【参考版】4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)示范教案
高中物理 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案 新人教版必修1-新人教版高一必修1物理教案
word1 / 3课题4.6用牛顿运动定律解决问题（二）设计教师授课教师时间课型新授课课时教学 目标一、知识与技能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、过程与方法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、情感态度与价值观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 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教法 探究、讲授、讨论、练习教具教学过程设计教材处理师生活动一 共点力作用下物体的平衡教学过程设计教材处理师生活动2.如图1所示，物块在力F 作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块所受的摩擦力F f 与拉力F 的合力方向应该是( ) A ．水平向右 B ．竖直向上 C ．向右偏上 D ．向左偏上3.如图2所示，质量为m 的物体，在水平力F 的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，试求水平力的大小．二、超重和失重现象 1．超重现象（1） 定义（力学特征）：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情况叫超重现象。
（2） 产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向上的加速度。
（3） 发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向上—物体加速向上运动或减速向下运动都会发生超重现象。
word2 / 3用牛顿运动定律解决问题（二） 、教学过程设计教材处理 师生活动 【例一】一个人在地面用尽全力可以举起80kg 的重物；当他站在一个在竖直方向做匀变速运动的升降机上时，他最多能举起120kg 的重物。
4.7用牛顿运动定律解决问题(二) 优秀教案优秀教学设计 高中物理必修1新课第四章：牛顿运动定律 (3)
用牛顿运动定律解决问题（二）教学目标一、知识与技能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、过程与方法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、情感、态度与价值观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、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。
教学过程一、导入新课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。
二、进行新课（一）共点力的平衡条件教师提问：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？学生回答：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。
如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
共点力作用下物体的平衡条件：根据牛顿第二定律，当物体所受合力为0时，加速度为0，物体将保持静止或匀速直线运动状态。
生活中物体处于平衡状态的实例：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。
讨论：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。
学生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。
最新4.7用牛顿运动定律解决问题(二)示范教案
第四章牛顿运动定律4.7用牛顿运动定律解决问题（二）★教学目标（一）知识与技能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）过程与方法5.培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
6.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）情感态度与价值观7.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。
8.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。
★教学过程一、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。
首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。
什么叫做平衡状态。
生：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律a二旦知当m 合外力为0时，物体的加速度为0,物体将静止或匀速直线运动。
师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。
师：力的分解合成有注意点吗？或力的分解合成有适用范围吗？学生会思考一会儿，但肯定会找到答案生：力的分解合成只适用于共点力。
