牛顿第二定律教案（高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案）

本文目录

• 高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案
• 牛二定律教案
• 高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题一》教案
• 高中物理万有引力定律教案设计
• 高一物理牛顿第二定律教案
• 高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题二》教案

高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案

　　高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案【一】

　　教学准备

　　教学目标

　　知识与技能

　　1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式.

　　2. 理解公式中各物理量的意义及相互关系.

　　3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.

　　4.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.

　　过程与方法

　　1.通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气.

　　2.培养学生的概括能力和分析推理能力.

　　情感态度与价值观

　　1.渗透物理学研究方法的教育.

　　2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.

　　3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣.

　　教学重难点

　　教学重点

　　牛顿第二定律的特点.

　　教学难点

　　1.牛顿第二定律的理解.

　　2.理解k=1时，F=ma.

　　教学工具

　　多媒体、板书

　　教学过程

　　一、牛顿第二定律

　　1.基本知识

　　(1)内容

　　物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同.

　　(2)表达式

　　F=kma，F为物体所受的合外力，k是比例系数.

　　2.思考判断

　　(1)牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例.(×)

　　(2)我们用较小的力推一个很重的箱子，箱子不动，可见牛顿第二定律不适用于较小的力.(×)

　　(3)加速度的方向跟作用力的方向没必然联系.(×)

　　探究交流

　　如图所示的赛车，为什么它的质量比一般的小汽车质量小的多，而且还安装一个功率很大的发动机?

　　【提示】为了提高赛车的灵活性，由牛顿第二定律可知，要使物体有较大的加速度，需减小其质量或增大其所受到的作用力，赛车就是通过增加发动机动力，减小车身质量来增大启动、刹车时的加速度，从而提高赛车的机动灵活性的，这样有益于提高比赛成绩.

　　二、力的单位

　　1.基本知识

　　(1)国际单位

　　牛顿，简称牛，符号N.

　　(2)1N的定义

　　使质量为1 kg的物体产生1_m/s2的加速度的力叫1 N，即1 N=1 kg·m/s2.

　　(3)比例系数的意义

　　①在F=kma中，k的选取有一定的任意性.

　　②在国际单位制中k=1，牛顿第二定律的表达式为F=ma，式中F、m、a的单位分别为牛顿、千克、米每二次方秒.

　　2.思考判断

　　关于牛顿第二定律表达式F=kma中的比例系数k

　　(1)只要力F的单位取N就等于1.(×)

　　(2)在国际单位制中才等于1.(√)

　　(3)只要加速度单位用m/s2就等于1.(×)

　　探究交流

　　在一次讨论课上，甲说：“由a=Δt(Δv)可知物体的加速度a与Δv成正比，与Δt成反比”，乙说：“由a=m(F)知物体的加速度a与F成正比，与m成反比”.你认为哪一种说法是正确的?

　　【提示】　乙的说法正确.物体的加速度的大小是由物体所受合力的大小和物体的质量共同决定的，与速度的变化量及所用时间无关.其中a=Δt(Δv)定义了加速度的大小为速度变化量与所用时间的比值，而a=m(F)则揭示了加速度取决于物体所受合力与物体的质量.

　　三、牛顿第二定律的几个性质

　　【问题导思】

　　1.加速度的方向与合力的方向有什么关系?

　　2.作用在物体上的力发生变化时，加速度是否变化?

　　3.作用在物体上的各个分力也能产生加速度吗?

　　牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系，指明了加速度大小和方向的决定因素，对牛顿第二定律，还应从以下几个方面深刻理解.

　　是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法.

　　是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素.

　　例：如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是(　　)

　　A.向右做加速运动　　B.向右做减速运动

　　C.向左做加速运动 D.向左做减速运动

　　【审题指导】　解答该题注意应用以下程序

　　力和运动关系的定性分析

　　根据牛顿第二定律先由受力情况分析加速度，再由加速度与速度的关系分析运动性质，即同向加速运动，反向减速运动.

　　四、牛顿第二定律的简单应用

　　【问题导思】

　　1.如果物体受到力的作用，就一定有加速度吗?

