人生要敢于理解挑戰(zhàn)，經(jīng)受得起挑戰(zhàn)的人才能夠領(lǐng)悟人生非凡的真諦，才能夠?qū)崿F(xiàn)自我無限的超越，才能夠創(chuàng)造魅力永恒的價(jià)值。以下是高一頻道為你整理的《人教版高一年級(jí)物理下冊(cè)學(xué)案》，希望你不負(fù)時(shí)光，努力向前，加油！
【一】
知識(shí)與技能
1.掌握共點(diǎn)力的平衡條件，會(huì)用來解決有關(guān)平衡問題.
2.知道超重和失重的概念，知道超重和失重產(chǎn)生的條件.
過程與方法
1.通過運(yùn)用牛頓定律解決平衡問題和超重、失重問題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的思維意識(shí).
2.通過體驗(yàn)電梯內(nèi)的超、失重現(xiàn)象和觀察分析體重計(jì)上的下蹲過程中的現(xiàn)象，體會(huì)物理學(xué)的研究方法.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過搜集航天器中的超、失重現(xiàn)象，了解我國(guó)航天科技的成就，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和提高對(duì)科學(xué)知識(shí)的興趣.
教學(xué)重點(diǎn)
1.共點(diǎn)力作用下物體的平衡.
2.超重和失重.
教學(xué)難點(diǎn)
超重和失重.
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
師生共同回憶：（教師主要設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生積極思考，開啟思維之門）
1.力的正交分解法.
力合成的平行四邊形定則.
2.牛頓第二定律：F=ma,特點(diǎn)用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)
一、共點(diǎn)力的平衡條件
桌上的書、屋頂?shù)臒?，雖然都受到力的作用，但都保持靜止.火車車廂受到重力、支持力、牽引力、阻力作用，但仍可能做勻速直線運(yùn)動(dòng).
如果一個(gè)物體在力的作用下保持靜止或勻速直線狀態(tài)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài).（教師要將問題具體化，條理分明，語言精練）
問題1：處于平衡狀態(tài)的物體有什么特點(diǎn)？物體若受多個(gè)共點(diǎn)力保持平衡，應(yīng)滿足什么條件？
討論：（1）處于平衡狀態(tài)的物體，其狀態(tài)不發(fā)生變化，加速度為0.
（2）根據(jù)牛頓第二定律F=ma,當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，加速度為0，因而物體所受的合外力F=0.
結(jié)論：共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為0.
問題2：若一個(gè)物體受三個(gè)力而處于平衡狀態(tài)，則其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力間滿足怎樣的關(guān)系？
這個(gè)結(jié)論是否可以推廣到多個(gè)力的平衡？
討論：三個(gè)力平衡，合外力為零，則其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力必定大小相等、方向相反.推廣到多個(gè)力的平衡，若物體受多個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，則這些力中的某一個(gè)力一定與其余力的合力大小相等、方向相反.
例1課件展示教材中例題、三角形懸掛結(jié)構(gòu)及其理想化模型.
懸掛路燈的一種三角形結(jié)構(gòu)用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)F1、F2的大小與θ角有什么關(guān)系？
圖4-7-1圖4-7-2
學(xué)生交流討論，并寫出規(guī)范解題過程(.
應(yīng)用拓展：根據(jù)解題結(jié)果，在此類路燈等的安裝過程中應(yīng)該注意哪些問題？
討論交流：由公式看出當(dāng)θ很小時(shí)，sinθ和tanθ都接近0，F(xiàn)1、F2就會(huì)很大.對(duì)材料強(qiáng)度要求很高，所以鋼索的固定點(diǎn)A不能距B太近.但A點(diǎn)過高則材料消耗過多.所以要結(jié)合具用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)體情況適當(dāng)選擇θ角.
若利用推論“三個(gè)力平衡，則某一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小相等、方向相反”解題，則該題如何解決
解析：由平衡條件F1、F2的合力與F3等大反向，即
F=F3=G
由力的矢量三角形的邊角關(guān)系
F1=
F2=.
總結(jié)：物體受到三個(gè)共點(diǎn)力而處于平衡狀態(tài)，利用推論：任兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向，結(jié)合力的合成的平行四邊形定則可使解題更加簡(jiǎn)潔明了.受三個(gè)以上共點(diǎn)力平衡時(shí)多用正交分解法和力的獨(dú)用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)立作用原理解題.
二、超重和失重（教師以具體例子設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生思考，獲得物理概念，以避免“填鴨式”）
例2如圖4-7-3，人的質(zhì)量為m，當(dāng)電梯以加速度a加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力F′是多大？
圖4-7-3電梯啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)怎樣變化？
分析：人受到兩個(gè)力：重力G和電梯地板的支持力F.地板對(duì)人的支持力F與人對(duì)地板的壓力F′是一對(duì)作用力反作用力.根據(jù)牛頓第三定律，只要求出F就可知道F′.
