人教版高中物理必修1第四章牛顿运动定律7 用牛顿运动定律解决问题（二）导学案.doc_大学文库

用牛顿运动定律解决问题(二) 教学内容教学设计或学习心学1.知道物体处于平衡状态的运动学特征习|2.知道共点力的平衡条件,能利用共点力平衡条件解决有关问题目3.了解超重和失重现象,知道超重与失重现象中地球对物体的作用力并没有变化标 1.力的合成和分解的两种重要方法是:平行四边形定则(或三角形定则) 力的正交分解法 2.匀变速直线运动的规律:≠=1+at,x=vt+at2, 2-=2ax v=(+n)=z2 3.自由落体运动的规律:V=g,h=agt,2=2sh 4.牛顿第二定律:F=皿,特点是:瞬时性,矢量性,同向性 5.平衡状态是指保持静止或匀速直线运动状态,平衡条件是F合=0. 6.①视重:重力是地球对物体的吸引作用,当物体挂在竖直方向放置的弹簧秤下或放在水平台秤上时,弹簧秤和台秤的示数称为“视重”,等于其所受拉力或压力.视课黄|重实际上反映的是“弹力”,只有在平衡状态时,这个“弹力”即视重与物体的重导边才有相等的关系读②超重现象:当物体处于非平衡状态时,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,即视重大于重力时,称为超重现象 ③失重现象:当物体处于非平衡状态时,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情况,即视重小于重力时,称为失重现象 ④完全失重:当物体处于非平衡状态时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于零的状态,即视重等于零时,称为完全失重状态 7.产生超重或失重现象的条件 ①物体具有向上的加速度时产生超重现象. ②物体具有向下的加速度时产生失重现象. ③物体具有向下的加速度a≡g时,物体出现完全失重状态探究一、共点力的平衡条件问题情境] 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,应满足什么条件答:(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=m,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

这位小男孩的精神，是多么令人感动！他就是快要死了，也不忘自己卖报的诚信，他灵魂是那么地高尚，伟大！用牛顿运动定律解决问题（二）教学内容教学设计或学习心得学习目标 1.知道物体处于平衡状态的运动学特征. 2.知道共点力的平衡条件，能利用共点力平衡条件解决有关问题. 3.了解超重和失重现象，知道超重与失重现象中地球对物体的作用力并没有变化. 课本导读 1．力的合成和分解的两种重要方法是：平行四边形定则(或三角形定则) 、力的正交分解法. 2．匀变速直线运动的规律：v＝v0＋at，x＝v0t＋ 1 2 at 2， v 2－v 2 0＝2ax v ＝ 1 2 (v0＋v)＝v t 2 . 3．自由落体运动的规律：v＝gt，h＝ 1 2 gt 2，v 2＝2gh 4．牛顿第二定律：F＝ma，特点是：瞬时性，矢量性，同向性． 5．平衡状态是指保持静止或匀速直线运动状态，平衡条件是 F 合＝0． 6．①视重：重力是地球对物体的吸引作用，当物体挂在竖直方向放置的弹簧秤下或放在水平台秤上时，弹簧秤和台秤的示数称为“视重”，等于其所受拉力或压力．视重实际上反映的是“弹力”，只有在平衡状态时，这个“弹力”即视重与物体的重力才有相等的关系． ②超重现象：当物体处于非平衡状态时，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，即视重大于重力时，称为超重现象． ③失重现象：当物体处于非平衡状态时，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情况，即视重小于重力时，称为失重现象． ④完全失重：当物体处于非平衡状态时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于零的状态，即视重等于零时，称为完全失重状态． 7．产生超重或失重现象的条件 ①物体具有向上的加速度时产生超重现象． ②物体具有向下的加速度时产生失重现象． ③物体具有向下的加速度 a＝g 时，物体出现完全失重状态. 探究一、共点力的平衡条件 [问题情境] 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？答：(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