　　2.求物体的加速度的方法有哪些?

　　3.应用牛顿第二定律解题的一般步骤是什么?

　　应用牛顿第二定律解题的方法一般有两种：矢量合成法和正交分解法.

　　1.矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向.加速度的方向就是物体所受合力的方向.反之，若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力.

　　2.正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力.应用牛顿第二定律求加速度，在实际应用中常将受力分解，且将加速度所在的方向选为x轴或y轴，有时也可

　　例：质量为m的木块，以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面间的动摩擦因数为μ，如图所示.

　　(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向.

　　(2)若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，求下滑时木块的加速度的大小和方向.

　　【审题指导】　解答本题时可按以下思路进行分析：

　　【解析】　(1)以木块为研究对象，因木块受到三个力的作用，故采用正交分解法求解，建立坐标系时，以加速度的方向为x轴的正方向.木块上滑时其受力分析如图甲所示，根据题意，加速度的方向沿斜面向下，将各个力沿斜面和垂直斜面方向正交分解.根据牛顿第二定律有

　　mgsinθ+f=ma，N-mgcosθ=0

　　又f=μN，联立解得a=g(sinθ+μcosθ)，方向沿斜面向下.

　　(2)木块下滑时其受力分析如图乙所示，由题意知，木块的加速度方向沿斜面向下.根据牛顿第二定律有

　　mgsinθ-f′=ma′，N′-mgcosθ=0

　　又f′=μN′，联立解得a′=g(sin θ-μcosθ)，方向沿斜面向下.

　　【答案】

　　(1)g(sinθ+μcosθ)，方向沿斜面向下

　　(2)g(sin θ-μcos θ)，方向沿斜面向下

　　应用牛顿第二定律解题的一般步骤：

　　1.确定研究对象.

　　2.进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程.

　　3.求出合力或加速度.

　　4.根据牛顿第二定律列方程求解.

　　五、常见力的突变

　　例：如图所示，质量相等的三个物块A、B、C，A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连，A与B之间用细绳相连，当系统静止后，突然剪断A、B间的细绳，则此瞬间A、B、C的加速度分别为(取向下为正)(　　)

　　A.-g、2g、0　　B.-2g、2g、0

　　C.0、2g、0 D.-2g、g、g

　　【解析】剪断细绳前，对B、C整体进行受力分析，受到总重力和细绳的拉力而平衡，故FT=2mg;再对物块A受力分析，受到重力、细绳拉力和弹簧的拉力;剪断细绳后，重力和弹簧的弹力不变，细绳的拉力减为零，故物块B受到的合力等于2mg，向下，物块A受到的合力为2mg向上，物块C受到的力不变，合力为零，故物块B有向下的加速度，大小为2g，物块A具有向上的加速度，大小为2g，物块C的加速度为零，故选B.

　　【答案】　B

　　轻绳、轻杆、轻弹簧、橡皮条辨析

　　1.它们的共同点是：质量忽略不计，都因发生弹性形变产生弹力，同时刻内部弹力处处相等且与运动状态无关.

　　2.它们的不同点是：

　　课后小结

　　这节课我们学习了

　　1.牛顿第二定律：F=ma.

　　2.牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性.

　　3.牛顿第二定律解决问题的一般方法.

　　板书

　　4.3牛顿第二定律

　　1.内容:物体的加速度跟所受的台力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同

　　2.表达式 F=ma

　　3.理解

　　(1)同向性：加速度的方向与力的方向始终一致

　　(2)瞬时性;加速度与力是瞬间的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失

　　(3)同体性：加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的

　　(4)独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。

　　高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案【二】

　　教学准备

　　教学目标

　　1、掌握牛顿第二定律相关知识;

　　2、了解控制变量法，培养学生动手实验能力和分析概括知识的能力。

　　教学重难点

　　重点：牛顿第二定律的知识及其应用;难点：实验演示的操作。

　　教学工具

　　教学课件

　　教学过程

　　一、复习引入：

　　1、我们讲了牛顿第一定律，它的内容是什么呢?

