高中物理人教版必修1教案课时26用牛顿运动定律解决问题教学设计教案Word格式.docx

高中物理人教版必修1教案课时26用牛顿运动定律解决问题教学设计教案Word格式.docx

《高中物理人教版必修1教案课时26用牛顿运动定律解决问题教学设计教案Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理人教版必修1教案课时26用牛顿运动定律解决问题教学设计教案Word格式.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2. 

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．

3. 

教学用具

多媒体、板书

4. 

标签

教学过程

一、共点力的平衡条件

1.基本知识

（1）平衡状态：

一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的状态．

（2）平衡条件：

在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.

2．思考判断

（1）只有加速度等于零，速度也等于零时，物体才处于平衡态．（×

）

（2）在平直赛道上以很大的速度匀速飞驰赛车处于平衡状态．（√）

（3）当物体被竖直向上抛出达最高点时，此时刻物体处于平衡态，上升和下降时不处于平衡态．（×

探究交流

如何判断物体是否处于平衡状态？

【提示】物体处于平衡状态的实质是F合＝0（a＝0）与物体运动速度的大小，方向无关．从物体所处的状态判断就是：

物体保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态.

二、超重和失重

（1）超重：

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．

（2）失重：

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．

（3）完全失重：

当物体向下的加速度为g时，物体对支持物、悬挂物没有作用力，好像完全不受重力作用．

（1）物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的重力减小．（×

（2）竖直向上抛的物体上升时超重，下降时失重．（×

（3）在加速上升的电梯中用弹簧秤测一物体的重力，“视重”大于物体的重力．（√）

“超重”是不是物体所受的重力增加了？

【提示】“超重”不是物体所受的重力增加了，“超重”现象是物体由于具有向上的加速度，对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力，物体所受重力没有变化.

三、从动力学看自由落体

（1）受力情况：

运动过程中只受重力作用，因重力恒定不变，所以物体的加速度恒定．

（2）运动情况：

初速度为零的竖直向下的匀加速直线运动．

（1）做自由落体运动的不同物体经相同时间速度的增加一定相同．（√）

（2）竖直向上抛出的物体上升到最高点时，其加速度为零．（×

（3）竖直向上抛出的物体当空气阻力不能忽略时，上升阶段的加速度大于下落阶段的加速度．（√）

在地面某高处释放不同的物体，下落过程中物体的重力加速度有何关系？

我们会看到怎样的运动情况？

【提示】物体的重力加速度均由重力产生，即mg＝ma，无论哪个物体下落过程中重力加速度均为g，不同物体下落的快慢不同，说明物体的加速度不同，其原因是物体除受重力外还受到空气阻力的作用．

四、对超重、失重的理解

【问题导思】

1．超重时物体重力增加了吗？

失重时物体的重力减小了吗？

2．超重时物体速度方向一定向上吗？

加速度的方向呢？

3．完全失重时物体对水平支持面的压力等于零吗？

1．视重：

当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．若弹力大于重力是超重，反之是失重．

2．超重、失重的分析

1．超重与失重现象仅仅是一种表象，只是拉力（或压力）的增大或减小，物体的重力大小是不变的．

2．物体处于超重状态时，不一定是向上加速运动，也可能是向下减速运动；

同理，物体处于失重状态时，不一定是向下加速运动，也可能是向上减速运动．

例：

竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计的秤钩上悬挂一个质量m＝4kg的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况（g取10m/s2）：

（1）弹簧测力计的示数F1＝40 

N，且保持不变．

（2）弹簧测力计的示数F2＝32 

（3）弹簧测力计的示数F3＝44 

【审题指导】　解答该题时应把握以下点：

（1）F＞G超重加速度向上，F＜G失重加速度向下．

（2）物体的运动情况涉及a、v两方面．

【解析】　选取物体为研究对象，它受到重力mg和竖直向上的拉力F的作用．规定竖直向上的方向为正方向．

与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上．电梯加速上升或减速下降．

【答案】

（1）电梯处于静止或匀速直线运动状态

（2）电梯加速下降或减速上升　

（3）电梯加速上升或减速下降

判断超重、失重状态的方法

物体究竟处于超重状态还是失重状态，可用三个方法判断：

1．从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力（或支持力）大于重力时，物体处于超重状态；

小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态．

2．从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度（包括斜向上）时处于超重状态，具有向下的加速度（包括斜向下）时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态．

3．从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态．

五、平衡状态及平衡条件的应用

1．静止与速度为零对应的状态相同吗？

2．平衡的共点力之间有什么关系？

3．利用平衡条件分解问题的一般思路是什么？

1．从运动学角度理解平衡状态

当物体处于平衡状态时，加速度a一定为零，而速度不一定是零，当v＝0时物体静止，当v≠0时物体做匀速直线运动．

2．共点力平衡的条件

物体所受的合外力为零．

数学表达式有两种：

（1）F合＝0；

Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力．

3．共点力平衡的常见类型

（1）二力平衡：

当物体受两个力作用而平衡时，这两个力必定大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，其合力为零．

（2）三力平衡：

物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态，则这三个力必定共面且作用线相交于一点．其中，任意两个力的合力必定与第三个力大小相等、方向相反，作用在一条直线上．

（3）多个力的平衡：

物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时，n个力必定共点，合力为零，称为n个共点力的平衡，其中任意（n－1）个力的合力必定与第n个力等值反向，作用在同一直线上，是平衡力．

（4）任意方向的平衡：

物体在几个力作用下处于平衡状态，这些力在任意方向上所有分力的合力必为零．

（5）三力平衡与三角形法则：

物体在三个共点力作用下处于平衡状态，表示这三个力的有向线段必构成一个封闭的三角形．

（6）某方向平衡：

如果物体只是在某一方向上处于平衡状态，则该方向上合力为零，因此可以在该方向上应用平衡条件列方程求解．

如图所示，质量为m，横截面为直角形的物块ABC，∠ABC＝α，AB边靠在竖直墙上，AB与墙之间的动摩擦因数为μ，F是垂直于斜面BC的推力，现物块刚好静止不动，求推力F的大小（认为物块与墙之间为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）．

【审题指导】审题应注意以下问题

（1）F垂直于BC

（2）物块刚好静止不动

（3）物块与墙之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．

【解析】　由于物块刚好静止，物块与墙之间为最大静摩擦力，可认为是滑动摩擦力，由平衡条件得：

在x轴方向：

FN＝Fcos 

α

在y轴方向：

mg＋Fsin 

α＝μFN

由以上两式得：

求解共点力作用下物体平衡的一般步骤

1．灵活选取研究对象．

2．将研究对象隔离出来，分析物体的受力情况并画受力示意图．

3．根据物体的受力特点选取适当的方法，一般采用正交分解法．

4．列方程求解，并检查答案是否完整，合理．

六、动态平衡问题

如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中（　　）

A．N1始终减小，N2始终增大

B．N1始终减小，N2始终减小

C．N1先增大后减小，N2始终减小

D．N1先增大后减小，N2先减小后增大

动态平衡问题的分析技巧

在有关物体平衡的问题中，存在着大量的动态平衡问题，所谓动态平衡问题，就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化．分析动态平衡问题通常有两种方法．

1．解析法：

对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变参量的变化确定应变参量的变化．

2．图解法：

对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图（画在同一个图中），然后根据有向线段（表示力）的长度变化判断各个力的变化情况．

课堂小结

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．

板书

§

4.7 

用牛顿定律解决问题2

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

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

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