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? 答: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 [要点提炼] 1.共点力的平衡条件是:物体所受合力为零 2.处理共点力平衡问题的常用方法有:①分解法.物体受几个力作用,将某一个力按效果分解,则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件.②合成法.物体合受几个力作用,通过合成的方法将它简化成两个力,这两个力满足力的平衡条件,以作|上两种方法常用于物体受力不多于三个力时,③正交分解法,将处于平衡状态的物探 F=0.这种方法常用于所受的力为三个力以上究|3.解题关键:受力分析.受力分析时应注意:①不要添力、漏力.如不要把分力和合力同时计入,不要忘记静摩擦力:②不要判断错力的方向:③受力分析遵循的般顺序:先重力后弹力再摩擦力探究二、超重和失重 [问题情境] 小星家住十八楼,每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼.上学时,在电梯里, 开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉,背的书包也感觉变“轻”了.快到楼底时, 他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉,背的书包也似乎变“重”了.这是什么原因呢? 答:每个人在乘电梯时都会有这种感觉,这就是我们常说的超重、失重现象.只要你留心观察,在我们的日常生活中就会发现许多超重、失重现象 [要点提炼] 1.视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”,大小等于测力计所受的拉力或台秤所受的压力 2.超重、失重的分析特征加速视重(F与重力(mg) 运动情况受力图度a 关系静止或平衡匀速直线运动 =m+|向上加速, 超重向上向下减速向下加速, 失重向下向上减速自由落体运动完全失重抛体运动、正常运行的卫星 [问题延伸超重和失重是常见的现象,那么当物体发生超重或失重现象时,物体的重力真的增加或减少了吗?超重和失重现象的实质是什么?你是怎样理解的? 答:(1)物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力始终不变,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,看起来物重好像有所增大或减小,这是超重和失重的实质 (2)发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关,只取决于物体加速度的方

这位小男孩的精神，是多么令人感动！他就是快要死了，也不忘自己卖报的诚信，他灵魂是那么地高尚，伟大！2 合作探究 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？答：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． [要点提炼] 1．共点力的平衡条件是：物体所受合力为零. 2．处理共点力平衡问题的常用方法有：①分解法．物体受几个力作用，将某一个力按效果分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件．②合成法．物体受几个力作用，通过合成的方法将它简化成两个力，这两个力满足力的平衡条件．以上两种方法常用于物体受力不多于三个力时．③正交分解法．将处于平衡状态的物体所受的力，都分解为相互正交的两组，每一组的力都满足力的平衡条件．即 Fx＝0， Fy＝0.这种方法常用于所受的力为三个力以上． 3．解题关键：受力分析．受力分析时应注意：①不要添力、漏力．如不要把分力和合力同时计入，不要忘记静摩擦力；②不要判断错力的方向；③受力分析遵循的一般顺序：先重力后弹力再摩擦力．探究二、超重和失重 [问题情境] 小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．这是什么原因呢？答：每个人在乘电梯时都会有这种感觉，这就是我们常说的超重、失重现象．只要你留心观察，在我们的日常生活中就会发现许多超重、失重现象． [要点提炼] 1．视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于测力计所受的拉力或台秤所受的压力． 2．超重、失重的分析特征状态加速度 a 视重(F)与重力(mg) 的关系运动情况受力图平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动超重向上 F＝m(g＋ a)>mg 向上加速，向下减速失重向下 F＝m(g－ a)<mg 向下加速，向上减速完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动、正常运行的卫星 [问题延伸] 超重和失重是常见的现象，那么当物体发生超重或失重现象时，物体的重力真的增加或减少了吗？超重和失重现象的实质是什么？你是怎样理解的？答：(1)物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力始终不变，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来物重好像有所增大或减小，这是超重和失重的实质． (2)发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向．