师：那什么是共点力？生：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。
师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于平衡状态时分为两类，一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。
在整个高中阶段，我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。
高中物理《用牛顿运动定律解决问题(2)》优质课教案、教学设计
第四章牛顿运动定律第七节用牛顿运动定律解决问题（二）【学习目标】1.知道什么叫平衡状态。
知道在共点力作用下物体的平衡条件是合力为02.知道物理学中超重和失重的含义，能通过牛顿定律对它们进行定量地分析，并能分析和说明一些简单的相关问题3.激情投入，享受学习的快乐，培养细心观察、勤于思考的习惯。
【重点难点】1．共点力的平衡条件2．超重与失重新课引入视频播放宇航员太空授课，让学生欣赏在太空中的宇航员可以悬空打坐，可以施展大力金刚指。
从而引出课题。
探究点一、共点力的平衡条件通过实例总结的形式，得出平衡状态的定义，及平衡状态下需满足的条件。
问题1：什么是平衡状态？举例说明。
问题2：做竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？问题3：由牛顿第二定律知：在共点力作用下物体的平衡条件是.若在正交分解的情况下，, _ F x y合= .例1：城市中的路灯、无轨电车的供电线O OθB A路等，经常用三角形的结构悬挂。
如图是这类结构的一种简化模型。
图中硬杆OB 可绕通过B 点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。
如果悬挂物体的重力为G，角AOB 等于,钢索对点的拉力和杆对点的支持力各式多大？总结求解平衡问题的一般步骤：.【针对训练1】物体在共点力作用下，下列说法正确的是( )A．物体的速度等于零，物体就一定处于平衡状态B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C．物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态演示小实验：在饮料瓶的一侧钻一小孔，向瓶中注入水，当水过小孔后，有水从孔中流出从静止释放水瓶，请同学们注意观察是否仍有水流出，并思考原因。
探究点二、超重与失重（分组实验：）1.学生以小组为单位，用弹簧秤拉钩码观察在不同运动状态下弹簧秤示数的变化。
加速下降减速下降2.通过实验数据总结超重、失重的概念及判断超重和失重的方法。
3.回顾引入时宇航员在太空中的悬空打坐及演示实验，请同学们学以致用，并通过科研人员和宇航员的无私奉献，鼓励同学们好好学习，报效祖国。
《用牛顿运动定律解决问题(二)》示范教案
第四章 牛顿运动定律4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）★教学目标 (一)知识与技能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) 过程与方法5. 培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
6. 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) 情感态度与价值观7. 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。
8. 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。
★教学过程 一、引入 师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。
首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。
什么叫做平衡状态。
生：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律mF a 合知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。
师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？ 生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。
师：力的分解合成有注意点吗？或力的分解合成有适用范围吗？ 学生会思考一会儿，但肯定会找到答案生：力的分解合成只适用于共点力。
师：那什么是共点力？生：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。
师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于平衡状态时分为两类，一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。
4.7用牛顿运动定律解决问题(二) 优秀教案优秀教学设计 高中物理必修1新课第四章：牛顿运动定律 (1)
