本章复习与测试教学设计(第二课时)

牛顿定律解决问题

知识与技能

1.掌握共点力的平衡条件，会用来解决有关平衡问题.

2.知道超重和失重的概念，知道超重和失重产生的条件.

过程与方法

1.通过运用牛顿定律解决平衡问题和超重、失重问题，培养学生运用数学知识解决物理问题的思维意识.

2.通过体验电梯内的超、失重现象和观察分析体重计上的下蹲过程中的现象，体会物理学的研究方法.

情感态度与价值观

通过搜集航天器中的超、失重现象，了解我国航天科技的成就，培养学生的民族自豪感和提高对科学知识的兴趣. 教学重点

1.共点力作用下物体的平衡.

2.超重和失重. 教学难点

超重和失重. 复习导入

师生共同回忆：（教师主要设问引导学生积极思考，开启思维之门）

1.力的正交分解法. 力合成的平行四边形定则. 2. 牛顿第二定律：F=ma,特点一、共点力的平衡条件

桌上的书、屋顶的灯，虽然都受到力的作用，但都保持静止.火车车厢受到重力、支持力、牵引力、阻力作用，但仍可能做匀速直线运动. 如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线状态，我们就说这个物体处于平衡状态.（教师要将问题具体化，条理分明，语言精练）

问题1：处于平衡状态的物体有什么特点？物体若受多个共点力保持平衡，应满足什么条件？

讨论：（1）处于平衡状态的物体，其状态不发生变化，加速度为0. （2）根据牛顿第二定律F=ma,当物体处于平衡状态时，加速度为0，因而物体所受的合外力F=0. 结论：共点力作用下物体的平衡条件是合力为0. 问题2：若一个物体受三个力而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力间满足怎样的关系？

这个结论是否可以推广到多个力的平衡？

讨论：三个力平衡，合外力为零，则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反.推广到多个力的平衡，若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反.

例1课件展示教材中例题、三角形悬挂结构及其理想化模型.

悬挂路灯的一种三角形结构 F1、F2的大小与θ角有什么关系？

学生交流讨论，并写出规范解题过程(.

应用拓展：根据解题结果，在此类路灯等的安装过程中应该注意哪些问题？

讨论交流：由公式看出当θ很小时，sinθ和tanθ都接近0，F1、F2就会很大.对材料强度要求很高，所以钢索的固定点A不能距B太近.但A点过高则材料消耗过多.所以要结合具体情况适当选择θ角. 若利用推论“三个力平衡，则某一个力与其余两个力的合力大小相等、方向相反”解题，则该题如何解决

解析：由平衡条件F1、F2的合力与F3等大反向，即

F=F3=G 由力的矢量三角形的边角关系

F1= F2=. 总结：物体受到三个共点力而处于平衡状态，利用推论：任两个力的合力与第三个力等大反向，结合力的合成的平行四边形定则可使解题更加简洁明了.受三个以上共点力平衡时多用正交分解法和力的独立作用原理解题. 二、超重和失重（教师以具体例子设问，引导学生思考，获得物理概念，以避免“填鸭式”）

例2如图4-7-3，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力F′是多大？

图4-7-3 电梯启动、制动时，体重计的读数怎样变化？

分析：人受到两个力：重力G和电梯地板的支持力F.地板对人的支持力F与人对地板的压力F′是一对作用力反作用力.根据牛顿第三定律，只要求出F就可知道F′.

