高中物理 第4章 牛顿运动定律 4.7 用牛顿定律解决问题（二）教案 新人教版必修1-新人教版高一必修1物理教案VIP免费

用牛顿定律解决问题（二）项目内容教学目标知识与技能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.教学重、难点教学重点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.教学准备天平、砂漏、带小孔的矿泉水瓶、三角板、投影仪、台秤.课型课时安排1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=0①F1sinθ-F3=0②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...