第二定律進(jìn)行，是牛頓第二定律中合力等于零的特殊情況.
師：同學(xué)們把具體的解答過程寫出來.
投影學(xué)生的解答過程
解答：如圖4—7—1所示,F1、F2、F3三個(gè)力的合力為零，表示這三個(gè)力在x方向的分矢量之和及y軸方向的分矢量之和也都為零，也 就是：
F2一Flcos?=0
師：在這個(gè)同學(xué)解題的過程中，他采用的是什么方法?
生：正交分解法：將其中任意一個(gè)力沿其余兩個(gè)力的作用線進(jìn)行分解，其分力必然與其余兩個(gè)力大小相等.
師：除了這種方法之外，還有沒有其他的方法?
生1：可以用力的合成法，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等，方向相反.
生2：也可以用三角形法，將其中任意兩個(gè)力進(jìn)行平移，使三個(gè)力首尾依次連接起來，應(yīng)構(gòu)成一閉合三角形.
師：總結(jié)：處理多個(gè)力平衡的方法有很多，其中最常見的就是剛才幾位同學(xué)分析的這三種方法，即正交分解法、力的合成法和三角形定則.這幾種方法到底采用哪一種方法進(jìn)行分析就要看具體的題目，在實(shí)際操作的過程中大家可以靈活掌握.
二、超重和失重
(學(xué)生實(shí)驗(yàn))
一位同學(xué)甲站在體重計(jì)上靜止，另一位同學(xué)說出體重計(jì)的示數(shù).注意觀察接下來的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析原因
師：甲突然下蹲時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)是否變化?怎樣變化?
生：體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變小了.
師：甲突然站起時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)是否變化?怎樣變化?
生：體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變大.
師：當(dāng)人下蹲和突然站起的過程中人受到的重力并沒有發(fā)生變化，為什么體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化呢?
生：這是因?yàn)楫?dāng)人靜止在體重計(jì)上時(shí)，人處于受力平衡狀態(tài)，重力和體重計(jì)對(duì)人的支持力相等，而實(shí)際上體重計(jì)測量的是人對(duì)體重計(jì)的壓力，在這種靜止的情況下，壓力的大小是等于重力的.而當(dāng)人在體重計(jì)上下蹲或突然站起的過程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，也就是說產(chǎn)生了加速度，此時(shí)人受力不再平衡，壓力的大小不再等于重力，所以體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化.
這位同學(xué)分析得非常好，我們把物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦凶鑫矬w的視重，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，視重就不再等于物體的重力，而是比重力大或小.大家再看這樣一個(gè)問題：
多媒體投影例題：人站在電梯中，人的質(zhì)量為m.如果當(dāng)電梯以加速度。加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力為多大?
學(xué)生思考解答
生1：選取人作為研究對(duì)象，分析人的受力情況：人受到兩個(gè)力的作用，分別是人的重力和電梯地板對(duì)人的支持力.由于地板對(duì)人的支持力與人對(duì)地板的壓力是一對(duì)作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，只要求出地板對(duì)人的支持力就可以求出人對(duì)地板的壓力.
生2：取向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律寫出支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程F—G=ma，由此可得：F=G+ma=m(g+a)人對(duì)地板的壓力F與地板對(duì)人的支持力大小相等，即F’=m(g+a)由于m(g+a)>mg，所以當(dāng)電梯加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力比人的重力大.
師：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體受到的重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象.物體處于超重現(xiàn)象時(shí)物體的加速度方向如何呢?
生：物體的加速度方向向上.
師：當(dāng)物體的加速度方向向上時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的?
生：應(yīng)該是加速上升.
師：大家看這樣一個(gè)問題：
投影展示：人以加速度a減速下降，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
學(xué)生討論回答
生1：此時(shí)人對(duì)地板的壓力也是大于重力的，壓力大小是：F=m(g+a).
生2：加速度向上時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為兩種情況，即加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下.
師：大家再看這樣幾個(gè)問題：
(投影展示)
1.人以加速度A加速向下運(yùn)動(dòng)，這時(shí)人對(duì)地板的壓力多大?
2.人隨電梯以加速度。減速上升，人對(duì)地板的壓力為多大?
3.人隨電梯向下的加速度a=g，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
師：這幾種情況物體對(duì)地板的壓力與物體的重力相比較哪一個(gè)大?
生：應(yīng)該是物體的重力大于物體對(duì)地板的壓力.
師：結(jié)合超重的定義方法，這一種現(xiàn)象應(yīng)該稱為什么現(xiàn)象?
生：應(yīng)該稱為失重現(xiàn)象.當(dāng)物體對(duì)支持物的壓力和對(duì)懸掛物的拉力小于物體重力的現(xiàn)象稱為失重.
師：第三種情況中人對(duì)地板的壓力大小是多少?
生：應(yīng)該是零.
師：我們把這種現(xiàn)象叫做完全失重，完全失重狀態(tài)下物體的加速度等于重力加速度g.
師：發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時(shí)，物體實(shí)際受的重力是否發(fā)生了變化?
生：沒有發(fā)生變化，只是物體的視重發(fā)生了變化.
師：為了加深同學(xué)們對(duì)完全失重的理解，我們看下面一下實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
課堂演示實(shí)驗(yàn)：取一裝滿水的塑料瓶，在靠近底部的側(cè)面打一小孔，讓其做自由落體運(yùn)動(dòng).
生：觀察到的現(xiàn)象是水并不從小孔中噴出，原因是水受到的重力完全用來提供水做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度了.
師：現(xiàn)在大家就可以解釋人站在臺(tái)秤上，突然下蹲和站起時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象了.
[課堂訓(xùn)練]
1.某人站在臺(tái)秤的底板上，當(dāng)他向下蹲的過程中…………………………( )
A.由于臺(tái)秤的示數(shù)等于人的重力，此人向下蹲的過程中他的重力不變，所以臺(tái)秤的示數(shù)也不變
B.此人向下蹲的過程中，臺(tái)秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以臺(tái)秤的示數(shù)將增大
C.臺(tái)秤的示數(shù)先增大后減小
D.臺(tái)秤的示數(shù)先減小后增大
答案：D
2.如圖4—7，4所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn).當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為( )
A.F：mg B.Mg
C.F：(M+m)g D.F>(M+m)g
答案：D
3.在一個(gè)封閉裝置中，用彈簧秤稱一物體的重力，根據(jù)讀數(shù)與實(shí)際重力之間的關(guān)系，以下說法中正確的是……………………………………………………( )
A.讀數(shù)偏大，表明裝置加速上升
B.讀數(shù)偏小，表明裝置減速下降
C.讀數(shù)為零，表明裝置運(yùn)動(dòng)加速度等于重力加速度，但無法判斷是向上還是向下運(yùn)動(dòng)
D.讀數(shù)準(zhǔn)確，表明裝置勻速上升或下降
答案：C
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