電梯靜止時(shí)，地板對(duì)人的支持力F與人所受的重力G相等，都等于mg.當(dāng)電梯加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，這兩個(gè)力還相等嗎？
根據(jù)牛頓定律列出方程，找出幾個(gè)力用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)之間及它們與加速度之間的關(guān)系，這個(gè)問題就解決了.
解析：取向上的方向?yàn)檎较?，根?jù)牛頓第二定律寫出關(guān)于支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程.
F-G=ma
F=G+用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)ma
F=m(g+a)
人對(duì)地板的壓力F′與地板對(duì)人的支持力F的大小相等，即F′=m(g+a).[來源:Zxxk.Com]
討論：當(dāng)電梯加速上升（或減速下降）時(shí),a>0,m(g+a)>mg,人對(duì)地板的壓力比人受到的重力大.
超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象.
超重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向上的加速度，即做加速上升或減速下降運(yùn)動(dòng).
當(dāng)電梯加速下降（或減速上升）時(shí)，加速度向下,a<0,m(g+a)[來源:Z|xx|k.Com]
失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象.
失重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向下的加速度，即做加速下降或減速上升運(yùn)動(dòng).
如果物體以大小等于g的加速度豎直下落，則m(g+a)=0，物體對(duì)支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有重力作用，這用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)種狀態(tài)是完全失重狀態(tài).
特別提示：（1）當(dāng)系統(tǒng)中的一部分物體具有向上（或向下）的加速度時(shí)，它對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┮矔?huì)大于（或小于）系統(tǒng)的重力，這種現(xiàn)象稱為部分超（或失）重現(xiàn)象.
（2）物體在超重和失重過程中所受到的重力并沒有變化，變化的只是重力產(chǎn)生的作用效果.物體具用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)有向上的加速度時(shí)，它的重力產(chǎn)生的效果加強(qiáng)，這就是超重；當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，它的重力的作用效果減弱，這就是失重；當(dāng)物體具有向下的大小為g的加速度時(shí)，重力產(chǎn)生的效果完全消失，這就是完全失重現(xiàn)象.
做一做
人站在體重計(jì)上，分別下蹲或起立時(shí)，觀察體重計(jì)示數(shù)的變化情況，并解釋這種現(xiàn)象.
觀察與描述
課堂訓(xùn)練（教師通過具體例子，層層設(shè)問，多方面，不斷激發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力）
彈簧上掛著一用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數(shù)各為多少？（取g=10m/s2）
（1）以v=5m/s速度勻速下降.
（2）以a=5m/s2的加速度豎直加速上升.
（3）以a=5m/s2的加速度豎直加速下降.
（4）以重力加速度g豎直減速上升.
解析：對(duì)物體受力分析，
（1）勻速下降時(shí)，由平衡條件得F=mg=10N.
(2)以向上為正方向，由牛頓第二定律
F-用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)mg=maF=m(g+a)=15N.
(3)取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律
mg-F=maF=m(g-a)=5N.
（4）取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律
mg-F=mgF=0N
處于完全失重狀態(tài).
下蹲前，體重計(jì)的示數(shù)等于人的重力；剛開始下蹲時(shí)，體重計(jì)示數(shù)減?。辉谙露捉Y(jié)束時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)又增加到大于人的重力.后下蹲完成后,體重計(jì)的示數(shù)再次與人的重力相等.
站立過程中，開始時(shí)體重計(jì)示數(shù)大于人所受到的重力.然后體重計(jì)示數(shù)再減小，小于人所受到的重力.后穩(wěn)定時(shí)，體重計(jì)示數(shù)再次與人的重力相等.
討論交流
下蹲前，人處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力和人受到的支持力是一對(duì)平衡力，大小相等、方向相反，人對(duì)體重計(jì)的壓力與人受到的支持力是作用力反作用力，故體重計(jì)示數(shù)與重力相等；剛開始下蹲時(shí)，人的重心具有向下的加速度而處于失重狀態(tài)，因而人對(duì)體重計(jì)的壓力小于人本身的重力，體重計(jì)示數(shù)減??；下降到一定階段后人重心必然要減速下降，具有向上的加速度而處于超重狀態(tài)，對(duì)體重計(jì)的壓力大于人本身的重力.因而體重計(jì)的示數(shù)大于本身的重力；當(dāng)人完全靜止時(shí)，又處于平衡狀態(tài)，而示數(shù)等于重力.
站立過程開始時(shí)，人的重心向上加速，具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故示數(shù)大于人的重力；站到某一程度，重心又開始做向上的減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，此時(shí)示數(shù)小于人的重力.