7 用牛顿运动定律解决问题（二）设计思想初中物理的学习让我们了解物体在两个力的作用下的平衡条件：两力大小相等、方向相反、合力为零，但实际问题当中我们遇到更多的是物体受到多个共点力的作用.此种情况下平衡条件又该如何表述？教材通过应用牛顿定律推导给出了明确的答案.所谓平衡态是物体保持静止或匀速直线运动状态，物体的加速度为零，根据牛顿第二定律F=ma,可以推出：物体所受到的合外力也为零.这就是多个共点力作用下物体的平衡条件.平衡问题是牛顿定律所解决的匀变速运动中加速度为零的一类特殊情形.其解决步骤也与解决匀变速运动相似.当物体在竖直方向上做匀变速运动时，必然会涉及物体的重力与对支持物或悬挂物的作用力的关系问题，教材从实际例题的分析解决入手，引出超重和失重的概念，易于学生的理解和接受，也更能激发起他们探索的兴趣.我们已经通过实验研究了自由落体运动，并总结出自由落体运动所遵循的规律.现在从动力学的理论层面对自由落体运动再作阐释，前后知识相呼应.理论解释与实验规律融汇贯通，既对自由落体的运动规律有了更深层次的了解，也强化了对力和运动辩证关系的理解和掌握，更能激发起学生学生物理规律和自觉运用物理规律的浓厚兴趣.教学重点1.共点力作用下物体的平衡.2.超重和失重.教学难点超重和失重.课时安排1课时三维目标知识与技能1.掌握共点力的平衡条件，会用来解决有关平衡问题.2.知道超重和失重的概念，知道超重和失重产生的条件.3.能从动力学的角度理解自由落体运动.过程与方法1.通过运用牛顿定律解决平衡问题和超重、失重问题，培养学生运用数学知识解决物理问题的思维意识.2.通过体验电梯内的超、失重现象和观察分析体重计上的下蹲过程中的现象，体会物理学的研究方法.情感态度与价值观通过搜集航天器中的超、失重现象，了解我国航天科技的成就，培养学生的民族自豪感和提高对科学知识的兴趣.课前准备天平、砂漏、带小孔的矿泉水瓶、三角板、投影仪、台秤.教学过程导入新课实验导入1如图4-7-1所示，找两个完全相同的砂漏，分别放在托盘天平的两个托盘上.调节天平，使两托盘保持平衡，当把左边的一只砂漏倒置后立即放到天平上，在细砂流下的过程你能观察到什么现象.思考一下，看能否找出其中的原因.图4-7-1 图4-7-2实验导入2将一个矿泉水瓶的底部及瓶的两侧各开几个细孔，用塞子堵住小孔，向瓶内注入清水.打开塞子，正常情况下，水就会从小孔内喷射出来，这是水的重力产生的压强对瓶壁作用的结果.如图4-7-2，现在让瓶子从空中自由下落，则观察到水不再向外喷射，这究竟是什么原因呢？复习导入师生共同回忆：1.力的正交分解法.力合成的平行四边形定则.2.自由落体运动的规律匀变速直线运动的规律3.牛顿第二定律：F=ma,特点推进新课一、共点力的平衡条件桌上的书、屋顶的灯，虽然都受到力的作用，但都保持静止.火车车厢受到重力、支持力、牵引力、阻力作用，但仍可能做匀速直线运动.如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线状态，我们就说这个物体处于平衡状态.问题1：处于平衡状态的物体有什么特点？物体若受多个共点力保持平衡，应满足什么条件？讨论：（1）处于平衡状态的物体，其状态不发生变化，加速度为0.（2）根据牛顿第二定律F=ma,当物体处于平衡状态时，加速度为0，因而物体所受的合外力F=0.结论：共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.问题2：若一个物体受三个力而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力间满足怎样的关系？这个结论是否可以推广到多个力的平衡？讨论：三个力平衡，合外力为零，则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反.推广到多个力的平衡，若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反.例1课件展示教材中例题、三角形悬挂结构及其理想化模型.悬挂路灯的一种三角形结构F1、F2的大小与θ角有什么关系？图4-7-3 图4-7-4学生交流讨论，并写出规范解题过程.课件展示学生解题过程.解析：F1、F2、F3合力为0，则这三个力在x方向的分矢量之和及y方向的分矢量之和也都为0，即F2-F1·cosθ=0 ①F1sinθ-F3=0 ②解①②组成的方程F1==F2=F1·cosθ=.应用拓展：根据解题结果，在此类路灯等的安装过程中应该注意哪些问题？讨论交流：由公式看出当θ很小时，sinθ和tanθ都接近0，F1、F2就会很大.对材料强度要求很高，所以钢索的固定点A不能距B太近.但A点过高则材料消耗过多.所以要结合具体情况适当选择θ角.课堂训练若利用推论“三个力平衡，则某一个力与其余两个力的合力大小相等、方向相反”解题，则该题如何解决？图4-7-5解析：由平衡条件F1、F2的合力与F3等大反向，即F=F3=G由力的矢量三角形的边角关系F1=F2=.总结：物体受到三个共点力而处于平衡状态，利用推论：任两个力的合力与第三个力等大反向，结合力的合成的平行四边形定则可使解题更加简洁明了.受三个以上共点力平衡时多用正交分解法和力的独立作用原理解题.二、超重和失重例2如图4-7-6，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力F′是多大？图4-7-6 电梯启动、制动时，体重计的读数怎样变化？分析：人受到两个力：重力G和电梯地板的支持力F.地板对人的支持力F与人对地板的压力F′是一对作用力反作用力.根据牛顿第三定律，只要求出F就可知道F′.电梯静止时，地板对人的支持力F与人所受的重力G相等，都等于mg.当电梯加速运动时，这两个力还相等吗？根据牛顿定律列出方程，找出几个力之间及它们与加速度之间的关系，这个问题就解决了.解析：取向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律写出关于支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程.F-G=maF=G+maF=m(g+a)人对地板的压力F′与地板对人的支持力F的大小相等，即F′=m(g+a).讨论：当电梯加速上升（或减速下降）时,a>0,m(g+a)>mg,人对地板的压力比人受到的重力大.超重现象：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，称为超重现象.超重现象产生的条件：物体具有竖直向上的加速度，即做加速上升或减速下降运动.当电梯加速下降（或减速上升）时，加速度向下,a<0,m(g+a)<mg.