4.7用牛頓定律解決問(wèn)題(二)教案

1、4.7用牛頓定律解決問(wèn)題（二）【教學(xué)目標(biāo)】1知道什么是超重與失重；知道產(chǎn)生超重與失重的條件 2了解生活實(shí)際中超重和失重現(xiàn)象，理解超重和失重的實(shí)質(zhì) 3了解超重與失重在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究中的重要應(yīng)用 4會(huì)用牛頓第二定律求解超重和失重問(wèn)題5滲透“學(xué)以致用”的思想，有將物理知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)和生活實(shí)踐的意識(shí)，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理問(wèn)題【教學(xué)重難點(diǎn)】1發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì)2超重、失重現(xiàn)象的本質(zhì)【教具準(zhǔn)備】體重計(jì)、裝滿水的塑料瓶等【課時(shí)安排】1課時(shí)【教學(xué)設(shè)計(jì)】課前預(yù)習(xí)【預(yù)學(xué)內(nèi)容】1物體具有豎直 的加速度時(shí)物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力？與物體的運(yùn)動(dòng)方向有沒(méi)關(guān)系？ 2物體具

2、有豎直 的加速度時(shí)物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力？與物體的運(yùn)動(dòng)方向有沒(méi)關(guān)系？ 3物體的加速度等于 時(shí)物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?為零？與物體的運(yùn)動(dòng)方向有沒(méi)關(guān)系？ 4超重和失重是指物體的實(shí)際重力變大和變小的現(xiàn)象，對(duì)嗎？判斷超重和失重的關(guān)鍵是什么？【預(yù)學(xué)疑難】 課堂互動(dòng)【新課導(dǎo)入】同學(xué)們上節(jié)課我們研究了應(yīng)用牛頓定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，這節(jié)課我們一起研究一下在豎直方向上物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)系及其現(xiàn)象.【新課教學(xué)】(學(xué)生實(shí)驗(yàn))一位同學(xué)甲站在體重計(jì)上靜止，另一位同學(xué)說(shuō)出體重計(jì)的示數(shù)注意觀察接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析原因師：甲突然下蹲時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)

3、是否變化?怎樣變化?生：體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變小了師：甲突然站起時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)是否變化?怎樣變化?生：體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變大師：當(dāng)人下蹲和突然站起的過(guò)程中人受到的重力并沒(méi)有發(fā)生變化，為什么體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化呢?生：這是因?yàn)楫?dāng)人靜止在體重計(jì)上時(shí)，人處于受力平衡狀態(tài)，重力和體重計(jì)對(duì)人的支持力相等，而實(shí)際上體重計(jì)測(cè)量的是人對(duì)體重計(jì)的壓力，在這種靜止的情況下，壓力的大小是等于重力的而當(dāng)人在體重計(jì)上下蹲或突然站起的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，也就是說(shuō)產(chǎn)生了加速度，此時(shí)人受力不再平衡，壓力的大小不再等于重力，所以體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化這位同學(xué)分析得非常好，我們把物體對(duì)支持物的壓力或

4、對(duì)懸掛物的拉力叫做物體的視重，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，視重就不再等于物體的重力，而是比重力大或小大家再看這樣一個(gè)問(wèn)題：【典例導(dǎo)學(xué)】例1（1）人站在電梯中，人的質(zhì)量為m如果當(dāng)電梯以加速度a加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力為多大?學(xué)生思考解答生1：選取人作為研究對(duì)象，分析人的受力情況：人受到兩個(gè)力的作用，分別是人的重力和電梯地板對(duì)人的支持力由于地板對(duì)人的支持力與人對(duì)地板的壓力是一對(duì)作用力與反作用力，根據(jù)牛頓第三定律，只要求出地板對(duì)人的支持力就可以求出人對(duì)地板的壓力生2：取向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律寫出支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程FG=ma，由此可得：FG+mam(g+a)人對(duì)地板的壓力

5、F與地板對(duì)人的支持力大小相等，即Fm(g+a)由于m(g+a)>mg，所以當(dāng)電梯加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力比人的重力大【交流提升】我們把物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體受到的重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象那么物體處于超重現(xiàn)象時(shí)物體的加速度方向如何呢?生：物體的加速度方向向上師：當(dāng)物體的加速度方向向上時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的?生：應(yīng)該是加速上升師：大家看這樣一個(gè)問(wèn)題：（2）人以加速度a減速下降，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?學(xué)生討論回答生1：此時(shí)人對(duì)地板的壓力也是大于重力的，壓力大小是：Fm(g+a)生2：加速度向上時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為兩種情況，即加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下師：大家再看這