拓展深化：完全失重狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，天平不能再通過正常的操作而測(cè)量物體的質(zhì)量；浸在液體中的物體不再受到浮力的作用；液柱也不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等.（讓問題意識(shí)貫穿教師與學(xué)生的教與學(xué)中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，深度思考，增強(qiáng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力?。?BR> 板書設(shè)計(jì)
用牛頓定律解決問題（二）
1.平衡狀態(tài)：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)[來源:Z_xx_k.Com]
共點(diǎn)力的平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為0
2.超重和失重
（1）超重：物體具有豎直向上的加速度時(shí)，對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象
（2）失重：物體具有豎直向下的加速度時(shí)，對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象。
【二】
1、知識(shí)與技能
（1）理解功率的定義及額定功率與實(shí)際功率的定義；
（2）P=w/t，P=Fv的運(yùn)用。
2、過程與方法
（1）P=w/t通常指平均功率，為瞬時(shí)功率；
（2）P=Fv，分析汽車的啟動(dòng)，注意知識(shí)的遷移。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：感知功率在生活中的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價(jià)值觀。
教學(xué)重點(diǎn)：理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計(jì)算公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。
教學(xué)難點(diǎn)：正確區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。
教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。
教學(xué)工具：投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件。
教學(xué)過程：
第三節(jié)功率
(一)新課導(dǎo)入
在學(xué)習(xí)了功之后，我們來回憶一下這樣的問題：力對(duì)物體所做的功的求解公式是什么?
功的定義式是：W＝F·L·cosa。
一臺(tái)起重機(jī)在1min內(nèi)把lt重的貨物勻速提到預(yù)定的高度；另一臺(tái)起重機(jī)在30s內(nèi)把1t貨物勻速提到相同的高度。這兩臺(tái)起重機(jī)做的功是不是一樣呢?
兩臺(tái)起重機(jī)對(duì)物體做功的大小相同，那么這兩臺(tái)起重機(jī)做功有沒有區(qū)別呢?區(qū)別是什么?（區(qū)別就在于他們做功的快慢不一樣）為了進(jìn)一步研究力對(duì)物體做功的快慢，我們進(jìn)入這一節(jié)課的主題：功率
（二）進(jìn)行新課
1、功率：功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量。
還是剛才這兩臺(tái)起重機(jī)，它們對(duì)物體做功的快慢不同怎樣比較它們做功的快慢呢?它們完成這些功所用的時(shí)間不同，第一臺(tái)起重機(jī)做功所用時(shí)間長(zhǎng)，我們說它做功慢；第二臺(tái)起重機(jī)做同樣的功，所用的時(shí)間短，我們說它做功快。
這樣研究的前提條件是什么?它們做的功相同，在做功大小相同的條件下比較所用的時(shí)間，時(shí)間越短，做功越快。
一臺(tái)起重機(jī)能在1min內(nèi)把1t的貨物提到預(yù)定的高度，另一臺(tái)起重機(jī)用30s把0.4t的貨物提到預(yù)定的高度。兩臺(tái)起重機(jī)誰做功更快？你是用什么方法比較它們做功快慢的？
力F1對(duì)甲物體做功為W1，所用時(shí)間為t1；力F2對(duì)乙物體做功為W2，所用時(shí)間為t2，在下列條件下，哪個(gè)力做功快？
A．W1=W2，t1＞t2B．W1=W2，t1＜t2
C．W1＞W(wǎng)2，t1=t2D．W1＜W2，t1=t2
總結(jié)：做功快慢的比較有兩種方式：一是比較完成相同的功所用的時(shí)間；另一是比較在相同的時(shí)間內(nèi)完成的功。
在物理學(xué)中，一個(gè)力所做的功W跟完成這些功所用時(shí)間t的比值w/t，叫做功率。用p表示，則P＝w/t。那么功率的物理意義是什么?功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量。
上式是功率的定義式，也是功率的量度式，P與w、t間無比例關(guān)系，做功的快慢由做功的物體本身決定。根據(jù)這一公式求出的是平均功率，同時(shí)這個(gè)公式變形后給我們提供了一種求功的方法：W＝pt。
根據(jù)公式，功率的單位是什么?（J／s）瓦特，符號(hào)是W。
這兩種表示方法是等效的，以后我們就用瓦特作為功率的單位，符號(hào)是w，除了瓦特這個(gè)單位之外，功率還有一些常用單位，例如千瓦(kW)，它和W之間的換算關(guān)系是1kW＝1000W，另外還有一個(gè)應(yīng)該淘汰的常用單位馬力，1馬力＝735W。
功率的這種定義方法叫做什么定義方法?（比值定義法）我們以前學(xué)過的哪一個(gè)物理量也是用這種方法來進(jìn)行定義的?
