2022年人教版高中物理必修1 第4章第7節(jié) 用牛頓定律解決問題（二）（教案）

2022年人教版高中物理必修1 第4章第7節(jié) 用牛頓定律解決問題（二）（教案）【知識與技能】1、掌握共點力的平衡條件，會用來解決有關(guān)平衡問題.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、能從動力學(xué)的角度理解自由落體運動.【過程與方法】1、通過運用牛頓定律解決平衡問題和超重、失重問題，培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的思維意識.2、通過體驗電梯內(nèi)的超、失重現(xiàn)象和觀察分析體重計上的下蹲過程中的現(xiàn)象，體會物理學(xué)的研究方法.【情感態(tài)度與價值觀】1、通過搜集航天器中的超、失重現(xiàn)象，了解我國航天科技的成就，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和提高對科學(xué)知識的興趣.【教學(xué)過程】重難點一、共點力作用下物體的平衡條件一、對共點力作用下物體平衡的理解1對靜止?fàn)顟B(tài)的理解：靜止與速度v0不是一回事。物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明v0，a0，兩者同時成立。若僅是v0，a0，如自由下落開始時刻的物體，并非處于平衡狀態(tài)。2平衡狀態(tài)與運動狀態(tài)的關(guān)系：平衡狀態(tài)是運動狀態(tài)的一種，平衡狀態(tài)是指物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。3共點力平衡的條件：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共點力平衡的幾種常見類型(1)物體受兩個力平衡時，這兩個力等大反向，是一對平衡力。(2)物體受三個力平衡時，任意兩個力的合力與第三個力等大反向。(3)物體受三個以上的力平衡時，其中任意一個力與另外幾個力的合力等大反向。5動態(tài)平衡問題(1)動態(tài)平衡問題的特點：通過控制某一物理量，使其他物理量發(fā)生緩慢變化，而變化過程中的任何一個狀態(tài)都看成是平衡狀態(tài)。(2)處理動態(tài)平衡問題常用的方法解析法：對研究對象的任一狀態(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)圖解法：就是對研究對象進(jìn)行受力分析，根據(jù)力的平行四邊形定則畫出不同狀態(tài)時的力的矢量圖(畫在同一個圖中)，然后依據(jù)有向線段(表示力)的長度變化判斷各個力的變化情況。6處理共點力平衡問題的一般方法處理共點力的平衡問題正確的受力分析是關(guān)鍵。當(dāng)物體受三個力(不平行)而平衡時，這三個力一定是共點力，常用以下兩種方法處理問題：(1)三角形法根據(jù)平衡條件，任兩個力的合力與第三個力等大反向，把三個力放于同一個三角形中，三條邊對應(yīng)三個力，再利用幾何知識求解。三個力可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形，這種方法一般用來討論動態(tài)平衡問題較為方便。(2)正交分解法利用三角形法解題時得到的三角形一般為直角三角形才能解出結(jié)果。若三個力不能構(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，平衡條件為【典型例題】（多選）如圖，用與豎直方向成角（45°）的傾斜輕繩a和水平輕繩b共同固定一個小球，這時繩b的拉力大小為F1，現(xiàn)保持小球在原位置不動，使繩b在原豎直平面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)過角，繩b的拉力大小為F2，再逆時針轉(zhuǎn)過角固定，繩b的拉力大小為F3，則AF1=F3F2 BF1F2F3C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)，如果說宇航員在太空中不受重力作用了，對嗎？說明理由【提示】不對完全失重時，物體所受重力全部用來產(chǎn)生加速度，不再使物體對支持面或懸掛繩產(chǎn)生壓力或拉力，但重力沒有變化，是其作用效果變了1視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于測力計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)系運動情況平衡a0Fmg靜止或勻速直線運動超重向上Fm(ga)>mg向上加速，向下減速失重向下Fm(ga)<mg向下加速，向上減速完全失重agF0拋體，正常運行的衛(wèi)星3超重、失重與平衡狀態(tài)的比較失重向下Fm(ga)<mg完全失重agF0平衡a0Fmg超重向上Fm(ga)>mg(1)物體超重與運動狀態(tài)的關(guān)系：(2)物體失重與運動狀態(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，物體不一定是向上加速運動，也可以是向下減速運動，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)，物體的運動方向可能向上也可能向下同理，物體處于失重狀態(tài)時，物體的加速度向下，物體既可以做向下的加速運動，也可以做向上的減速運動(3)無論是超重還是失重，物體所受的重力都沒有變化特別提醒(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，由重力引起的一切現(xiàn)象都會消失，如物體對桌面無壓力，單擺不再擺動，浸在液體中的物體不受浮力【典型例題】某“蹦極”者從高高的跳臺上跳下后，由于綁在身上的彈性繩很長，足以使他在空中享受幾秒鐘的“自由落體運動”，當(dāng)下落到一定距離時，人被拉伸的彈性繩向上拉起，之后又落下，如此反復(fù)，若不計空氣阻力的影響，在人下落到最低點的過程中，下列說法正確的是A當(dāng)彈性繩達(dá)到原長后，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，人的速度最大C當(dāng)彈性繩剛好達(dá)到原長時，人的速度最大D當(dāng)彈性繩從原長到人達(dá)到最低點過程中，人處于失重狀態(tài)【答案】B