　　一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。也就是说，没有外力作用时，物体保持原来的状态，静止的保持静止、运动的保持匀速运动。那如果有外力作用呢?

　　(引导回答)有外力作用----状态改变----速度改变----有加速度产生。

　　在上节课中我们还讲了：质量是物体惯性大小的量度，质量越大的，状态越难改变。这就涉及到三个物理量：力、加速度和质量，三者之间到底有何关系呢?我们这节课就来研究它。

　　二、进行新课

　　1、实验介绍

　　实验是我们掌握物理知识的一个重要途径，今天就利用实验来帮助我们解决这个问题。F、m、a三者都是变量，在研究此类问题时，我们先使其中一个量保持不变，来研究另外两个量的关系，这就是控制变量法。

　　(1) 原理：F可以用弹簧秤测量，m可以用天平测量，那加速度呢?

　　a=(S2-S1)/T2

　　测量加速度的方法： a=(Vt-V0)/t2

　　S= V0t+at2/2------------ S= at2/2------------a=2S/t2

　　(2) 设计

　　在光滑的导轨上放一量小车，一端系有细绳，绕过定滑轮后吊着砝码，砝码质量远小于小车质量。

　　受到恒力作用的小车做匀速直线运动，有S= V0t+at2/2---- S= at2/2------a=2S/t2，为了便于比较，我们取两个小车做双轨实验。当时间t相同时，有a1/a2=S1/S2。

　　(3) 实验操作(1)

　　平衡摩擦力;将两辆质量相同的小车放在导轨上;系上细绳，跨过定滑轮挂上质量不同的砝码;利用控制杆控制两辆小车同时运动;记录数据。

　　(4) 实验操作(2)

　　将两辆质量不同的小车放在导轨上;系上细绳，跨过定滑轮挂上质量相同的砝码。

　　利用控制杆控制两辆小车同时运动;记录数据。

　　2、实验结论

　　m一定时，F与a成正比;F一定时，m与a成反比。

　　3、牛顿第二定律

　　内容：物体的加速度与力成正比，与质量成反比。公式：F=Kma;注：取国际单位时，K等于1。

　　平衡摩擦力分析(导出)牛顿第二定律更一般的表述：物体的加速度与合外力成正比，与质量成反比，加速度的方向与外力的方向相同。

　　三、本节小结

　　课后习题

　　完成课后作业第1、2、3题。

　　高一物理上册必修1《牛顿第二定律》教案【二】

　　教学准备

　　教学目标

　　知识与技能

　　1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式.

　　2. 理解公式中各物理量的意义及相互关系.

　　3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.

　　4.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.

　　过程与方法

　　1.通过对上节课实验结论的总结，归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系，进而总结出牛顿第二定律，体会大师的做法与勇气.

　　2.培养学生的概括能力和分析推理能力.

　　情感态度与价值观

　　1.渗透物理学研究方法的教育.

　　2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.

　　3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活，激发学生学习物理的兴趣.

　　教学重难点

　　教学重点

　　牛顿第二定律的特点.

　　教学难点

　　1.牛顿第二定律的理解.

　　2.理解k=1时，F=ma.

　　教学过程

　　见课件

　　师：利用多媒体播放上节课做实验的过程，引起学生的回忆，激发学生的兴趣，使学生再一次体会成功的喜悦，迅速把课堂氛围变成研究讨论影响物体加速度原因这一课题中去.

　　学生观看，讨论上节课的实验过程和实验结果.

　　师：通过上一节课的实验，我们知道当物体所受的力不变时物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系?

　　生：当物体所受的力不变时物体运动的加速度与物体所受的作用力成正比，

　　师：当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系?

　　生：当物体所受的力不变时物体的加速度与物体的质量成反比.

　　师：当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢?

　　一、牛顿第二定律

　　师：通过上一节课的实验，我们再一次证明了：物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比.

　　师：如何用数学式子把以上的结论表示出来?

　　生：a∝F/m

　　师：如何把以上式子写成等式?

　　生：需要引入比例常数k

　　a=kF/m

　　师：我们可以把上式再变形为F=kma.