（1）這樣定義的物理量非常多，例如：密度的定義是質(zhì)量和體積的比值，壓強(qiáng)的定義是壓力和面積的比值，電阻的定義是電壓和電流的比值等。
（2）高中物理中的速度的定義是位移和時(shí)間的比值，加速度是速度變化量和時(shí)間的比值。
提示：某一個(gè)物理量與時(shí)間的比值叫做這個(gè)物理量的變化率，速度是位移的變化率，加速度是速度的變化率，功率應(yīng)該叫做功的變化率。
公式p＝w/t是平均功率還是瞬時(shí)功率?
回答：（1）p＝w/t指平均功率。（2）用這個(gè)公式也可以表示瞬時(shí)功率，當(dāng)△t→0。時(shí)，即表示瞬時(shí)功率。
2、對(duì)額定功率和實(shí)際功率的學(xué)習(xí)
指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材7頁(yè)“額定功率和實(shí)際功率”一段，提出問題，你對(duì)“額定功率和實(shí)際功率”是怎樣理解的通過學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀理解能力。
（1）額定功率：指機(jī)器正常工作時(shí)的大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。
（2）實(shí)際功率：指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率。
機(jī)器不一定都在額定功率下工作。實(shí)際功率總是小于或等于額定功率。實(shí)際功率如果大于額定功率容易將機(jī)器損壞。機(jī)車起動(dòng)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
3、功率與速度
提問1：力、位移、時(shí)間都與功率相聯(lián)系，請(qǐng)同學(xué)們用學(xué)過的知識(shí)推導(dǎo)出功率與速度的關(guān)系式；推不出來的同學(xué)可以先閱讀教材“功率與速度”部分，然后自己再推導(dǎo)。
分析：公式的意義。
（1）P=Fv，即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動(dòng)速度v的乘積。當(dāng)F與v不在一條直線上時(shí)，則用它們?cè)谝粭l直線上的分量相乘。
（2）公式P=Fv中若v表示在時(shí)間t內(nèi)的平均速度，P表示力F在這段時(shí)間t內(nèi)的平均功率。
（3）如果時(shí)間t取得足夠小，公式P=Fv中的v表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度時(shí)，P表示該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。
問題2：汽車等交通工具在啟動(dòng)和行駛過程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，用自己的話加以解釋。
根據(jù)公式P=Fv
（1）當(dāng)功率P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。當(dāng)交通工具的功率一定時(shí)，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車上坡時(shí)，司機(jī)用換檔的辦法減小速度來得到較大的牽引力。
（2）當(dāng)速度v一定時(shí)，P與F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽車從平路到上坡時(shí)，若要保持速率不變，必須加大油門，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率來得到較大的牽引力。
（3）當(dāng)力F一定時(shí)，功率P與速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重機(jī)吊起同一物體時(shí)以不同的速度勻速上升，輸出的功率不等，速度越大，起重機(jī)輸出的功率越大。
4、實(shí)例探究
關(guān)于功率的計(jì)算
例1：質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=3s，求：
（1）力F在t=3s內(nèi)對(duì)物體所做的功？
（2）力F在t=3s內(nèi)對(duì)物體所做功的平均功率？
（3）在3s末力F對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率？
解析：物體在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，可求出加速度a=F/m=2m/s2，則：物體在3s末的速度v=at=6ｍ/s物體在3s內(nèi)的位移s=at2/2=9m
（1）力F做的功W=Fs=6×9J=54J
（2）力F在3s內(nèi)的平均功率P==18W
（3）3s末力F的瞬時(shí)功率P=Fv=6×6W=36W
關(guān)于機(jī)車的啟動(dòng)問題
例2：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車重的0.1倍，g=10ｍ/s2，問：
（1）汽車保持額定功率從靜止起動(dòng)后能達(dá)到的大速度是多少?
（2）若汽車保持0.5ｍ/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過程能維持多長(zhǎng)時(shí)間?
解析：（1）當(dāng)牽引力F大小等于阻力f時(shí)，汽車的加速度a=０，速度達(dá)到大值vm，據(jù)公式Ｐ=Fv，可得出汽車大速度vmP額=Fv=fvmVm=p/F=P額/f=12m/s
（2）汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間應(yīng)該從開始到汽車達(dá)到額定功率的時(shí)候，設(shè)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為F牽，阻力為f，據(jù)牛頓第二定律，有：F牽=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ
當(dāng)汽車的功率增大到額定功率時(shí)，汽車做勻加速過程結(jié)束，設(shè)這時(shí)汽車的速度為v′m，據(jù)功率公式P=Fv得：v′m=P額/F=8m/s
設(shè)汽車能維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，則：
vm′=at0得：t0=vm′/a=16s
【一】
知識(shí)與技能
1.掌握共點(diǎn)力的平衡條件，會(huì)用來解決有關(guān)平衡問題.