电梯静止时，地板对人的支持力F与人所受的重力G相等，都等于mg.当电梯加速运动时，这两个力还相等吗？

根据牛顿定律列出方程，找出几个力之间及它们与加速度之间的关系，这个问题就解决了. 解析：取向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律写出关于支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程. F-G=ma F=G+ma F=m(g+a) 人对地板的压力F′与地板对人的支持力F的大小相等，即F′=m(g+a).[来源:Zxxk.Com]

讨论：当电梯加速上升（或减速下降）时,a>0,m(g+a)>mg,人对地板的压力比人受到的重力大. 超重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，称为超重现象. 超重现象产生的条件：物体具有竖直向上的加速度，即做加速上升或减速下降运动. 当电梯加速下降（或减速上升）时，加速度向下,a<0,m(g+a)[来源:Z|xx|k.Com]

失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，称为失重现象. 失重现象产生的条件：物体具有竖直向下的加速度，即做加速下降或减速上升运动. 如果物体以大小等于g的加速度竖直下落，则m(g+a)=0，物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有重力作用，这种状态是完全失重状态. 特别提示：（1）当系统中的一部分物体具有向上（或向下）的加速度时，它对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）也会大于（或小于）系统的重力，这种现象称为部分超（或失）重现象. （2）物体在超重和失重过程中所受到的重力并没有变化，变化的只是重力产生的作用效果.物体具有向上的加速度时，它的重力产生的效果加强，这就是超重；当物体具有向下的加速度时，它的重力的作用效果减弱，这就是失重；当物体具有向下的大小为g的加速度时，重力产生的效果完全消失，这就是完全失重现象. 做一做

人站在体重计上，分别下蹲或起立时，观察体重计示数的变化情况，并解释这种现象. 观察与描述

课堂训练（教师通过具体例子，层层设问，多方面，不断激发学生思考，培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力）

弹簧上挂着一个质量m=1 kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？（取g=10 m/s）

2 （1）以v=5 m/s速度匀速下降. 2 （2）以a=5 m/s的加速度竖直加速上升.

（3）以a=5 m/s的加速度竖直加速下降. 2 （4）以重力加速度g竖直减速上升.

解析：对物体受力分析，

（1）匀速下降时，由平衡条件得F=mg=10 N. (2)以向上为正方向，由牛顿第二定律

F-mg=ma F=m(g+a)=15 N. (3)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律

mg-F=ma F=m(g-a)=5 N. （4）取向下方向为正方向，由牛顿第二定律

mg-F=mg F=0 N 处于完全失重状态.

下蹲前，体重计的示数等于人的重力；刚开始下蹲时，体重计示数减小；在下蹲结束时，体重计的示数又增加到大于人的重力.最后下蹲完成后,体重计的示数再次与人的重力相等.

站立过程中，开始时体重计示数大于人所受到的重力.然后体重计示数再减小，小于人所受到的重力.最后稳定时，体重计示数再次与人的重力相等. 讨论交流

下蹲前，人处于静止状态，重力和人受到的支持力是一对平衡力，大小相等、方向相反，人对体重计的压力与人受到的支持力是作用力反作用力，故体重计示数与重力相等；刚开始下蹲时，人的重心具有向下的加速度而处于失重状态，因而人对体重计的压力小于人本身的重力，体重计示数减小；下降到一定阶段后人重心必然要减速下降，具有向上的加速度而处于超重状态，对体重计的压力大于人本身的重力.因而体重计的示数大于本身的重力；当人完全静止时，又处于平衡状态，而示数等于重力. 站立过程开始时，人的重心向上加速，具有向上的加速度，处于超重状态，故示数大于人的重力；站到某一程度，重心又开始做向上的减速运动，加速度方向向下，处于失重状态，此时示数小于人的重力. 拓展深化：完全失重状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，天平不能再通过正常的操作而测量物体的质量；浸在液体中的物体不再受到浮力的作用；液柱也不再产生向下的压强等.（让问题意识贯穿教师与学生的教与学中，让学生学会主动学习，深度思考，增强学生的发现问题、提出问题、解决问题的能力！）

板书设计

用牛顿定律解决问题（二）

1.平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态[来源:Z_xx_k.Com]

共点力的平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0 2.超重和失重

（1）超重：物体具有竖直向上的加速度时，对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，称为超重现象

（2）失重：物体具有竖直向下的加速度时，对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，称为失重现象