2019-2020年人教版高中物理必修1 第4章第7節(jié) 用牛頓定律解決問題（二）（教案）.doc

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2019-2020年人教版高中物理必修1 第4章第7節(jié) 用牛頓定律解決問題（二）（教案） 【知識與技能】 1、掌握共點力的平衡條件，會用來解決有關(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. 3、能從動力學(xué)的角度理解自由落體運動. 【過程與方法】 1、通過運用牛頓定律解決平衡問題和超重、失重問題，培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的思維意識. 2、通過體驗電梯內(nèi)的超、失重現(xiàn)象和觀察分析體重計上的下蹲過程中的現(xiàn)象，體會物理學(xué)的研究方法. 【情感態(tài)度與價值觀】 1、通過搜集航天器中的超、失重現(xiàn)象，了解我國航天科技的成就，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和提高對科學(xué)知識的興趣. 【教學(xué)過程】 ★重難點一、共點力作用下物體的平衡條件★ 一、對共點力作用下物體平衡的理解 1．對靜止?fàn)顟B(tài)的理解：靜止與速度v＝0不是一回事。物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明v＝0，a＝0，兩者同時成立。若僅是v＝0，a≠0，如自由下落開始時刻的物體，并非處于平衡狀態(tài)。 2．平衡狀態(tài)與運動狀態(tài)的關(guān)系：平衡狀態(tài)是運動狀態(tài)的一種，平衡狀態(tài)是指物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。 3．共點力平衡的條件：物體所受的合外力為零。 數(shù)學(xué)表達式有兩種：(1)F合＝0；(2) Fx合和Fy合分別是將力進行正交分解后，物體在x軸和y軸上所受的合力。 4．共點力平衡的幾種常見類型 (1)物體受兩個力平衡時，這兩個力等大反向，是一對平衡力。 (2)物體受三個力平衡時，任意兩個力的合力與第三個力等大反向。 (3)物體受三個以上的力平衡時，其中任意一個力與另外幾個力的合力等大反向。 5．動態(tài)平衡問題 (1)動態(tài)平衡問題的特點：通過控制某一物理量，使其他物理量發(fā)生緩慢變化，而變化過程中的任何一個狀態(tài)都看成是平衡狀態(tài)。 (2)處理動態(tài)平衡問題常用的方法 ①解析法：對研究對象的任一狀態(tài)進行受力分析，建立平衡方程，求出應(yīng)變量與自變量的一般函數(shù)式，然后依據(jù)自變量的變化確定應(yīng)變量的變化(也叫代數(shù)法) ②圖解法：就是對研究對象進行受力分析，根據(jù)力的平行四邊形定則畫出不同狀態(tài)時的力的矢量圖(畫在同一個圖中)，然后依據(jù)有向線段(表示力)的長度變化判斷各個力的變化情況。 6．處理共點力平衡問題的一般方法 處理共點力的平衡問題正確的受力分析是關(guān)鍵。當(dāng)物體受三個力(不平行)而平衡時，這三個力一定是共點力，常用以下兩種方法處理問題： (1)三角形法 ①根據(jù)平衡條件，任兩個力的合力與第三個力等大反向，把三個力放于同一個三角形中，三條邊對應(yīng)三個力，再利用幾何知識求解。 ②三個力可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形，這種方法一般用來討論動態(tài)平衡問題較為方便。 (2)正交分解法 利用三角形法解題時得到的三角形一般為直角三角形才能解出結(jié)果。若三個力不能構(gòu)成直角三角形，或物體受力較多，一般采用正交分解法求解，物體處于平衡狀態(tài)時，平衡條件為 【典型例題】（多選）如圖，用與豎直方向成θ角（θ＜45）的傾斜輕繩a和水平輕繩b共同固定一個小球，這時繩b的拉力大小為F1，現(xiàn)保持小球在原位置不動，使繩b在原豎直平面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)過θ角，繩b的拉力大小為F2，再逆時針轉(zhuǎn)過θ角固定，繩b的拉力大小為F3，則 A．F1=F3＞F2 B．F1＜F2＜F3 C．繩a的拉力先減小后增大 D．繩a的拉力一直減小 【答案】AD ★重難點二、超重和失重★ 在太空中，宇航員可以飄浮在宇宙飛船中是由于宇航員處于完全失重狀態(tài)，如果說宇航員在太空中不受重力作用了，對嗎？說明理由． 【提示】　不對．完全失重時，物體所受重力全部用來產(chǎn)生加速度，不再使物體對支持面或懸掛繩產(chǎn)生壓力或拉力，但重力沒有變化，是其作用效果變了． 1．視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重\”，大小等于測力計所受的拉力或秤所受壓力． 2．超重、失重的分析 特征 狀態(tài) 加速度 視重(F)與 重力關(guān)系 運動情況 平衡 a＝0 F＝mg 靜止或勻速直線運動 超重 向上 F＝m(g＋a)>mg 向上加速，向下減速 失重 向下 F＝m(g－a)mg (1)物體超重與運動狀態(tài)的關(guān)系： (2)物體失重與運動狀態(tài)的關(guān)系： 4.超重和失重的本質(zhì) (1)超重與失重現(xiàn)象僅僅是一種表象，所謂超重與失重，只是拉力(或支持力)的增大或減小，是“視重”的改變，改變量為ma，a為物體豎直方向的加速度． (2)物體處于超重狀態(tài)時，物體不一定是向上加速運動，也可以是向下減速運動，即只要物體的加速度方向是向上的，物體就處于超重狀態(tài)，物體的運動方向可能向上也可能向下．同理，物體處于失重狀態(tài)時，物體的加速度向下，物體既可以做向下的加速運動，也可以做向上的減速運動． (3)無論是超重還是失重，物體所受的重力都沒有變化． 特別提醒 (1)若系統(tǒng)中某一部分有向上或向下的加速度，則系統(tǒng)整體也處于超重或失重狀態(tài)． (2)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時，由重力引起的一切現(xiàn)象都會消失，如物體對桌面無壓力，單擺不再擺動，浸在液體中的物體不受浮力． 【典型例題】某“蹦極”者從高高的跳臺上跳下后，由于綁在身上的彈性繩很長，足以使他在空中享受幾秒鐘的“自由落體運動”，當(dāng)下落到一定距離時，人被拉伸的彈性繩向上拉起，之后又落下，如此反復(fù)，若不計空氣阻力的影響，在人下落到最低點的過程中，下列說法正確的是 A．當(dāng)彈性繩達到原長后，人處于超重狀態(tài) B．當(dāng)彈性繩彈力剛好等于人的重力時，人的速度最大 C．當(dāng)彈性繩剛好達到原長時，人的速度最大 D．當(dāng)彈性繩從原長到人達到最低點過程中，人處于失重狀態(tài) 【答案】B