2.知道超重和失重的概念，知道超重和失重產(chǎn)生的條件.
過程與方法
1.通過運(yùn)用牛頓定律解決平衡問題和超重、失重問題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的思維意識(shí).
2.通過體驗(yàn)電梯內(nèi)的超、失重現(xiàn)象和觀察分析體重計(jì)上的下蹲過程中的現(xiàn)象，體會(huì)物理學(xué)的研究方法.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過搜集航天器中的超、失重現(xiàn)象，了解我國(guó)航天科技的成就，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和提高對(duì)科學(xué)知識(shí)的興趣.
教學(xué)重點(diǎn)
1.共點(diǎn)力作用下物體的平衡.
2.超重和失重.
教學(xué)難點(diǎn)
超重和失重.
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
師生共同回憶：（教師主要設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生積極思考，開啟思維之門）
1.力的正交分解法.
力合成的平行四邊形定則.
2.牛頓第二定律：F=ma,特點(diǎn)用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)
一、共點(diǎn)力的平衡條件
桌上的書、屋頂?shù)臒?，雖然都受到力的作用，但都保持靜止.火車車廂受到重力、支持力、牽引力、阻力作用，但仍可能做勻速直線運(yùn)動(dòng).
如果一個(gè)物體在力的作用下保持靜止或勻速直線狀態(tài)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài).（教師要將問題具體化，條理分明，語言精練）
問題1：處于平衡狀態(tài)的物體有什么特點(diǎn)？物體若受多個(gè)共點(diǎn)力保持平衡，應(yīng)滿足什么條件？
討論：（1）處于平衡狀態(tài)的物體，其狀態(tài)不發(fā)生變化，加速度為0.
（2）根據(jù)牛頓第二定律F=ma,當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，加速度為0，因而物體所受的合外力F=0.
結(jié)論：共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為0.
問題2：若一個(gè)物體受三個(gè)力而處于平衡狀態(tài)，則其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力間滿足怎樣的關(guān)系？
這個(gè)結(jié)論是否可以推廣到多個(gè)力的平衡？
討論：三個(gè)力平衡，合外力為零，則其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力必定大小相等、方向相反.推廣到多個(gè)力的平衡，若物體受多個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，則這些力中的某一個(gè)力一定與其余力的合力大小相等、方向相反.
例1課件展示教材中例題、三角形懸掛結(jié)構(gòu)及其理想化模型.
懸掛路燈的一種三角形結(jié)構(gòu)用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)F1、F2的大小與θ角有什么關(guān)系？
圖4-7-1圖4-7-2
學(xué)生交流討論，并寫出規(guī)范解題過程(.
應(yīng)用拓展：根據(jù)解題結(jié)果，在此類路燈等的安裝過程中應(yīng)該注意哪些問題？
討論交流：由公式看出當(dāng)θ很小時(shí)，sinθ和tanθ都接近0，F(xiàn)1、F2就會(huì)很大.對(duì)材料強(qiáng)度要求很高，所以鋼索的固定點(diǎn)A不能距B太近.但A點(diǎn)過高則材料消耗過多.所以要結(jié)合具用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)體情況適當(dāng)選擇θ角.
若利用推論“三個(gè)力平衡，則某一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小相等、方向相反”解題，則該題如何解決
解析：由平衡條件F1、F2的合力與F3等大反向，即
F=F3=G
由力的矢量三角形的邊角關(guān)系
F1=
F2=.
總結(jié)：物體受到三個(gè)共點(diǎn)力而處于平衡狀態(tài)，利用推論：任兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向，結(jié)合力的合成的平行四邊形定則可使解題更加簡(jiǎn)潔明了.受三個(gè)以上共點(diǎn)力平衡時(shí)多用正交分解法和力的獨(dú)用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)立作用原理解題.
二、超重和失重（教師以具體例子設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生思考，獲得物理概念，以避免“填鴨式”）
例2如圖4-7-3，人的質(zhì)量為m，當(dāng)電梯以加速度a加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力F′是多大？
圖4-7-3電梯啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)怎樣變化？
分析：人受到兩個(gè)力：重力G和電梯地板的支持力F.地板對(duì)人的支持力F與人對(duì)地板的壓力F′是一對(duì)作用力反作用力.根據(jù)牛頓第三定律，只要求出F就可知道F′.