6、樣幾個(gè)問(wèn)題：例2、（1）人以加速度a加速向下運(yùn)動(dòng)，這時(shí)人對(duì)地板的壓力多大?（2）人隨電梯以加速度a減速上升，人對(duì)地板的壓力為多大?（3）人隨電梯向下的加速度ag，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?師：這幾種情況物體對(duì)地板的壓力與物體的重力相比較哪一個(gè)大?生：應(yīng)該是物體的重力大于物體對(duì)地板的壓力師：結(jié)合超重的定義方法，這一種現(xiàn)象應(yīng)該稱為什么現(xiàn)象?定義如何？ 生：應(yīng)該稱為失重現(xiàn)象當(dāng)物體對(duì)支持物的壓力和對(duì)懸掛物的拉力小于物體重力的現(xiàn)象稱為失重師：產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因？生：產(chǎn)生原因是物體具有豎直向下的加速度即物體加速向下運(yùn)動(dòng)或減速向上運(yùn)動(dòng)都會(huì)發(fā)生失重現(xiàn)象師：根據(jù)以上研究指出什么是完全失重現(xiàn)象？完全失重產(chǎn)生的原

7、因又是什么呢？生：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的情況叫完全失重現(xiàn)象原因是完全失重狀態(tài)下物體的加速度等于重力加速度g即與支持物或懸掛物雖然接觸但無(wú)相互作用.師：發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時(shí)，物體實(shí)際受的重力是否發(fā)生了變化? 判斷超重和失重現(xiàn)象的關(guān)鍵是什么？生：沒(méi)有發(fā)生變化，只是物體的視重發(fā)生了變化判斷超重和失重現(xiàn)象的關(guān)鍵是分析物體的加速度.師：為了加深同學(xué)們對(duì)完全失重的理解，我們看下面一下實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)：取一裝滿水的塑料瓶，在靠近底部的側(cè)面打一小孔，讓其做自由落體運(yùn)動(dòng)生：觀察到的現(xiàn)象是水并不從小孔中噴出，原因是水受到的重力完全用來(lái)提供水做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度了師：現(xiàn)在大家

8、就可以解釋人站在臺(tái)秤上，突然下蹲和站起時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象了 【課堂小結(jié)】本節(jié)課是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的具體應(yīng)用，就是物體在豎直方向上做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)超重和失重現(xiàn)象對(duì)于這兩種現(xiàn)象，我們應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題：物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)，并不是說(shuō)物體的重力增大了或減小了(甚至消失了)，地球作用于物體的重力始終是存在的且大小也無(wú)變化即使是完全失重現(xiàn)象，物體的重力也沒(méi)有絲毫變大或變小超(失)重現(xiàn)象是指物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?大于(小于)重力的現(xiàn)象“超重“失重”現(xiàn)象與物體運(yùn)動(dòng)的速度方向和大小均無(wú)關(guān)，只決定于物體的加速度方向【板書設(shè)計(jì)】1超重現(xiàn)象（1）定義（力學(xué)特征）：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?

9、大于物體所受重力的情況叫超重現(xiàn)象.（2）產(chǎn)生原因（運(yùn)動(dòng)學(xué)特征）：物體具有豎直向上的加速度即物體加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下運(yùn)動(dòng)都會(huì)發(fā)生超重現(xiàn)象.2失重現(xiàn)象（1）定義（力學(xué)特征）：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的情況叫失重現(xiàn)象.（2）產(chǎn)生原因（運(yùn)動(dòng)學(xué)特征）：物體具有豎直向下的加速度即物體加速向下運(yùn)動(dòng)或減速向上運(yùn)動(dòng)都會(huì)發(fā)生失重現(xiàn)象3完全失重現(xiàn)象失重的特殊情況（1）定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的情況（即與支持物或懸掛物雖然接觸但無(wú)相互作用）（2）產(chǎn)生原因：物體豎直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不會(huì)再與支持物或懸掛物發(fā)生作用4.注意（1）超重和失重

10、的實(shí)質(zhì)：物體超重和失重并不是物體的實(shí)際重力變大或變小，物體所受重力G=mg始終存在，且大小方向不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化只是因?yàn)橛捎谖矬w在豎直方向有加速度，從而使物體的視重變大變?。?）判斷超重和失重現(xiàn)象的關(guān)鍵，是分析物體的加速度【隨堂訓(xùn)練】1某人站在臺(tái)秤的底板上，當(dāng)他向下蹲的過(guò)程中( )A由于臺(tái)秤的示數(shù)等于人的重力，此人向下蹲的過(guò)程中他的重力不變，所以臺(tái)秤的示數(shù)也不變B此人向下蹲的過(guò)程中，臺(tái)秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以臺(tái)秤的示數(shù)將增大C臺(tái)秤的示數(shù)先增大后減小 D臺(tái)秤的示數(shù)先減小后增大2在一個(gè)封閉裝置中，用彈簧秤稱一物體的重力，根據(jù)讀數(shù)與實(shí)際重力之間的關(guān)系，以下說(shuō)法中正確的是(