人对电梯地板的压力比重力小.失重现象：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，称为失重现象.失重现象产生的条件：物体具有竖直向下的加速度，即做加速下降或减速上升运动.如果物体以大小等于g的加速度竖直下落，则m(g+a)=0，物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有重力作用，这种状态是完全失重状态.特别提示：（1）当系统中的一部分物体具有向上（或向下）的加速度时，它对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）也会大于（或小于）系统的重力，这种现象称为部分超（或失）重现象.（2）物体在超重和失重过程中所受到的重力并没有变化，变化的只是重力产生的作用效果.物体具有向上的加速度时，它的重力产生的效果加强，这就是超重；当物体具有向下的加速度时，它的重力的作用效果减弱，这就是失重；当物体具有向下的大小为g的加速度时，重力产生的效果完全消失，这就是完全失重现象.做一做人站在体重计上，分别下蹲或起立时，观察体重计示数的变化情况，并解释这种现象.观察与描述图4-7-7下蹲前，体重计的示数等于人的重力；刚开始下蹲时，体重计示数减小；在下蹲结束时，体重计的示数又增加到大于人的重力.最后下蹲完成后,体重计的示数再次与人的重力相等.站立过程中，开始时体重计示数大于人所受到的重力.然后体重计示数再减小，小于人所受到的重力.最后稳定时，体重计示数再次与人的重力相等.讨论交流下蹲前，人处于静止状态，重力和人受到的支持力是一对平衡力，大小相等、方向相反，人对体重计的压力与人受到的支持力是作用力反作用力，故体重计示数与重力相等；刚开始下蹲时，人的重心具有向下的加速度而处于失重状态，因而人对体重计的压力小于人本身的重力，体重计示数减小；下降到一定阶段后人重心必然要减速下降，具有向上的加速度而处于超重状态，对体重计的压力大于人本身的重力.因而体重计的示数大于本身的重力；当人完全静止时，又处于平衡状态，而示数等于重力.站立过程开始时，人的重心向上加速，具有向上的加速度，处于超重状态，故示数大于人的重力；站到某一程度，重心又开始做向上的减速运动，加速度方向向下，处于失重状态，此时示数小于人的重力.拓展深化：完全失重状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，天平不能再通过正常的操作而测量物体的质量；浸在液体中的物体不再受到浮力的作用；液柱也不再产生向下的压强等.课堂训练（课件展示）弹簧上挂着一个质量m=1 kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？（取g=10 m/s2）（1）以v=5 m/s速度匀速下降.（2）以a=5 m/s2的加速度竖直加速上升.（3）以a=5 m/s2的加速度竖直加速下降.（4）以重力加速度g竖直减速上升.图4-7-8解析：对物体受力分析，如图4-7-8所示.（1）匀速下降时，由平衡条件得F=mg=10 N.(2)以向上为正方向，由牛顿第二定律F-mg=ma F=m(g+a)=15 N.(3)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律mg-F=ma F=m(g-a)=5 N.（4）取向下方向为正方向，由牛顿第二定律mg-F=mg F=0 N处于完全失重状态.三、从动力学看自由落体运动在第二章，我们通过实验研究了自由落体运动，知道它是加速度不变的匀变速直线运动.那时，我们只分析了这个现象，没有考虑它的加速度为什么不变，要回答这个问题就要分析它的受力情况了.物体做自由落体运动有两个条件：第一，物体是从静止开始下落的，即运动的初速度是零.第二，运动过程中，它只受重力的作用.根据牛顿第二定律，物体运动的加速度与它受的力成正比，加速度的方向与力的方向相同.下落过程中重力的大小、方向都不变，所以加速度的大小、方向也是恒定的.例3．以10 m/s的速度从地面竖直向上抛出一个物体，空气阻力可以忽略，分别计算0.6 s、1.6 s后物体的位置.（取g=10 m/s2）分析：这个物体的运动不是自由落体运动，但与自由落体运动相似，它在运动过程中也只受重力的作用，因此它的加速度也是g,大小、方向都不变.由于物体的初速度、加速度都是沿竖直方向的，所以它的运动也不可能偏离竖直方向.结论：这个物体在竖直方向做匀变速直线运动，可以应用匀变速运动的规律.图4-79 以地面为原点，方向向上建立坐标轴.解析：以地面为原点，建立竖直向上的坐标轴，初速度方向与坐标方向一致，取正号；加速度方向向下，与坐标轴方向相反，取负号，a=-g=-10 m/s2,t1=0.6 s，t2=1.6 s.根据匀变速直线运动的位移与时间的关系可以得到x1=v0t1+at12=［10×0.6+×(-10)×0.62］m=4.2 mx2=v0t2+at22=［10×1.6+×(-10)×1.62］m=3.2 m抛出0.6 s后物体位于地面以上4.2 m的位置，1.6 s后位于地面以上3.2 m的位置.设疑：一个竖直向上抛出的物体为什么1.6 s时的位置反而比0.6 s时更低？实际上，竖直向上抛出的物体不可能永远向上运动.由于重力的作用，它的加速度向下，与速度方向相反，运动会越来越慢，速度逐渐变为零.但是物体不可能停在空中，它随即会向下运动.尽管向下运动与向上运动速度方向不同，但受力情况完全相同，所以两个运动阶段的加速度（大小、方向）也相同，仍是常量g.例题中算出的1.6 s时的位置，就是物体到达最高点后返回时所处的位置.问题拓展：让学生课下讨论例3中物体能够达到的最大高度是多少？课堂训练（课件展示）在距离地面高度h=20 m处，将一个小球以v0=10 m/s的速度竖直向上抛出，求t=3 s时物体的速度和位移.解析：以抛出点为坐标原点建立竖直向上的坐标系.