電梯靜止時(shí)，地板對(duì)人的支持力F與人所受的重力G相等，都等于mg.當(dāng)電梯加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，這兩個(gè)力還相等嗎？
根據(jù)牛頓定律列出方程，找出幾個(gè)力用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)之間及它們與加速度之間的關(guān)系，這個(gè)問題就解決了.
解析：取向上的方向?yàn)檎较?，根?jù)牛頓第二定律寫出關(guān)于支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程.
F-G=ma
F=G+用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)ma
F=m(g+a)
人對(duì)地板的壓力F′與地板對(duì)人的支持力F的大小相等，即F′=m(g+a).[來源:Zxxk.Com]
討論：當(dāng)電梯加速上升（或減速下降）時(shí),a>0,m(g+a)>mg,人對(duì)地板的壓力比人受到的重力大.
超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象.
超重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向上的加速度，即做加速上升或減速下降運(yùn)動(dòng).
當(dāng)電梯加速下降（或減速上升）時(shí)，加速度向下,a<0,m(g+a)[來源:Z|xx|k.Com]
失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象.
失重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向下的加速度，即做加速下降或減速上升運(yùn)動(dòng).
如果物體以大小等于g的加速度豎直下落，則m(g+a)=0，物體對(duì)支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有重力作用，這用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)種狀態(tài)是完全失重狀態(tài).
特別提示：（1）當(dāng)系統(tǒng)中的一部分物體具有向上（或向下）的加速度時(shí)，它對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┮矔?huì)大于（或小于）系統(tǒng)的重力，這種現(xiàn)象稱為部分超（或失）重現(xiàn)象.
（2）物體在超重和失重過程中所受到的重力并沒有變化，變化的只是重力產(chǎn)生的作用效果.物體具用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)有向上的加速度時(shí)，它的重力產(chǎn)生的效果加強(qiáng)，這就是超重；當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，它的重力的作用效果減弱，這就是失重；當(dāng)物體具有向下的大小為g的加速度時(shí)，重力產(chǎn)生的效果完全消失，這就是完全失重現(xiàn)象.
做一做
人站在體重計(jì)上，分別下蹲或起立時(shí)，觀察體重計(jì)示數(shù)的變化情況，并解釋這種現(xiàn)象.
觀察與描述
課堂訓(xùn)練（教師通過具體例子，層層設(shè)問，多方面，不斷激發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力）
彈簧上掛著一用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數(shù)各為多少？（取g=10m/s2）
（1）以v=5m/s速度勻速下降.
（2）以a=5m/s2的加速度豎直加速上升.
（3）以a=5m/s2的加速度豎直加速下降.
（4）以重力加速度g豎直減速上升.
解析：對(duì)物體受力分析，
（1）勻速下降時(shí)，由平衡條件得F=mg=10N.
(2)以向上為正方向，由牛頓第二定律
F-用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計(jì)mg=maF=m(g+a)=15N.
(3)取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律
mg-F=maF=m(g-a)=5N.
（4）取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律
mg-F=mgF=0N
處于完全失重狀態(tài).
下蹲前，體重計(jì)的示數(shù)等于人的重力；剛開始下蹲時(shí)，體重計(jì)示數(shù)減?。辉谙露捉Y(jié)束時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)又增加到大于人的重力.后下蹲完成后,體重計(jì)的示數(shù)再次與人的重力相等.
站立過程中，開始時(shí)體重計(jì)示數(shù)大于人所受到的重力.然后體重計(jì)示數(shù)再減小，小于人所受到的重力.后穩(wěn)定時(shí)，體重計(jì)示數(shù)再次與人的重力相等.
討論交流
下蹲前，人處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力和人受到的支持力是一對(duì)平衡力，大小相等、方向相反，人對(duì)體重計(jì)的壓力與人受到的支持力是作用力反作用力，故體重計(jì)示數(shù)與重力相等；剛開始下蹲時(shí)，人的重心具有向下的加速度而處于失重狀態(tài)，因而人對(duì)體重計(jì)的壓力小于人本身的重力，體重計(jì)示數(shù)減??；下降到一定階段后人重心必然要減速下降，具有向上的加速度而處于超重狀態(tài)，對(duì)體重計(jì)的壓力大于人本身的重力.因而體重計(jì)的示數(shù)大于本身的重力；當(dāng)人完全靜止時(shí)，又處于平衡狀態(tài)，而示數(shù)等于重力.
站立過程開始時(shí)，人的重心向上加速，具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故示數(shù)大于人的重力；站到某一程度，重心又開始做向上的減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，此時(shí)示數(shù)小于人的重力.