　　选取合适的单位，上式可以，简化。前面已经学过，在国际单位制中力的单位是牛顿.其实，国际上牛顿这个单位是这样定义的：质量为1 kg的物体，获得1 m/s2的加速度时，受到的合外力为1 N，即1 N=1 kgom/s2 .

　　可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F=ma

　　这就是牛顿第二定律的数学表达式.

　　师：牛顿第二定律不仅描述了F、m、a的数量关系，还描述了它们的方向关系，结合上节课实验的探究，它们的方向关系如何?

　　生：质量m是标量，没有方向.合力的方向与加速度方向相同.

　　师：对，我们如何用语言把牛顿第二定律表达出来呢?

　　生：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同.

　　师：加速度的方向与合外力的方向始终一致，我们说牛顿第二定律具有同向性。

　　(多媒体演示课件)一个物体静止在光滑水平面上，从某一时刻开始受到一个方向向右、大小为5 N的恒定外力作用，若物体质量为5 kg，求物体的加速度.若2 s后撤去外力，物体的加速度是多少?物体2 s后的运动情况如何?

　　学生进行分组讨论

　　师：请同学们踊跃回答这个问题.

　　生：根据牛顿第二定律F=ma，可得a=F/m，代入数据可得a=lm/s2，2s后撤去外力，物体所受的力为零，所以加速度为零.由于物体此时已经有了一个速度，所以2 s以后物体保持匀速直线运动状态.

　　师：刚才这位同学说2s后物体不再受力，那么他说的对不对呢?

　　生：不对.因为此时物体仍然受到重力和水平地面对它的支持力.

　　师：那么在这种情况下的加速度又是多少呢?

　　生：仍然是零，因为重力和支持力的合力为零，牛顿第二定律中物体所受的力是物体所受的合力，而不是某一个力.

　　师：非常好.以后我们在利用牛顿第二定律解题时一定要注意这个问题，即用物体所受的合力来进行处理.

　　讨论a和F合的关系，并判断下面哪些说法不对，为什么.

　　A.只有物体受到力的作用，物体才具有加速度

　　B.力恒定不变，加速度也恒定不变

　　C. 力随着时间改变，加速度也随着时间改变

　　D.力停止作用，加速度也随即消失

　　答案：ABCD

　　教师点评：牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果是产生加速度.物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的.当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F=ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失.这就是牛顿第二定律的瞬时性.

　　师：根据牛顿第二定律，即使再小的力也可以产生加速度，那么我们用一个较小的力来水平推桌子，为什么没有推动呢?这和牛顿第二定律是不是矛盾?

　　生：不矛盾，因为牛顿第二定律中的力是合力.

　　师：如果物体受几个力共同作用，应该怎样求物体的加速度呢?

　　生：先求物体几个力的合力，再求合力产生的加速度.

　　师：好，我们看下面一个例题.

　　多媒体展示例题

　　(例1)一物体在几个力的共同作用下处于静止状态.现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零，又逐渐使其恢复到原值(方向不变)，则…………………( )

　　A.物体始终向西运动 B.物体先向西运动后向东运动

　　C.物体的加速度先增大后减小 D.物体的速度先增大后减小

　　生l：物体向东的力逐渐减小，由于原来合力为零，当向东的力逐渐减小时，合力应该向西逐渐增大，物体的加速度增大，方向向西.当物体向东的力恢复到原值时，物体的合力再次为零，加速度减小.所以加速度的变化情况应该先增大后减小.

　　生2：物体的加速度先增大后减小，所以速度也应该先增大后减小.

　　生3：这种说法不对，虽然加速度是有一个减小的过程，但在整个过程中加速度的方向始终和速度的方向一致，所以速度应该一直增大，直到加速度为零为止.

　　师：对.一定要注意速度的变化和加速度的变化并没有直接的关系，只要加速度的方向和速度的方向一致，速度就一直增大.