根据匀变速直线运动的规律v=v0+at a=-g得到v=v0-gt=(10-10×3) m=-20 m/s负号表示速度方向向下，即小球向下运动.x=v0t+at2=v0t-gt2=(10×3-×10×32) m=-15 m负号表示小球在抛出点下方15 m处.答案：-20 m/s -15 m问题：速度与位移均为负值，它们有什么含义呢？讨论与交流：以竖直向上的方向为坐标轴正方向.若速度值为正，则物体速度竖直向上，处于上升过程；相反，若速度值为负，则说明物体方向与正方向相反，处于下降过程.若求得位移值为正值，则此时物体在抛出点之上某位置处；若求得位移值为负，说明此时物体位于抛出点之下某位置处.课堂小结牛顿运动定律结合运动学的基本规律，原则上可以解决所有的动力学问题.教材先从平衡状态的定义指出处于平衡状态的物体加速度等于0，然后根据牛顿第二定律推导得出共点力作用下的平衡条件.接着从对牛顿第二定律在竖直方向上的应用的实例中引出超重和失重的概念，并对其中的规律和特点作了介绍.最后从动力学的角度重新对落体运动的性质和规律进行研究，使前后知识点融汇贯通，深化对所学知识的理解.布置作业教材第90页“问题与练习”1、4、5题.板书设计7 用牛顿定律解决问题（二）1.平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态共点力的平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为02.超重和失重（1）超重：物体具有竖直向上的加速度时，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，称为超重现象（2）失重：物体具有竖直向下的加速度时，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，称为失重现象3.从动力学的角度看落体运动（1）物体从静止开始下落，运动的初速度是零（2）运动过程中只受重力作用，加速度大小、方向均恒定活动与探究课题：体验超重和失重.超重和失重是很常见的一种物理现象，只要你仔细观察，它就在你的身边.习题详解 1.解答：取足球作为研究对象，由共点力的平衡条件可知，F 1和G 的合力F 与F 2大小相等、方向相反.从图4-7-10中力的平行四边形定则可求得：F 1=G tan α F 2=.图4-7-102.解答：物体在五个力作用下保持平衡，它们的合力为0.其中任意四个力的合力一定与第五个力大小相等、方向相反.依题意，除F 1以外的四个力的合力与力F 1大小相等、方向相反.撤去F 1，其余四个力不变，它们的合力大小等于F1，方向与F 1相反.3.解答：当饮料瓶自由下落时，小孔没有水喷出.因为，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水（包括水孔处的水）的压强都是大气压强，故水不能从瓶中流出.4.解答：（1）如图4-7-11甲所示，由牛顿第二定律：F -mg =ma F =ma +mg =7mg =70 N绳子受到的拉力大约为70 N.图4-7-11（2）如图4-7-11乙所示，由牛顿第二定律：F+mg=ma F=ma-mg=5mg=50 N绳子受到的拉力大约为50 N.5.解答：当坐舱处于离地面50 m的位置时，升降机在做自由落体运动（图4-7-12），人和人手中的铅球均完全失重，所以，球对手无作用力，人没有受到压力的感觉.图4-7-12坐舱做匀减速运动时的加速度为：a==m/s2=16.8 m/s2=1.7g方向竖直向上所以，人手对铅球的作用力为F：F-mg=maF=ma+mg=2.7mg=135 N.设计点评应用牛顿运动定律结合运动学的知识解决实际生产、生活中的一些实例.需要深刻理解牛顿运动定律的物理意义，掌握把实例抽象成物理模型的物理学思维方法，灵活应用基本知识、基本方法的能力.本教学设计通过应用牛顿运动定律，对平衡问题、超重和失重问题的解决及从动力学的角度深化对抛体运动的了解，使学生在实际问题的解决过程中逐步培养出分析综合能力、推理能力、应用数学知识解决物理问题的能力.。
高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)教案B 新人教版必修1
2014-2015学年高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案B新人教版必修1 教案 B教学目标一、知识与技能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、过程与方法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、情感、态度与价值观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、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。
教学过程一、导入新课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。
二、进行新课（一）共点力的平衡条件教师提问：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？学生回答：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。
如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
共点力作用下物体的平衡条件：根据牛顿第二定律，当物体所受合力为0时，加速度为0，物体将保持静止或匀速直线运动状态。
生活中物体处于平衡状态的实例：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。
讨论：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。
