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高中物理教案—黄裕东物理教学工作室

课题：牛顿定律解决问题（四）

时长：1 课时

教学方法：

讲授、观察、实验、练习

教学目标：①理解平衡状态的概念,能推导出物体的平衡条件,会用平衡条件解决有关力的平衡问题．

②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

③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

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

难点：1.共点力平衡条件的应用2.超重、失重现象的实质3正确分析受力并恰当地运用正交分解法

主要设计：

导入：上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的两种方法，根据物体的受力情况确定物体的运动情况和根据物体运动情况求解受力情况．这一节我们继续学习用牛顿运动定律解题．

师：我们常见的物体的运动状态有哪些种类?

生：我们常见的运动有变速运动和匀速运动，最常见的是物体静止的情况．

师：如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何?

生：如果物体受力平衡的话，物体将做匀速直线运动或静止，这要看物体的初速度情况．

一、共点力作用下物体的平衡状态。

１．共点力：几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力。

２．共点力作用下的平衡状态：

①物体在共点力作用下的平衡状态：物体保持静止或者做匀速直线运动 ②运动学特征：加速度为零

注意：某时刻速度等于零并不一定是平衡状态

实例：悬挂在天花板上的吊灯，停止在路边的汽车，放在地面上的讲桌以及放在讲桌上的黑板擦等等．

３．共点力作用下物体的平衡条件

（1）理论推导： 从牛顿第二定律知道：当物体所受合力为零时，加速度为零，物体将保持静止或者做匀速直线运动，即物体处于平衡状态。

（2）在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。 即F合＝0 ４．平衡条件的实验验证（略）

思考：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间平衡吗？

例题1：课本88页

例题2：用与竖直方向成α=30°斜向右上方，大小为F的推力把一个重量为G的木块压在粗糙竖直墙上保持静止。求墙对木块的正压力大小N和墙对木块的摩擦力大小f。

解：从分析木块受力知，重力为G，竖直向下，推力F与竖直成30°斜向右上方，墙对木块的弹力大小跟F的水平分力平衡，所以N=F/2，墙对木块的摩擦力是静摩擦力，其大小和方向由F的竖直分力和重力大小的关系而决定：当F2G时，f=0；当F2G时，f3FG，方2333向竖直向下；当F2G时，fGF，方向竖直向上。

23小结：处理多个力平衡的方法有很多，其中最常见的就是刚才几位同学分析的这三种方法，即正交分解法、力的合成法和三角形定则．这几种方法到底采用哪一种方法进行分析就要看具体的题目，在实际操作的过程中大家可以灵活掌握．

5、动态平衡：

例3：

重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？

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二、超重和失重

（演示实验）教师引导学生观察升降机中台秤读数

分析：静止、加速上升、加速下降等情况

1.超重：当物体加速度方向向上时，物体处于超重状态

方程F＝m(g+a)

F>G

物体的运动情况：加速上升或减速下降

（a竖直向上）

2.失重：当物体加速度方向向下时，物体处于失重状态

方程F＝m(g-a)

F

a

物体的运动情况：减速上升或加速下降

（a竖直向下）

3.完全失重：物体下落的加速度等于重力加速度

F=0

a=g 4.实质：对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化，而物体实际重力不发生变化

(投影展示) ①．人以加速度A加速向下运动，这时人对地板的压力多大? ②．人随电梯以加速度。减速上升，人对地板的压力为多大? ③．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? 例题4:课本90页

巩固练习：

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．某人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，而在一个匀加速下降的电梯里，最多能举起质量为80kg的物体，那么此时电梯的加速度大小是________m/s2；若电梯以2m/s2的加速度匀加速上升时，此人在电梯中最多能举起质量为________kg的物体．(g取10m/s2) ３.某钢绳所能承受的最大拉力是4×104N，如果用这条钢绳使3.5t的货物匀加速上升，则物体在7s内发生的速度改变不能超过____________N。

4．下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是（ B ）

A．质点一定不受力的作用； B．质点一定没有加速度；C．质点一定没有速度； D．质点一定保持静止

5.

下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平衡状态

A．3N，4N，8N B．3N，5N，1N C．4N，7N，8N D．7N，9N，6N 426.一台起重机的钢丝绳可承受1．4×10kg的拉力，现用它来吊重1．O×10kg的货物。若使货物以1．0m2／s加速度上升，钢丝绳是否会断裂? 思考题：

质量为60kg的人站在电梯内的台秤上，电梯从静止开始运动，台秤上的人注意到开始3s内台秤示数为528N，接着8s内台秤的示数为588N，最后台秤示数增大到678N，直到静止时台秤又恢复到588N，试问电梯是上升还是下降？升降的总高度是多少？

课后作业：

总结:本节课是牛顿运动定律的具体应用，分别是两种特殊情况，一种是物体受合力为零时物体处于平衡状态时的分析，应该注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵活运用，另一种情况就是物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象．对于这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了(甚至消失了)，地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化．即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小．当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系．超(失)重现象是指物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于(小于)重力的现象．

“超重“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向．