拓展深化：完全失重狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，天平不能再通過正常的操作而測(cè)量物體的質(zhì)量；浸在液體中的物體不再受到浮力的作用；液柱也不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等.（讓問題意識(shí)貫穿教師與學(xué)生的教與學(xué)中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，深度思考，增強(qiáng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力?。?BR> 板書設(shè)計(jì)
用牛頓定律解決問題（二）
1.平衡狀態(tài)：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)[來源:Z_xx_k.Com]
共點(diǎn)力的平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為0
2.超重和失重
（1）超重：物體具有豎直向上的加速度時(shí)，對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象
（2）失重：物體具有豎直向下的加速度時(shí)，對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象。
【二】
1、知識(shí)與技能
（1）理解功率的定義及額定功率與實(shí)際功率的定義；
（2）P=w/t，P=Fv的運(yùn)用。
2、過程與方法
（1）P=w/t通常指平均功率，為瞬時(shí)功率；
（2）P=Fv，分析汽車的啟動(dòng)，注意知識(shí)的遷移。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：感知功率在生活中的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價(jià)值觀。
教學(xué)重點(diǎn)：理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計(jì)算公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。
教學(xué)難點(diǎn)：正確區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率。
教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。
教學(xué)工具：投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件。
教學(xué)過程：
第三節(jié)功率
(一)新課導(dǎo)入
在學(xué)習(xí)了功之后，我們來回憶一下這樣的問題：力對(duì)物體所做的功的求解公式是什么?
功的定義式是：W＝F·L·cosa。
一臺(tái)起重機(jī)在1min內(nèi)把lt重的貨物勻速提到預(yù)定的高度；另一臺(tái)起重機(jī)在30s內(nèi)把1t貨物勻速提到相同的高度。這兩臺(tái)起重機(jī)做的功是不是一樣呢?
兩臺(tái)起重機(jī)對(duì)物體做功的大小相同，那么這兩臺(tái)起重機(jī)做功有沒有區(qū)別呢?區(qū)別是什么?（區(qū)別就在于他們做功的快慢不一樣）為了進(jìn)一步研究力對(duì)物體做功的快慢，我們進(jìn)入這一節(jié)課的主題：功率
（二）進(jìn)行新課
1、功率：功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量。
還是剛才這兩臺(tái)起重機(jī)，它們對(duì)物體做功的快慢不同怎樣比較它們做功的快慢呢?它們完成這些功所用的時(shí)間不同，第一臺(tái)起重機(jī)做功所用時(shí)間長(zhǎng)，我們說它做功慢；第二臺(tái)起重機(jī)做同樣的功，所用的時(shí)間短，我們說它做功快。
這樣研究的前提條件是什么?它們做的功相同，在做功大小相同的條件下比較所用的時(shí)間，時(shí)間越短，做功越快。
一臺(tái)起重機(jī)能在1min內(nèi)把1t的貨物提到預(yù)定的高度，另一臺(tái)起重機(jī)用30s把0.4t的貨物提到預(yù)定的高度。兩臺(tái)起重機(jī)誰做功更快？你是用什么方法比較它們做功快慢的？
力F1對(duì)甲物體做功為W1，所用時(shí)間為t1；力F2對(duì)乙物體做功為W2，所用時(shí)間為t2，在下列條件下，哪個(gè)力做功快？
A．W1=W2，t1＞t2B．W1=W2，t1＜t2
C．W1＞W(wǎng)2，t1=t2D．W1＜W2，t1=t2
總結(jié)：做功快慢的比較有兩種方式：一是比較完成相同的功所用的時(shí)間；另一是比較在相同的時(shí)間內(nèi)完成的功。
在物理學(xué)中，一個(gè)力所做的功W跟完成這些功所用時(shí)間t的比值w/t，叫做功率。用p表示，則P＝w/t。那么功率的物理意義是什么?功率是描述力對(duì)物體做功快慢的物理量。
上式是功率的定義式，也是功率的量度式，P與w、t間無比例關(guān)系，做功的快慢由做功的物體本身決定。根據(jù)這一公式求出的是平均功率，同時(shí)這個(gè)公式變形后給我們提供了一種求功的方法：W＝pt。
根據(jù)公式，功率的單位是什么?（J／s）瓦特，符號(hào)是W。
這兩種表示方法是等效的，以后我們就用瓦特作為功率的單位，符號(hào)是w，除了瓦特這個(gè)單位之外，功率還有一些常用單位，例如千瓦(kW)，它和W之間的換算關(guān)系是1kW＝1000W，另外還有一個(gè)應(yīng)該淘汰的常用單位馬力，1馬力＝735W。
功率的這種定義方法叫做什么定義方法?（比值定義法）我們以前學(xué)過的哪一個(gè)物理量也是用這種方法來進(jìn)行定義的?
