《用牛顿定律解决问题》课堂教学实录.pdf

用牛顿定律解决问题（一）课堂教学实录【教学目标】：知识与技能1知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题2掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法3能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析4能根据物体的受力情况推导物体的运动情况5会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题过程与方法1通过实例感受研究力和运动关系的重要性2通过收集展示资料，了解牛顿定律对社会进步的价值3培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力4帮助学生提高信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题的能力和交流、合作能力5帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题的解题规律的能力6让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用情感态度与价值观1初步认识牛顿运动定律对社会发展的影响2初步建立应用科学知识的意识3培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力【教学重点、难点】：教学重点1已知物体的受力情况，求物体的运动情况2已知物体的运动情况，求物体的受力情况教学难点1物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用2正交分解法【教学方法】：探究、讲授、讨论、练习【教学手段】：多媒体教学设备【课时安排】：新授课（2 课时）【教学过程】：新课导入 利用多媒体投影播放汽车的运动，行星围绕太阳运转，“神舟”五号飞船的发射升空及准确定点回收情景、导弹击中目标的实况录像资料学生观看录像，进入情景师：我国科技工作者能准确地预测火箭的变轨、卫星的着地点，他们靠的是什么?生：牛顿运动定律中力和运动的关系师：利用我们已有的知识是否也能研究这一类问题?生：不能，因为这样一类问题太复杂了，应该是科学家的工作师：一切复杂的问题都是由简单的问题组成的，现在我们还不能研究如此复杂的运动，但是我们现在研究问题的方法将会对以后的工作有很大的帮助我们现在就从类似的较为简单的问题人手，看一下这一类问题的研究方法 新课教学 一、从受力情况分析运动情况师：大家看下面一个例题多媒体投影展示例题，学生分析讨论，尝试解决例题：一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在 64 N 的水平拉力作用下沿水平地面向右运动物体与地面间的摩擦力是42 N求物体在 4s 末的速度和 4s 内的位移师：本题研究对象是谁?生：本题的研究对象是在水平面上运动的物体师：它共受几个力的作用?生：它一共受到四个力的作用，分别是物体的重力，方向竖直向下；地面对它的支持力，方向垂直地面向上，这两个力的合力为零；水平向右的拉力和水平向左的摩擦力师：物体所受的合力沿什么方向?大小是多少?生：物体所受的合力沿物体的运动方向即向右，大小等于F-f 6.4N-4.2N2.2 N 师：本题要求计算位移和速度，而我们只会解决匀变速运动问题这个物体的运动是匀变速运动吗?依据是什么?生：这个物体的运动是匀加速运动，根据是物体所受的合力保持不变师：经分析发现该题属于已知受力求运动呢，还是已知运动求受力呢?生：是已知受力情况求物体的运动情况师：通过同学们的分析，在分析的基础上，画出受力分析图，并完整列出解答过程多媒体显示学生的受力分析图(如图 461)师：受力分析的图示对研究这一类问题很有帮助，特别是对一些复用牛顿定律解决问题（二课堂教学实录【教学目标】：知识与技能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过程与方法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情感态度与价值观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、难点】：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并恰当地运用正交分解法【教学方法】：探究、讲授、讨论、练习【教学手段】：多媒体教学设备，体重计、装满水的塑料瓶等【课时安排】：新授课（2 课时）【教学过程】：新课导入 师：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 新课教学 一、共点力的平衡条件师：那么共点力作用下物体的平衡条件是什么?生：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：物体所受合力为零师：同学们列举生活中物体处于平衡状态的实例生 1：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生 2：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间师：大家讨论一下竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态，学生讨论，回答提问生 1：竖直上抛的最高点物体应该处于平衡状态，因为此时物体速度为零生 2：我不同意刚才那位同学的说法，物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态，并不是物体运动速度为零的位置处于竖直上抛最高点的物体只是在瞬间速度为零，它的速度立刻就会发生改变，所以不能认为处于平衡状态师：刚才的同学分析得非常好，大家一定要区分到底是速度为零还是合外力为零时物体处于平衡状态，经过讨论分析我们知道应该是合外力为零时物体处于平衡状态为了加深同学们对这个问题的理解，我们通过一个例子来进一步探究物体的平衡是怎样进行研究的，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师：轻质细绳中的受力特点是什么?生：轻质细绳中的受力特点是两端受力大小相等，内部张力处处相等师：节点 O的受力特点是什么?生：节点 O的受力特点是一理想化模型，所受合外力为零师：我们分析的依据是什么?生：上面的分析借助牛顿第二定律进行，是牛顿第二定律中合力等于零的特殊情况师：同学们把具体的解答过程写出来投影学生的解答过程解答：如图 471 所示,F1、F2、F3三个力的合力为零，表示这三个力在x 方向的分矢量之和及y 轴方向的分矢量之和也都为零，也就是：F2一 Flcos?0 师：在这个同学解题的过程中，他采用的是什么方法?生：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师：除了这种方法之外，还有没有其他的方法?生 1：可以用力的合成法，任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反生 2：也可以用三角形法，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师：总结：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二、超重和失重(学生实验)一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数 注意观察接下来的实验现象学生活动：观察实验现象，分析原因师：甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化?怎样变化?生：体重计的示数发生了变化，示数变小了师：甲突然站起时，体重计的示数是否变化?怎样变化?生：体重计的示数发生了变化，示数变大师：当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢?生：这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的 而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化这位同学分析得非常好，我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小大家再看这样一个问题：多媒体投影例题：人站在电梯中，人的质量为m 如果当电梯以加速度。加速上升时，人对地板的压力为多大?学生思考解答生 1：选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力生 2：取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力F、重力 G、质量 m、加速度 a 的方程 FG=ma，由此可得：FG+ma m(g+a)人对地板的压力F与地板对人的支持力大小相等，即Fm(g+a)由于 m(g+a)mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大师：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体受到的重力的现象称为超重现象物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢?生：物体的加速度方向向上师：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的?生：应该是加速上升师：大家看这样一个问题：投影展示：人以加速度a 减速下降，这时人对地板的压力又是多大?学生讨论回答生 1：此时人对地板的压力也是大于重力的，压力大小是：Fm(g+a)生 2：加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下师：大家再看这样几个问题：(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ag，这时人对地板的压力又是多大?师：这几种情况物体对地板的压力与物体的重力相比较哪一个大?生：应该是物体的重力大于物体对地板的压力师：结合超重的定义方法，这一种现象应该称为什么现象?生：应该称为失重现象 当物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力小于物体重力的现象称为失重师：第三种情况中人对地板的压力大小是多少?生：应该是零师：我们把这种现象叫做完全失重，完全失重状态下物体的加速度等于重力加速度 g师：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?生：没有发生变化，只是物体的视重发生了变化师：为了加深同学们对完全失重的理解，我们看下面一下实验，仔细观察实验现象课堂演示实验：取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动生：观察到的现象是水并不从小孔中喷出，原因是水受到的重力完全用来提供水做自由落体运动的加速度了师：现在大家就可以解释人站在台秤上，突然下蹲和站起时出现的现象了 课堂训练 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 47，4 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()AF：mg B.MgF(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力，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 小结 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作业：【板书设计】:4.7 用牛顿定律解决问题2 一、共点力的平衡条件1在共点力的作用下物体的平衡条件是合力为零2力的合成方法；平行四边形定则和三角形定则二、超重和失重1.超重：当物体加速度方向向上时，物体处于超重状态物体的运动情况：加速上升或减速下降2.失重：当物体加速度方向向下时，物体处于失重状态物体的运动情况：减速上升或加速下降3.完全失重：物体下落的加速度等于重力加速度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