高一物理人教版必修一 4.7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（二）教案

4/44/44/4用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題〔二〕重/難點(diǎn)重點(diǎn)：共點(diǎn)力作用下物體的平衡；超重和失重。難點(diǎn)：超重和失重。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：平衡狀態(tài)：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。物體對(duì)支持物的壓力〔或?qū)覓煳锏睦Α炒笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象,稱(chēng)為超重現(xiàn)象。物體對(duì)支持物的壓力〔或?qū)覓煳锏睦Α承∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象,稱(chēng)為失重現(xiàn)象。難點(diǎn)分析：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。當(dāng)然,物體所受重力會(huì)隨高度的增加而減小,但與物體超、失重并沒(méi)有聯(lián)系。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?！俺亘暋笆е亘暚F(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。突破策略一、共點(diǎn)力的平衡條件桌上的書(shū)、屋頂?shù)臒?雖然都受到力的作用,但都保持靜止?；疖?chē)車(chē)廂受到重力、支持力、牽引力、阻力作用,但仍可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果一個(gè)物體在力的作用下保持靜止或勻速直線狀態(tài),我們就說(shuō)這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為0。假設(shè)一個(gè)物體受三個(gè)力而處于平衡狀態(tài),那么其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力間滿足怎樣的關(guān)系？三個(gè)力平衡,合外力為零,那么其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力必定大小相等、方向相反。推廣到多個(gè)力的平衡,假設(shè)物體受多個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài),那么這些力中的某一個(gè)力一定與其余力的合力大小相等、方向相反。例1.課件展例如題、三角形懸掛結(jié)構(gòu)及其理想化模型。懸掛路燈的一種三角形結(jié)構(gòu)學(xué)生交流討論,并寫(xiě)出標(biāo)準(zhǔn)解題過(guò)程。課件展示學(xué)生解題過(guò)程。解析：合力為0,那么這三個(gè)力在x方向的分矢量之和及y方向的分矢量之和也都為0,即解①②組成的方程=。應(yīng)用拓展：根據(jù)解題結(jié)果,在此類(lèi)路燈等的安裝過(guò)程中應(yīng)該注意哪些問(wèn)題？討論交流：由公式看出當(dāng)θ很小時(shí),sinθ和tanθ都接近0,就會(huì)很大。對(duì)材料強(qiáng)度要求很高,所以鋼索的固定點(diǎn)A不能距B太近。但A點(diǎn)過(guò)高那么材料消耗過(guò)多。所以要結(jié)合具體情況適中選擇θ角。假設(shè)利用推論“三個(gè)力平衡,那么某一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小相等、方向相反〞解題,那么該題如何解決？解析：由平衡條件的合力與等大反向,即由力的矢量三角形的邊角關(guān)系總結(jié)：物體受到三個(gè)共點(diǎn)力而處于平衡狀態(tài),利用推論：任兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向,結(jié)合力的合成的平行四邊形定那么可使解題更加簡(jiǎn)潔明了。受三個(gè)以上共點(diǎn)力平衡時(shí)多用正交分解法和力的獨(dú)立作用原理解題。二、超重和失重例2.如圖,人的質(zhì)量為m,當(dāng)電梯以加速度a加速上升時(shí),人對(duì)地板的壓力F′是多大？電梯啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí),體重計(jì)的讀數(shù)怎樣變化？分析：人受到兩個(gè)力：重力G和電梯地板的支持力F。地板對(duì)人的支持力F與人對(duì)地板的壓力F′是一對(duì)作用力反作用力。根據(jù)牛頓第三定律,只要求出F就可知道F′。電梯靜止時(shí),地板對(duì)人的支持力F與人所受的重力G相等,都等于mg。當(dāng)電梯加速運(yùn)動(dòng)時(shí),這兩個(gè)力還相等嗎？根據(jù)牛頓定律列出方程,找出幾個(gè)力之間及它們與加速度之間的關(guān)系,這個(gè)問(wèn)題就解決了。解析：取向上的方向?yàn)檎较?根據(jù)牛頓第二定律寫(xiě)出關(guān)于支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程。F-G=maF=G+maF=m(g+a)人對(duì)地板的壓力F′與地板對(duì)人的支持力F的大小相等,即F′=m(g+a)。討論：當(dāng)電梯加速上升〔或減速下降〕時(shí),a>0,m(g+a)>mg,人對(duì)地板的壓力比人受到的重力大。超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力〔或?qū)覓煳锏睦Α炒笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象,稱(chēng)為超重現(xiàn)象。超重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向上的加速度,即做加速上升或減速下降運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電梯加速下降〔或減速上升〕時(shí),加速度向下,a<0,m(g+a)<mg。人對(duì)電梯地板的壓力比重力小。失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力〔或?qū)覓煳锏睦Α承∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象,稱(chēng)為失重現(xiàn)象。失重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向下的加速度,即做加速下降或減速上升運(yùn)動(dòng)。如果物體以大小等于g的加速度豎直下落,那么m(g+a)=0,物體對(duì)支持物、懸掛物完全沒(méi)有作用力,好似完全沒(méi)有重力作用,這種狀態(tài)是完全失重狀態(tài)。特別提示：〔1〕當(dāng)系統(tǒng)中的一局部物體具有向上〔或向下〕的加速度時(shí),它對(duì)支持物的壓力〔或?qū)覓煳锏睦Α骋矔?huì)大于〔或小于〕系統(tǒng)的重力,這種現(xiàn)象稱(chēng)為局部超〔或失〕重現(xiàn)象。〔2〕物體在超重和失重過(guò)程中所受到的重力并沒(méi)有變化,變化的只是重力產(chǎn)生的作用效果。物體具有向上的加速度時(shí),它的重力產(chǎn)生的效果加強(qiáng),這就是超重；當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí),它的重力的作用效果減弱,這就是失重；當(dāng)物體具有向下的大小為g的加速度時(shí),重力產(chǎn)生的效果完全消失,這就是完全失重現(xiàn)象。三、從動(dòng)力學(xué)看自由落體運(yùn)動(dòng)根據(jù)牛頓第二定律,物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它受的力成正比,加速度的方向與力的方向相同。下落過(guò)程中重力的大小、方向都不變,所以加速度的大小、方向也是恒定的。突破反思應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)、生活中的一些實(shí)例。需要深刻理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的物理意義,掌握把實(shí)例抽象成物理模型的物理學(xué)思維方法,靈活