高中物理4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)》教案(新人教版必修1)河北地区专用
4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案1、知识目标：（1）能结合物体的运动情况进行受力分析．（2）掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题．2、能力目标：培养学生审题能力、分析能力、利用数学解决问题能力、表述能力．3、情感目标：培养严谨的科学态度，养成良好的思维习惯．教材分析本节主要通过对典型例题的分析，帮助学生掌握处理动力学两类问题的思路和方法．这两类问题是：已知物体的受力情况，求解物体的运动情况；已知物体的运动情况，求解物体的受力．教法建议1、总结受力分析的方法，让学生能够正确、快速的对研究对象进行受力分析．2、强调解决动力学问题的一般步骤是：确定研究对象；分析物体的受力情况和运动情况；列方程求解；对结果的合理性讨论．要让学生逐步习惯于对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景后再动笔算，并养成画情景图的好习惯．3、根据学生的实际情况，对这部分内容分层次要求，即解决两类基本问题——→解决斜面问题——→较简单的连接体问题，建议该节内容用2－3节课完成．教学重点：物体的受力分析；应用牛顿运动定律解决两类问题的方法和思路．教学难点：物体的受力分析；如何正确运用力和运动关系处理问题．第一课时一、受力分析方法小结通过基本练习，小结受力分析方法．（让学生说，老师必要时补充）1、练习：请对下例四幅图中的A、B物体进行受力分析．答案：2、受力分析方法小结（1）明确研究对象，把它从周围物体中隔离出来；（2）按重力、弹力、摩擦力、外力顺序进行受力分析；（3）注意：分析各力的依据和方法：产生条件；物体所受合外力与加速度方向相同；分析静摩擦力可用假设光滑法．不多力、不丢力的方法：绕物一周分析受力；每分析一力均有施力物体；合力、分力不要重复分析，只保留实际受到的力．二、动力学的两类基本问题1、已知物体的受力情况，确定物体的运动情况．2、已知物体的运动情况，确定物体的受力情况．3、应用牛顿运动定律解题的一般步骤：选取研究对象；（注意变换研究对象）画图分析研究对象的受力和运动情况；（画图很重要，要养成习惯）进行必要的力的合成和分解；（在使用正交分解时，通常选加速度方向为一坐标轴方向，当然也有例外）根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解；（要选定正方向）对解的合理性进行讨论．习题精选1、质量为2kg的物体，置于水平光滑平面上，用16N的力与水平面成300角斜向上或斜向下加在这个物体上，求两种情况下物体的加速度大小之比是．2、质量为3kg的物体静止在水平地面上，在水平恒力的作用下运动4s末它的速度达到4m/s．此时将力撤去，又经过6s物体停止运动，若地面与物体之间的动摩擦因数不变，则的大小为．3、如图所示，车厢内光滑的墙壁上，用线拴住一个重球．车静止时，线的拉力为，墙对球的支持力为．车向右作加速运动时，线的拉力为，墙对球的支持力为，则这四个力的关系应为：；．（填>、<或＝）4、用弹簧秤沿水平方向拉着一个物体在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤的读数是0.8N．后再用弹簧秤沿水平方向拉着这个物体在水平面上做匀加速直线运动，当弹簧秤的读数是2.4N时，测得加速度的大小是0.4m/s2．则这个物体的质量为______．5、质量为24kg的气球，以2m/s的速度匀速上升，当气球在200m高处时掉下一个质量为4kg的物体．则经过5s后气球的高度为______m．(取10m/s2)6、一机动车拉一拖车，由静止开始在水平轨道上匀加速前进，在运动开始后的头10s 里走过40m，然后将拖车解脱．但机车的牵引力仍旧不变，再过10s两车相距60m．则机动车和拖车质量之比为______．（不计一切阻力）7、质量为1Kg的物体，从倾角为37°的斜面上无初速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，则5s内物体下滑的最大速度为；若物体以10m/s的速度冲上斜面，它能滑行的最大距离是．（＝10m/s2）答案：1、1：1 2、5N 3、“＝”；“>” 4、4kg 5、235m 6、2：1 7、10m/s；5m．第二课时探究活动题目：根据自己的学习情况，编一份有关牛顿运动定律应用的练习题．题量：4－6道．要求：给出题目详细解答，并注明选题意图及该题易错之处．评价：可操作性、针对性，可调动学生积极性．已知物体的受力情况确定物体的运动情况例1质量为10Kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，如果用大小40N，方向斜向上与水平方向的夹角为37°的恒力作用，使物体沿水平面向右运动,求（1）物体运动的加速度大小；（2）若物体由静止开始运动，需要多长时间速度达到8.4m/s，物体的位移多大？分析与解答：（1）以物体为研究对象，首先对物体进行受力分析，如图1所示．建立平面直角坐标系把外力沿两坐标轴方向分解．设向右为正方向，依据牛顿第二定律列方程：整理后得到：代入相关数据解得：物体运动加速度大小=1.68m/s2（2）因为物体做匀加速直线运动，所以根据运动学公式可知：∵∴物体运动时间为：s∵∴物体的位移大小为：m说明：（1）这是一道已知物体的受力情况，确定物体的运动情况的习题．（2）本题中物体受4个力作用（大于3个力作用），一般在处理力的关系时用正交分解法．（3）支持力不是外力在竖直方向上的分力；重力大小不等于地面给予的支持力．已知物体运动情况确定物体受力情况例2 一个空心小球从距离地面16m的高处由静止开始落下，经2s小球落地，已知球的质量为0.4kg，求它下落过程中所受空气阻力多大？(=10m/s2) 分析与解答：以空心小球为研究对象，根据它的运动情况可知，其下落时加速度大小为：m/s2<说明小球在下落过程中受到向上的空气阻力作用，小球的受力情况如图2所示．依据牛顿第二定律可知：∴小球所受空气阻力大小为：N说明：（1）这是一道已知物体的运动情况，确定物体的受力情况的习题．（2）本题可根据需要加一问：若小球落地后竖直向上反弹到6m高度，设空气阻力大小不变，则小球反弹上升的时间为多少？反弹的初速度为多少？所加这一问属于第一类问题，且注意此时空气阻力方向向下．3）物体的运动路径是竖直方向的直线，如各类竖直方向的抛体运动，往往要考虑空气阻力（空气阻力总是与运动方向相反）；又如升降机内随升降机一起变速上升和下降的物体的运动，这时会出现超重失重现象。
