人教版 (新课标)必修17 用牛顿定律解决问题（二）教学设计

4.7  用牛顿运动定律解决问题（二）

［教学目标 ］

一、知识目标：

   1． 理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件．

   2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题．

   3．通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质．

    4．进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤

二、能力目标：

   1．培养学生的分析推理能力和实验观察能力．   

   2．培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力．

    3．引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质

三、德育目标

   1．渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题．

    2．培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神．

［教学重点］

    1．共点力作用下物体的平衡条件及应用．

    2．发生超重、失重现象的条件及本质．

［教学难点］

1．共点力平衡条件的应用．

     2．超重、失重现象的实质．正确分析受力分析并恰当地运用正交分解法．

［课时安排］

1课时

［教学过程］

引入新课

开门见山，阐明课题：这节课我们继续用牛顿运动定律解决问题。

进行新课

教师活动：指导学生完成实验：

1、甲站在体重计上静止，乙说出体重计的示数。

提出问题：

2、甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化？怎样变化？（乙说出示数的变化情况：变小）

3、甲突然站起时，体重计的示数是否变化？怎样变化？（乙说出示数的变化情况：变大）

学生活动：甲乙两位同学到讲台上，甲站在体重计上，乙观察体重计的示数并报给全班同学。

点评：由实验引入课题，激发学生的学习热情和求知欲。

教师活动：1、引导学生分析，物体保持静止或做匀速直线运动，其共同点是什么？（速度保持不变，就是状态不变）

2、给出平衡状态的概念。

学生活动：学生思考、交流、作答。

可能出现的答案：1、仅受重力和支持力，都是属于二力平衡。

2、速度保持不变态的概念并让学生理解

点评：给出平衡状态的概念并让学生理解。

教师活动：提问学生：那么共点力作用下物体的平衡条件是什么？

和学生一起对答案进行评析。

学生活动：学生根据上面的实例和平衡状态的概念积极思考并回答：

因为物体处于平衡状态时速度保持不变，所以加速度为零，根据牛顿第二定律得：物体所受合力为零。

教师活动：教师让学生列举生活中物体处于平衡状态的实例。同时可列举例子：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？

教师和学生一起对答案进行评析，加深对平衡状态的理解。

教师引导过渡：平衡状态随处可见，因此研究它很有实际意义。引出下面的例题。

学生活动：学生观察思考列举实例，如桌上的书、吊着的电灯、做匀速直线运动的汽车等等。

点评：列举生活中物体处于平衡状态的实例，加深对平衡状态的理解。

教师活动：多媒体投影课本中的例题，三角形的悬挂结构及其理想化模型。

教师帮助学生分析三角形理想化模型中：

1、轻质细绳中的受力特点是两端受力大小相等，内部张力处处相等。

2、给出轻质直杆仅两端受力时的特点是这两个力必然沿杆的方向且大小相等。

3、节点O也是一理想化模型，不论其状态如何所受合外力一定为零。

上面的分析借助牛顿第二定律进行。

学生活动：学生讨论、交流解答。

点评：通过例题锻炼学生的受力分析能力和运用平衡条件解决实际问题的能力。

教师活动：将学生的解答进行投影并进行评判，总结出解决三力平衡问题时常用的方法；

1、合成法：任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反。

2、分解法（正交分解法）：将其中任意一个力沿其余两个力的作用线进行分解，其分力必然与其余两个力大小相等。

3、三角形法：将其中任意两个力进行平移，使三个力首尾依次连接起来，应构成一闭合三角形。

投影出示正确答案。就结果引导学生联系实际讨论。

学生活动：学生汇报讨论。

点评：培养学生一题多解和联系实际、具体问题具体分析的能力。

教师活动：投影：课后问题练习1、2。

学生活动：完成练习。

点评：在应用中加深对平衡条件的理解，熟练掌握处理三力平衡的方法。

教师活动：检查练习结果，进行评价和讨论。

学生活动：汇报讨论

教师活动：多媒体投影例题：人站在电梯中，人的质量为m。如果

①人随电梯以加速度a加速上升，人对地板的压力为多大？

②人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大？

③人以加速度a加速向下运动，这时人对地板的压力多大？

④人随电梯以加速度 a减速上升，人对地板的压力为多大？

⑤人随电梯向下的加速度 a＝g，这时人对地板的压力又是多大？

⑥人对地板的压力与人的运动方向有无关系？

学生活动：学生思考解答，教师提示学生合理的选取研究对象及解题步骤要规范。

点评：引导过渡，提出问题。进一步培养学生运用牛顿运动定律解决实际问题的能力。

教师活动：教师通过多媒体投影学生的解答．并与学生一起进行评价和讨论，并投影出正确答案．（注意根据牛顿第三定律转换研究对象求出待求作用力的反作用力后，做答时一定根据牛顿第三定律再转换回来。）

学生活动：汇报讨论。

教师活动：给出超重和失重概念，引导学生分析出发生超重、失重现象的条件。

学生活动：学生参与归纳和总结。

教师活动：提出问题：

发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？

教师评析，并与学生一起归纳总结得出超重，失重的实质。

学生活动：学生作答。理解超重、失重的实质。

教师活动：实验验证

1、取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，当瓶做不同的运动时，请同学们仔细观察并作解释。

2、演示并分析：

①静止时我们看到小孔处水向外喷出，为什么？

②瓶做自由落体运动时，水不再向外喷出，这又是为什么？

教师请学生回答，并和学生一起评析。

③思考：如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？

④现在你能解释人站在台秤上，突然下蹲和站起时出现的现象了吗？

教师和学生共同评析。

学生活动：甲、乙两位同学到讲台上做演示实验。（以激发学生的学习兴趣，培养其动手能力）。学生根据所学知识思考交流并做汇报。

点评：实验验证，加深对失重的理解。

教师活动：出示课堂练习。

学生活动：完成练习。

教师活动：检查结果，进行评价和讨论。

点评： 在应用中加深对所学知识的理解并进行反馈矫正。培养学生的概括总结能力。

实例探究

☆超重、失重概念的应用

1、某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中

A．由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变

B．此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大

C．台秤的示数先增大后减小

D．台秤的示数先减小后增大

答案：D

2、如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点，当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为

A．F=mg       B．Mg<F<(M+m)g

C．F=(M+m)g       D．F>(M+m)g

答案：D

3、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重量，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是

A．读数偏大，表明装置加速上升

B．读数偏小，表明装置减速下降

C．读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动

D．读数准确，表明装置匀速上升或下降

答案：C