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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(wèn)題（二）（教案） 【知識(shí)與技能】 1、掌握共點(diǎn)力的平衡條件，會(huì)用來(lái)解決有關(guān)平衡問(wèn)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(dòng)力學(xué)的角度理解自由落體運(yùn)動(dòng). 【過(guò)程與方法】 1、通過(guò)運(yùn)用牛頓定律解決平衡問(wèn)題和超重、失重問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的思維意識(shí). 2、通過(guò)體驗(yàn)電梯內(nèi)的超、失重現(xiàn)象和觀察分析體重計(jì)上的下蹲過(guò)程中的現(xiàn)象，體會(huì)物理學(xué)的研究方法. 【情感態(tài)度與價(jià)值觀】 1、通過(guò)搜集航天器中的超、失重現(xiàn)象，了解我國(guó)航天科技的成就，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和提高對(duì)科學(xué)知識(shí)的興趣. 【教學(xué)過(guò)程】 ★重難點(diǎn)一、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件★ 一、對(duì)共點(diǎn)力作用下物體平衡的理解 1．對(duì)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(shuō)明v＝0，a＝0，兩者同時(shí)成立。若僅是v＝0，a≠0，如自由下落開(kāi)始時(shí)刻的物體，并非處于平衡狀態(tài)。 2．平衡狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系：平衡狀態(tài)是運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 3．共點(diǎn)力平衡的條件：物體所受的合外力為零。 數(shù)學(xué)表達(dá)式有兩種：(1)F合＝0；(2) Fx合和Fy合分別是將力進(jìn)行正交分解后，物體在x軸和y軸上所受的合力。 4．共點(diǎn)力平衡的幾種常見(jiàn)類型 (1)物體受兩個(gè)力平衡時(shí)，這兩個(gè)力等大反向，是一對(duì)平衡力。 (2)物體受三個(gè)力平衡時(shí)，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向。 (3)物體受三個(gè)以上的力平衡時(shí)，其中任意一個(gè)力與另外幾個(gè)力的合力等大反向。 5．動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題 (1)動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的特點(diǎn)：通過(guò)控制某一物理量，使其他物理量發(fā)生緩慢變化，而變化過(guò)程中的任何一個(gè)狀態(tài)都看成是平衡狀態(tài)。 (2)處理動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題常用的方法 ①解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)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(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，根據(jù)力的平行四邊形定則畫(huà)出不同狀態(tài)時(shí)的力的矢量圖(畫(huà)在同一個(gè)圖中)，然后依據(jù)有向線段(表示力)的長(zhǎng)度變化判斷各個(gè)力的變化情況。 6．處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的一般方法 處理共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題正確的受力分析是關(guān)鍵。當(dāng)物體受三個(gè)力(不平行)而平衡時(shí)，這三個(gè)力一定是共點(diǎn)力，常用以下兩種方法處理問(wèn)題： (1)三角形法 ①根據(jù)平衡條件，任兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向，把三個(gè)力放于同一個(gè)三角形中，三條邊對(duì)應(yīng)三個(gè)力，再利用幾何知識(shí)求解。 ②三個(gè)力可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形，這種方法一般用來(lái)討論動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題較為方便。 (2)正交分解法 利用三角形法解題時(shí)得到的三角形一般為直角三角形才能解出結(jié)果。若三個(gè)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(shí)，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(gè)小球，這時(shí)繩b的拉力大小為F1，現(xiàn)保持小球在原位置不動(dòng)，使繩b在原豎直平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)θ角，繩b的拉力大小為F2，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)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(diǎn)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(shuō)宇航員在太空中不受重力作用了，對(duì)嗎？說(shuō)明理由． 【提示】　不對(duì)．完全失重時(shí)，物體所受重力全部用來(lái)產(chǎn)生加速度，不再使物體對(duì)支持面或懸掛繩產(chǎn)生壓力或拉力，但重力沒(méi)有變化，是其作用效果變了． 1．視重：當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重\”，大小等于測(cè)力計(jì)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(yùn)動(dòng)情況 平衡 a＝0 F＝mg 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系： (2)物體失重與運(yùn)動(dòng)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(shí)，物體不一定是向上加速運(yùn)動(dòng)，也可以是向下減速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)方向可能向上也可能向下．同理，物體處于失重狀態(tài)時(shí)，物體的加速度向下，物體既可以做向下的加速運(yùn)動(dòng)，也可以做向上的減速運(yùn)動(dòng)． (3)無(wú)論是超重還是失重，物體所受的重力都沒(méi)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(shí)，由重力引起的一切現(xiàn)象都會(huì)消失，如物體對(duì)桌面無(wú)壓力，單擺不再擺動(dòng)，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(tái)上跳下后，由于綁在身上的彈性繩很長(zhǎng)，足以使他在空中享受幾秒鐘的“自由落體運(yùn)動(dòng)”，當(dāng)下落到一定距離時(shí)，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(jì)空氣阻力的影響，在人下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 A．當(dāng)彈性繩達(dá)到原長(zhǎng)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(shí)，人的速度最大 C．當(dāng)彈性繩剛好達(dá)到原長(zhǎng)時(shí)，人的速度最大 D．當(dāng)彈性繩從原長(zhǎng)到人達(dá)到最低點(diǎn)過(guò)程中，人處于失重狀態(tài) 【答案】B