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第四章 牛顿运动定律4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）★教学目标(一) 知识与技能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) 过程与方法5. 培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
6. 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) 情感态度与价值观7. 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。
8. 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。
★教学过程一、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。
首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。
什么叫做平衡状态。
生：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？ 生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律mF a 合 知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。
师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。
师：力的分解合成有注意点吗？或力的分解合成有适用范围吗？学生会思考一会儿，但肯定会找到答案生：力的分解合成只适用于共点力。
师：那什么是共点力？生：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。
师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于平衡状态时分为两类，一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。
在整个高中阶段，我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。
今天我们先来研究共点力作用下物体的平衡条件。
二、共点力作用下物体的平衡条件【定义】：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。
师：同学们能列举生活中物体处于平衡状态的实例吗？生：很多。
如桌上的书、吊着的电灯、做匀速直线运动的汽车等等。
师：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？ 生：不是！因为物体在最高点虽然速度为0，但仍受到重力，加速度仍为g ，物体不能保持静止或匀速直线运动。
师：回答得很好！平衡状态是指物体保持静止或匀速直线运动，并不说若指某一时刻静止，那这一时刻就是平衡状态。
平衡状态是一个持续的过程。
或平衡状态是指加速度为0的状态。
例1、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。
图为这类结构的一种简化模型。
图中硬杆OB 可绕通过B 点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。
如果悬挂物的重量为G ，角AOB 等于θ，钢索OA 对O 点的拉力和杆OB 对O 点的支持力各是多大？1、轻质细绳中的受力特点：两端受力大小相等，内部张力处处相等。
2、轻质直杆仅两端受力时（杆处于平衡状态）的特点：这两个力必然沿杆的方向且大小相等。
3、节点O 也是一理想化模型。
AB G A2cos 1F F =θG F =θsin 1例2、举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。
在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一定时间，才能被裁判视为挺（或抓）举成功。
运动员可通过改变两手握杆的距离来调节举起时双臂的夹角。
若双臂夹角变大，则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用力大小变化的说法正确的是（C ）A．不变 B．减小 C．增大 D．不能确定【解析】如下图：为了保证棒静止，两手举杠铃的力沿竖直方向的分力之和应与重力抵消。
所以当手臂夹角变大时，为了保证举力竖直方向的分力大小不变，则要求举力增大。
三、超重与失重师：自从神州六号飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重。
那什么是超重和失重呢，下面我们就来研究这个问题。
播放一段视频增加学生的感性认识例3、人站在电梯中，人的质量为m。
①人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？【解析】:求解人对地板的压力，该题中如果选电梯为研究对象，受力情况会比较复杂，甚至无法解题。
