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文本内容:
2019-2020年高中物理
4.7用牛顿定律解决问题
(二)教案新人教版必修1I教学目标
一、知识目标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、能力目标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、德育目标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.教学过程
一、导入新课师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.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
(一)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,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
(二)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=mg+a人对地板的压力F与地板对人的支持力大小相等,即F’=mg+a由于mg+amg,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=mg+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,我们看下面一下实验,仔细观察实验现象.
三、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.
四、作业
五、板书设计
一、共点力的平衡条件1.在共点力的作用下物体的平衡条件是合力为零2.力的合成方法;平行四边形定则和三角形定则
二、超重和失重
1.超重当物体加速度方向向上时,物体处于超重状态物体的运动情况加速上升或减速下降
2.失重当物体加速度方向向下时,物体处于失重状态物体的运动情况减速上升或加速下降
3.完全失重物体下落的加速度等于重力加速度
4.实质对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化,而物体实际重力不发生变化。