（1）這樣定義的物理量非常多，例如：密度的定義是質(zhì)量和體積的比值，壓強(qiáng)的定義是壓力和面積的比值，電阻的定義是電壓和電流的比值等。
（2）高中物理中的速度的定義是位移和時(shí)間的比值，加速度是速度變化量和時(shí)間的比值。
提示：某一個(gè)物理量與時(shí)間的比值叫做這個(gè)物理量的變化率，速度是位移的變化率，加速度是速度的變化率，功率應(yīng)該叫做功的變化率。
公式p＝w/t是平均功率還是瞬時(shí)功率?
回答：（1）p＝w/t指平均功率。（2）用這個(gè)公式也可以表示瞬時(shí)功率，當(dāng)△t→0。時(shí)，即表示瞬時(shí)功率。
2、對(duì)額定功率和實(shí)際功率的學(xué)習(xí)
指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材7頁(yè)“額定功率和實(shí)際功率”一段，提出問題，你對(duì)“額定功率和實(shí)際功率”是怎樣理解的通過學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀理解能力。
（1）額定功率：指機(jī)器正常工作時(shí)的大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值。
（2）實(shí)際功率：指機(jī)器工作中實(shí)際輸出的功率。
機(jī)器不一定都在額定功率下工作。實(shí)際功率總是小于或等于額定功率。實(shí)際功率如果大于額定功率容易將機(jī)器損壞。機(jī)車起動(dòng)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
3、功率與速度
提問1：力、位移、時(shí)間都與功率相聯(lián)系，請(qǐng)同學(xué)們用學(xué)過的知識(shí)推導(dǎo)出功率與速度的關(guān)系式；推不出來的同學(xué)可以先閱讀教材“功率與速度”部分，然后自己再推導(dǎo)。
分析：公式的意義。
（1）P=Fv，即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動(dòng)速度v的乘積。當(dāng)F與v不在一條直線上時(shí)，則用它們?cè)谝粭l直線上的分量相乘。
（2）公式P=Fv中若v表示在時(shí)間t內(nèi)的平均速度，P表示力F在這段時(shí)間t內(nèi)的平均功率。
（3）如果時(shí)間t取得足夠小，公式P=Fv中的v表示某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度時(shí)，P表示該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。
問題2：汽車等交通工具在啟動(dòng)和行駛過程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，用自己的話加以解釋。
根據(jù)公式P=Fv
（1）當(dāng)功率P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。當(dāng)交通工具的功率一定時(shí)，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車上坡時(shí)，司機(jī)用換檔的辦法減小速度來得到較大的牽引力。
（2）當(dāng)速度v一定時(shí)，P與F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽車從平路到上坡時(shí)，若要保持速率不變，必須加大油門，增大發(fā)動(dòng)機(jī)功率來得到較大的牽引力。
（3）當(dāng)力F一定時(shí)，功率P與速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重機(jī)吊起同一物體時(shí)以不同的速度勻速上升，輸出的功率不等，速度越大，起重機(jī)輸出的功率越大。
4、實(shí)例探究
關(guān)于功率的計(jì)算
例1：質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=3s，求：
（1）力F在t=3s內(nèi)對(duì)物體所做的功？
（2）力F在t=3s內(nèi)對(duì)物體所做功的平均功率？
（3）在3s末力F對(duì)物體做功的瞬時(shí)功率？
解析：物體在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，可求出加速度a=F/m=2m/s2，則：物體在3s末的速度v=at=6ｍ/s物體在3s內(nèi)的位移s=at2/2=9m
（1）力F做的功W=Fs=6×9J=54J
（2）力F在3s內(nèi)的平均功率P==18W
（3）3s末力F的瞬時(shí)功率P=Fv=6×6W=36W
關(guān)于機(jī)車的啟動(dòng)問題
例2：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車重的0.1倍，g=10ｍ/s2，問：
（1）汽車保持額定功率從靜止起動(dòng)后能達(dá)到的大速度是多少?
（2）若汽車保持0.5ｍ/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過程能維持多長(zhǎng)時(shí)間?
解析：（1）當(dāng)牽引力F大小等于阻力f時(shí)，汽車的加速度a=０，速度達(dá)到大值vm，據(jù)公式Ｐ=Fv，可得出汽車大速度vmP額=Fv=fvmVm=p/F=P額/f=12m/s
（2）汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間應(yīng)該從開始到汽車達(dá)到額定功率的時(shí)候，設(shè)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為F牽，阻力為f，據(jù)牛頓第二定律，有：F牽=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ
當(dāng)汽車的功率增大到額定功率時(shí)，汽車做勻加速過程結(jié)束，設(shè)這時(shí)汽車的速度為v′m，據(jù)功率公式P=Fv得：v′m=P額/F=8m/s
設(shè)汽車能維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，則：
vm′=at0得：t0=vm′/a=16s