11、)A.讀數(shù)偏大，表明裝置加速上升 B讀數(shù)偏小，表明裝置減速下降C.讀數(shù)為零，表明裝置運(yùn)動(dòng)加速度等于重力加速度，但無(wú)法判斷是向上還是向下運(yùn)動(dòng)D讀數(shù)準(zhǔn)確，表明裝置勻速上升或下降3試在右圖中分別討論當(dāng)GA>GB和GA<GB時(shí)彈簧稱的示數(shù)與GA的關(guān)系并將相應(yīng)現(xiàn)象填入表中空白處超重和失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征v的方向v的方向a的方向視重F與G的大小關(guān)系現(xiàn)象FGAFGAa=gF=04回答下列問(wèn)題：（1）手提彈簧秤突然上升一段距離的過(guò)程中，有無(wú)超重和失重現(xiàn)象？ （2）人突然站立、下蹲的過(guò)程中有無(wú)超、失重現(xiàn)象?（3）已調(diào)平衡的天平，在豎直方向變速運(yùn)動(dòng)的電梯中平衡是否會(huì)被破壞?（4）兩個(gè)木塊疊放在一起，豎

12、直向上拋出以后的飛行過(guò)程中， 若不計(jì)空氣阻力，它們之間是否存在相互作用的彈力?為什么?（5）完全失重時(shí)，能否用彈簧秤測(cè)量力的大小?課后提升1下列四種運(yùn)動(dòng)中，屬于失重現(xiàn)象的是 （ ）A.加速上升 B.加速下降 C.減速上升 D.減速下降2木箱中有一個(gè)l0kg的物體，鋼繩吊著木箱向上作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度是0.5g，至第3s末，鋼繩突然斷裂，那么，4.5s末物體對(duì)木箱的壓力是( ) A.100N B0 C150N D5N3電梯內(nèi)彈簧秤上掛有一個(gè)質(zhì)量為5kg的物體，電梯在運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為39.2N，若彈簧秤示數(shù)突然變?yōu)?8.8N，則可以肯定的是( ) A電梯速率突然增加 B電梯速

13、率突然減小 C電梯突然改變運(yùn)動(dòng)方向 D電梯加速度突然增加 E電梯加速度突然減少 F電梯突然改變加速度方向4一個(gè)質(zhì)量為50kg的人，站在豎直向上運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)地板上他看到升降機(jī)內(nèi)掛著重物的彈簧秤的示數(shù)為40N已知彈簧秤下掛著的物體的重力為50N，取g=l0ms2，則人對(duì)地板的壓力為( ) A大于500N B小于500N C等于500N D上述說(shuō)法均不對(duì)5在飲料瓶的下方戳一個(gè)小孔，瓶中灌足夠的水，手持飲料瓶，小孔中有水流出現(xiàn)讓有水的飲料瓶做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)小孔始終朝下，下列現(xiàn)象符合事實(shí)的是 （ ）A只有在上升過(guò)程中有水流出 B只有在下降過(guò)程中有水流出C在上升和下降過(guò)程中都有水流出 D在上升和下

14、降過(guò)程中都沒(méi)有水流出6原來(lái)作勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，有一被伸長(zhǎng)彈簧拉住的、具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，如圖所示現(xiàn)發(fā)現(xiàn)物體A突然被彈簧拉向右方由此可判斷，此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)可能是( ) A加速上升 B減速上升 C加速下降 D減速下降7體重500N的人站在電梯內(nèi)，電梯下降時(shí)v-t圖像如圖所示在下列幾段時(shí)間內(nèi)，人對(duì)電梯地板的壓力分別為多大?(g=10ms2)l2s內(nèi)，N1=_N 58s內(nèi)，N2=_N1012s內(nèi)，N3=_N8一臺(tái)起重機(jī)的鋼絲繩可承受1.4×104kg的拉力，現(xiàn)用它來(lái)吊重1.0×102kg的貨物若使貨物以1.0ms2加速度上升，鋼絲繩是否會(huì)斷裂?9某人在地面上最多能舉起質(zhì)量為60kg的物體，在一加速下降的電梯里最多能舉起質(zhì)量為80kg的物體，則電梯的加速度多大？如果電梯以這個(gè)加速度勻加速上升，這個(gè)人在電梯內(nèi)最多能舉起質(zhì)量多大的物體(取g=l0ms2)？10一種巨型娛樂(lè)器械可以使人體驗(yàn)超重和失重一個(gè)可乘十多人的環(huán)形坐艙套裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓坐艙自由落下落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下已知坐艙開(kāi)始下落時(shí)的高度為76m，當(dāng)落到離地面28m的位置時(shí)開(kāi)始制動(dòng)，坐艙運(yùn)減速到地面若坐艙中某人用手托著重50N的鉛球，當(dāng)坐艙落到離地面50m的位置時(shí)，手的感覺(jué)如何？當(dāng)坐艙落到離地面15m的位置時(shí)，手要用多大的力才能托住鉛球