用牛顿运动定律解决实际问题教案示例

　　一、课题
　　§4.6用牛顿运动定律解决实际问题二。其教学模式为：自主练习→实验演示→讲练结合。
　　 二、教学目标（认识、技能、情感）
　　 ①知识技能：共点力的平衡，平衡条件，超重、失重。②过程与方法：由平衡到不平衡是一个过渡的过程，要让学生在学习过程中建立起认知的规律；从一般规律到特殊规律。③情感、态度与价值观：帮助学生从物理走向社会，掌握分析问题的科学方法。
　　三、重点与难点
　　①重点：共点力作用下物体的平衡条件及应用，发生超重、失重现象的条件及本质。②难点：共点力平衡条件的应用，超重、失重现象的实质。
　　四、教具
　　多媒体教学设备，体重计、弹簧秤、装满水的塑料瓶等。
　　五、板书设计与教学环节
　　①学生学习活动的过程与内容：按环节设计自学、讨论、实践、探索、训练等内容。②教师导向激励示范等内容：精讲、启发、联系渗透等。
　　1. 共点力的平衡（平衡状态）
　　2. 平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0
　　（训练：教材P91 题1、2）
　　平衡状态是指物体保持静止或匀速直线运动，并不说若指某一时刻静止，那这一时刻就是平衡状态。平衡状态是一个持续的过程，或平衡状态是指加速度为0的状态。
　　
　　例1：城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。图1为这类结构的一种简化模型。图1中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G，角AOB等于θ，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？（1）轻质细绳中的受力特点：两端受力大小相等，内部张力处处相等。（2）轻质直杆仅两端受力时（杆处于平衡状态）的特点：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。
　　３. 超重与失重
　　那么，什么是超重和失重呢？下面我们就来研究这个问题（先播放一段视频增加学生的感性认识）。
　　例2：如图2，人站在电梯中，人的质量为m。（1）人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？（2）人随电梯以加速度a匀加速上升，人对地板的压力为多大？（3）人以加速度a匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？（4）人随电梯以加速度a(a　　【解析（1）】求解人对地板的压力，该题中如果选电梯为研究对象，受力情况会比较复杂，甚至无法解题。所以我们只能选KJpCV3vmiNLiMQNxdML2GXEqo8tuHFNxpReWwi7hmMU=人为研究对象，那选人为研究对象能求解出人对电梯的压力吗？能！根据牛顿第三定律：作用力与反作用力是等大、反向的。只要求出电梯对人的支持力，再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力。因为人是静止的，所以合外力为0，有：N=mg.
　　【解析（2）】以加速度a匀加速上升，因为加速，所以加速度方向与速度同向，物体是上升的，所以加速度方向也是向上的。有N=mg=ma?圯N=ma+mg>mg，看到了什么？人对地面的压力竟然会大于本身的重力？
　　【解析（3）】以加速度a匀减速下降，因为减速，所以加速度方向与速度反向，物体是下降的，所以加速度方向是向上的。有N=mg=ma?圯N=ma+mg>mg.人对地面的压力还是大于本身的重力。
　　【解析（４）、（５）】学生自己分析解答，不会有太大难度。（4）（5）两题加速度方向均向下，合外力向下，于是有N=mg=ma?圯N=ma+mg>mg.当人加速上升和减速下降时，人对地面的压力大于本身重力；当人加速下降和减速上升时，人对地面的压力小于本身重力。物理学中分别把这两种现象叫做超重和失重。
　　【定义】：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力，这种现象叫做超重。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力，这种现象叫做失重。
　　观察实验视频。实验验证：大家可以利用身边的器材验证。实验1：用弹簧秤挂上钩码，然后迅速上提和迅速下放。现象：在钩码被迅速上提的一瞬间，弹簧秤读数突然变大；在钩码被迅速下放的一瞬间，弹簧秤读数突然变小。体会为何用弹簧秤测物体重力时要保证在竖直方向且保持静止或匀速。实验2：学生站在医用体重计上，观察下蹲和站起时秤的示数如何变化。实验前先让同学们思考示数会如何变化再去验证，最后再思考。①在上升过程中可分为两个阶段：加速上升、减速上升；下蹲过程中也可分为两个阶段：加速下降、减速下降。②当学生加速上升和减速下降时会出现超重现象；当学生加速下降和减速上升时会出现失重现象。③出现超重现象时加速度方向向上，出现失重现象时加速度方向向下。
　　【解析（６）】mg-N=mg?圯N=mg-mg=0，即当电梯对人没有支持力时，人只受重力，加速度大小为g，做的是自由落体运动。同学们又看到了什么？人竟然可以对电梯没有压力？物理学中把这种现象叫做完全失重。
　　【定义】：如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动，这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有了重力作用，这种状态是完全失重。观看视频。问题：①人随电梯能以加速度a(a>g)匀加速下降吗？不可能，最大只能是g.②如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？不会，仍然完全失重。③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？没有。
　　4. 归纳总结
　　①什么是超重（失重）现象？②什么情况下会出现超重（失重）现象？③为什么会出现超重（失重）现象？
　　 【牢记】①超重和失重是物理现象；②物体重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变；③规律： 物体具有竖直向上的加速度（超重状态）、物体具有竖直向下的加速度 （失重状态 ）、超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关。
　　 最后是作业布置（包括课后作业、课堂练习、下节课预习内容）与教学后记。
　　 （通渭县第二中学）
　　 注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”