所以我们只能选人为研究对象，那选人为研究对象能求解出人对电梯的压力吗？能！根据牛顿第三定律：作用力与反作用力是等在反向的。
只要求出电梯对人的支持力，再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力。
因为人是静止的所以合外力为0有：mg N =②人随电梯以加速度a 匀加速上升，人对地板的压力为多大？【解析】:以加速度a 匀加速上升，因为加速，所以加速度方向与速度同向，物体是上升的，所以加速度方向也是向上的。
有 mg mg ma N ma mg N >+=⇒=-看到了什么？人对地面的压力竟然会大于本身的重力？③人以加速度a 匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？【解析】：以加速度a 匀减速下降，因为减速，所以加速度方向与速度反向，物体是下降的，所以加速度方向是向上的。
有 mg mg ma N ma mg N >+=⇒=-人对地面的压力还是大于本身的重力！④人随电梯以加速度a(a<g)匀加速下降，人对地板的压力多大？⑤人随电梯以加速度a(a<g)匀减速上升，人对地板的压力为多大？学生自己分析解答。
不会有太大难度 ④⑤两题加速度方向均向下，合外力向下，于是有mg ma mg N ma N mg >-=⇒=- 师：从上面的解题结果我们发现，当人加速上升和减速下降时，人对地面的压力大于本身重力；当人加速下降和减速上升时，人对地面的压力小球本身重力。
物理学中分别把这两种现象叫做超重和失重。
【定义】：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力，这种现象叫做超重。
【定义】：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力，这种现象叫做失重。
师：虽然从理论上我们推导出了应该有这样的现象，但我估计大家在日常生活中都没有注意到这些现象，可能都有点怀疑。
那你们有坐过电梯的经验吗？电梯启动上升时，你会心慌也会充分体会到“脚踏实地”的感觉，电梯停止上升时，你会头晕，同时有种“飘飘然”的感觉，这就是超重失重引起的。
还有坐汽车时，汽车速度很快上桥并从桥顶下桥，大家会突然觉得心突然变得空空的，很难受，那是失重造成的。
大家可以看实验视频观察实验视频实验验证师：其实大家完全可以利用身边的器材来验证。
实验1、用弹簧秤挂上钩码，然后迅速上提和迅速下放。
现象：在钩码被迅速上提的一瞬间，弹簧秤读数突然变大；在钩码被迅速下放的一瞬间，弹簧秤读数突然变小。
师：迅速上提时弹簧秤示数变大是超重还是失重？迅速下放时弹簧秤示数变小是超重还是失重？生：迅速上提超重，迅速下放失重。
体会为何用弹簧秤测物体重力时要保证在竖直方向且保持静止或匀速实验2、学生站在医用体重计上，观察下蹲和站起时秤的示数如何变化？在实验前先让同学们理论思考示数会如何变化再去验证，最后再思考。
（1）在上升过程中可分为两个阶段：加速上升、减速上升；下蹲过程中也可分为两个阶段：加速下降、减速下降。
（2）当学生加速上升和减速下降时会出现超重现象；当学生加速下降和减速上升时会出现失重现象；（3）出现超重现象时加速度方向向上，出现失重现象时加速度方向向下。
完全失重⑥人随电梯以加速度g 匀加速下降，这时人对地板的压力又是多大？【解析】0=-=⇒=-mg mg N mg N mg 即当电梯对人没有支持力时，人只受重力，加速度大小为g ，做的是自由落体运动。
同学们又看到了什么？人竟然可以对电梯没有压力？师：物理学中把这种现象叫做完全失重。
【定义】：如果物体正好以大小等于g 方向竖直向下的加速度做匀变速运动，这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有了重力作用，这种状态是完全失重。
师：刚上课时我们看到的视频里人类在太空中就处于完全失重状态。
演示实验3、一个盛满水的瓶子底部有一小孔，静止在手中时，水会喷射而出；如果突然松手，让瓶子自由下落时，让学生观察瓶子在下落过程中发生的现象？为什么？生：瓶子和水一起下落时，每一部分水和瓶子它们做的都是自由落体运动，运动情况完全一样，所以它们之间没有挤压力，均处于完全失重状态。
没有了挤压力，水中了就不存在压强了，所以上面的水也不会把下面的水往外压了。
也可以用反证法说明它们之间没有压力。
观看视频问题：1、人随电梯能以加速度a(a>g)匀加速下降吗？不可能，最大只能是g2、如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？不会，仍然完全失重3、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？没有变有！四、归纳总结（1）什么是超重（失重）现象？（2）什么情况下会出现超重（失重）现象？（3）为什么会出现超重（失重）现象？【牢记】：1、超重和失重是一种物理现象。
2、物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。
3、规律：物体具有竖直向上的加速度超重状态物体具有竖直向下的加速度失重状态超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关观看视频，激发兴趣，加强感官印象例4、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重量，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是（ C ）A．读数偏大，表明装置加速上升B．读数偏小，表明装置减速下降C．读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动D．读数准确，表明装置匀速上升或下降五、从动力学看自由落体运动略，说明一下就可以了。