(3)物体具有向上的加速度,其运动状态可以是加速向上,也可以是减速下降,这时物体对支持物的压力将大于物体的重力,物体处于超重状态,超出的部分为m:物体减速上升或加速下降时,具有向下的加速度,物体对支持物的压力将小于物体的重力,这时物体处于失重状态 1在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F,B对A的作用力为F,地面对A的作用力为E 若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图1所示,在此过程中(C A.F保持不变,F缓慢增大 B.F缓慢增大,F保持不变 C.F缓慢增大,F缓慢增大 D.F缓慢增大,F保持不变 A 固图1 提2北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭,如图2所示.它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施,先把乘有十多人的座舱,送到76m高的地方, 高让座舱自由落下,当落到离地面28m时制动系统开始启动,座舱匀减速运动到地面时刚好停止.若某游客手中托着质量为1kg的饮料瓶进行这个游戏,g取9.8m/s2, 问:(1)当座舱落到离地面高度为40m的位置时,饮料瓶对手的作用力多大? 答:在离地面高于28m时,座舱做自由落体运动,处于完全失重状态,因为40m>28 所以饮料瓶对手没有作用力,由牛顿第三定律可知,手对饮料瓶也没有作用力 (2)当座舱落到离地面高度为15m的位置时,手要用多大的力才能托住饮料瓶? 答:设手对饮料瓶的作用力为F,座舱自由下落高度为h后的速度为v,制动时的加速度为a,制动高度为h,由v2-=2ax得,v2=2sh,v2=2ah 联立解得,a=28 对饮料瓶根据牛顿运动定律F吸=m得,二+1)=么代入数据得,F=41.16N. 变式训练如图3所示,电梯的顶部挂有一个弹簧秤,秤下端挂了一个重物,电梯匀速直线运动时,弹簧秤的示数为10N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为8N,关于电梯的运动,以下说法正确的是(BC) A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2m/s2 B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为2m/s2

这位小男孩的精神，是多么令人感动！他就是快要死了，也不忘自己卖报的诚信，他灵魂是那么地高尚，伟大！3 (3)物体具有向上的加速度，其运动状态可以是加速向上，也可以是减速下降，这时物体对支持物的压力将大于物体的重力，物体处于超重状态，超出的部分为 ma；物体减速上升或加速下降时，具有向下的加速度，物体对支持物的压力将小于物体的重力，这时物体处于失重状态．巩固提高 1 在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体 A，A 与竖直墙之间放一光滑圆球 B，整个装置处于静止状态．现对 B 加一竖直向下的力 F，F 的作用线通过球心，设墙对 B 的作用力为 F1，B 对 A 的作用力为 F2，地面对 A 的作用力为 F3. 若 F 缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图 1 所示，在此过程中( C ) A．F1 保持不变，F3 缓慢增大 B．F1 缓慢增大，F3 保持不变 C．F2 缓慢增大，F3 缓慢增大 D．F2 缓慢增大，F3 保持不变图 1 图 2 2 北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭，如图 2 所示．它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施，先把乘有十多人的座舱，送到 76 m 高的地方，让座舱自由落下，当落到离地面 28 m 时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止．若某游客手中托着质量为 1 kg 的饮料瓶进行这个游戏，g 取 9.8 m/s2，问：(1)当座舱落到离地面高度为 40 m 的位置时，饮料瓶对手的作用力多大？答：在离地面高于 28 m 时，座舱做自由落体运动，处于完全失重状态，因为 40 m>28 m 所以饮料瓶对手没有作用力，由牛顿第三定律可知，手对饮料瓶也没有作用力． (2)当座舱落到离地面高度为 15 m 的位置时，手要用多大的力才能托住饮料瓶？答：设手对饮料瓶的作用力为 F，座舱自由下落高度为 h1 后的速度为 v，制动时的加速度为 a，制动高度为 h2，由 v 2－v 2 0＝2ax 得，v 2＝2gh1，v 2＝2ah2 联立解得，a＝ h1 h2 g 对饮料瓶根据牛顿运动定律 F－mg＝ma 得，F＝mg( h1 h2 ＋1)＝mg h1＋h2 h2 代入数据得，F＝41.16 N. 变式训练如图 3 所示，电梯的顶部挂有一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为 10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为 8 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是( BC ) A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为 2 m/s2 B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为 2 m/s2

人教版高中物理必修1第四章 牛顿运动定律7 用牛顿运动定律解决问题（二）导学案

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