用牛頓運動定律解決實際問題教案示例

　　一、課題
　　§4.6用牛頓運動定律解決實際問題二。其教學模式為：自主練習→實驗演示→講練結合。
　　 二、教學目標（認識、技能、情感）
　　 ①知識技能：共點力的平衡，平衡條件，超重、失重。②過程與方法：由平衡到不平衡是一個過渡的過程，要讓學生在學習過程中建立起認知的規律；從一般規律到特殊規律。③情感、態度與價值觀：幫助學生從物理走向社會，掌握分析問題的科學方法。
　　三、重點與難點
　　①重點：共點力作用下物體的平衡條件及應用，發生超重、失重現象的條件及本質。②難點：共點力平衡條件的應用，超重、失重現象的實質。
　　四、教具
　　多媒體教學設備，體重計、彈簧秤、裝滿水的塑料瓶等。
　　五、板書設計與教學環節
　　①學生學習活動的過程與內容：按環節設計自學、討論、實踐、探索、訓練等內容。②教師導向激勵示范等內容：精講、啟發、聯系滲透等。
　　1. 共點力的平衡（平衡狀態）
　　2. 平衡條件：在共點力作用下物體的平衡條件是合力為0
　　（訓練：教材P91 題1、2）
　　平衡狀態是指物體保持靜止或勻速直線運動，并不說若指某一時刻靜止，那這一時刻就是平衡狀態。平衡狀態是一個持續的過程，或平衡狀態是指加速度為0的狀態。
　　
　　例1：城市中的路燈，無軌電車的供電線路等，經常用三角形的結構懸掛。圖1為這類結構的一種簡化模型。圖1中硬桿OB可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉動，鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量為G，角AOB等于θ，鋼索OA對O點的拉力和桿OB對O點的支持力各是多大？（1）輕質細繩中的受力特點：兩端受力大小相等，內部張力處處相等。（2）輕質直桿僅兩端受力時（桿處于平衡狀態）的特點：這兩個力必然沿桿的方向且大小相等。（3）節點O也是一理想化模型。
　　３. 超重與失重
　　那么，什么是超重和失重呢？下面我們就來研究這個問題（先播放一段視頻增加學生的感性認識）。
　　例2：如圖2，人站在電梯中，人的質量為m。（1）人和電梯一同靜止時，人對地板的壓力為多大？（2）人隨電梯以加速度a勻加速上升，人對地板的壓力為多大？（3）人以加速度a勻減速下降，這時人對地板的壓力又是多大？（4）人隨電梯以加速度a(a　　【解析（1）】求解人對地板的壓力，該題中如果選電梯為研究對象，受力情況會比較復雜，甚至無法解題。所以我們只能選KJpCV3vmiNLiMQNxdML2GXEqo8tuHFNxpReWwi7hmMU=人為研究對象，那選人為研究對象能求解出人對電梯的壓力嗎？能！根據牛頓第三定律：作用力與反作用力是等大、反向的。只要求出電梯對人的支持力，再根據牛頓第三定律就可求出人對電梯的壓力。因為人是靜止的，所以合外力為0，有：N=mg.
　　【解析（2）】以加速度a勻加速上升，因為加速，所以加速度方向與速度同向，物體是上升的，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？人對地面的壓力竟然會大于本身的重力？
　　【解析（3）】以加速度a勻減速下降，因為減速，所以加速度方向與速度反向，物體是下降的，所以加速度方向是向上的。有N=mg=ma?圯N=ma+mg>mg.人對地面的壓力還是大于本身的重力。
　　【解析（４）、（５）】學生自己分析解答，不會有太大難度。（4）（5）兩題加速度方向均向下，合外力向下，于是有N=mg=ma?圯N=ma+mg>mg.當人加速上升和減速下降時，人對地面的壓力大于本身重力；當人加速下降和減速上升時，人對地面的壓力小于本身重力。物理學中分別把這兩種現象叫做超重和失重。
　　【定義】：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）大于物體所受的重力，這種現象叫做超重。物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）小于物體所受的重力，這種現象叫做失重。
　　觀察實驗視頻。實驗驗證：大家可以利用身邊的器材驗證。實驗1：用彈簧秤掛上鉤碼，然后迅速上提和迅速下放。現象：在鉤碼被迅速上提的一瞬間，彈簧秤讀數突然變大；在鉤碼被迅速下放的一瞬間，彈簧秤讀數突然變小。體會為何用彈簧秤測物體重力時要保證在豎直方向且保持靜止或勻速。實驗2：學生站在醫用體重計上，觀察下蹲和站起時秤的示數如何變化。實驗前先讓同學們思考示數會如何變化再去驗證，最后再思考。①在上升過程中可分為兩個階段：加速上升、減速上升；下蹲過程中也可分為兩個階段：加速下降、減速下降。②當學生加速上升和減速下降時會出現超重現象；當學生加速下降和減速上升時會出現失重現象。③出現超重現象時加速度方向向上，出現失重現象時加速度方向向下。
　　【解析（６）】mg-N=mg?圯N=mg-mg=0，即當電梯對人沒有支持力時，人只受重力，加速度大小為g，做的是自由落體運動。同學們又看到了什么？人竟然可以對電梯沒有壓力？物理學中把這種現象叫做完全失重。
　　【定義】：如果物體正好以大小等于g方向豎直向下的加速度做勻變速運動，這時物體對支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有了重力作用，這種狀態是完全失重。觀看視頻。問題：①人隨電梯能以加速度a(a>g)勻加速下降嗎？不可能，最大只能是g.②如瓶豎直向上拋出，水會噴出嗎？為什么？不會，仍然完全失重。③發生超重和失重現象時，物體實際受的重力是否發生了變化？沒有。
　　4. 歸納總結
　　①什么是超重（失重）現象？②什么情況下會出現超重（失重）現象？③為什么會出現超重（失重）現象？
　　 【牢記】①超重和失重是物理現象；②物體重力與運動狀態無關，不論物體處于超重還是失重狀態，重力不變；③規律： 物體具有豎直向上的加速度（超重狀態）、物體具有豎直向下的加速度 （失重狀態 ）、超重還是失重由加速度方向決定，與速度方向無關。
　　 最后是作業布置（包括課后作業、課堂練習、下節課預習內容）與教學后記。
　　 （通渭縣第二中學）
　　 注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”