　　多媒体展示例题

　　(例2)某质量为1 000kg的汽车在平直路面上试车，当达到72km/h的速度时关闭发动机，经过20s停下来，汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2 000 N，产生的加速度应为多大?(假定试车过程中汽车受到的阻力不变)

　　生：物体在减速过程的初速度为72km/h=20 m/s，末速度为零，根据a=(v-vo)/t得物体的加速度为a=一1 m/s2，方向向后.物体受到的阻力f=ma=一l 000 N.当物体重新启动时牵引力为2 000N，所以此时的加速度为a2=(F+f)/m=1 m/s2，方向向车运动的方向.

　　师：根据以上的学习，同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤.

　　1.确定研究对象.

　　2.分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图.

　　3.求出合力.注意用国际单位制统一各个物理量的单位.

　　4.根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解.

　　师：牛顿第二定律在高中物理的学习中占有很重要的地位，希望同学们能够理解牛顿第二定律并且能够熟练地应用它解决问题.

　　如图4—3—1所示，一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动，滑到顶点后又返回斜面底端.试分析在物体运动的过程中加速度的变化情况.

　　解析：在物体向上滑动的过程中，物体运动受到重力和斜面的摩擦力作用，其沿斜面的合力平行于斜面向下，所以物体运动的加速度方向是平行斜面向下的，与物体运动的速度方向相反，物体做减速运动，直至速度减为零.在物体向下滑动的过程中，物体运动也是受到重力和斜面的摩擦力作用，但摩擦力的方向平行斜面向上，其沿斜面的合力仍然是平行于斜面向下，但合力的大小比上滑时小，所以物体将平行斜面向下做加速运动，加速度的大小要比上滑时小.由此可以看出，物体运动的加速度是由物体受到的外力决定的，而物体的运动速度不仅与受到的外力有关，而且还与物体开始运动时所处的状态有关.

　　课后小结

　　这节课我们学习了

　　1.牛顿第二定律：F=ma.

　　2.牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性.

　　3.牛顿第二定律解决问题的一般方法.

　　板书

　　4.3牛顿第二定律

　　1.内容:物体的加速度跟所受的台力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同

　　2.表达式 F=ma

　　3.理解

　　(1)同向性：加速度的方向与力的方向始终一致

　　(2)瞬时性;加速度与力是瞬间的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失

　　(3)同体性：加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的

　　(4)独立性：当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果

牛二定律教案

第2单元：牛顿第二定律 教学目标： 一、知识目标 1．理解加速度与力和质量的关系； 2．理解牛顿第二定律的内容，知道定律的确切含义； 3．知道得到牛顿第二定律的实验过程。 二、能力目标 培养学生的实验能力、分析能力和解决问题的能力。 三、德育目标 使学生知道物理中的一种研究问题的方法——控制变量法 教学重点 1．牛顿第二定律的实验过程； 2．牛顿第二定律。 教学难点 牛顿第二定律的意义。教学方法实验法、讲授法、归纳法 教学用具两辆质量相同的小车，光滑的水平板（一端带有定滑轮）；砝码（一盒），细绳、夹子课时安排2课时 教学过程 一、导入新课 1．提问：什么是物体运动状态的改变？物体运动状态发生改变的原因是什么？ 2．引入新课： 通过上节课的学习，我们已知道：物体运动状态改变时产生加速度，而产生的加速度又和物体的质量及所受力的大小有关，那么：加速度跟物体所受力的大小及物体质量之间有什么关系呢？本节课我们就来研究这个问题。 二、新课教学 （一）用投影片出示本节课的学习目标： 1．理解加速度与力的关系； 2．理解加速度与质量的关系 3．理解牛顿第二定律的内容。 （二）学习目标完成过程： 1、加速度和力的关系： （1）用投影片出示本节课所用的实验装置，教师进行讲解：图中是两辆质量相同的小车，放在光滑的水平板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码，使两辆小车在不同的拉力下做匀加速运动。 （2）对本次实验中说明的两个问题 a：砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。 b：用一只夹子夹住两根细绳，以同时控控制两辆小车。 （3）实验的做法： a：在两砝码盘中放不同数量的砝码，以使两小车所受的拉力不同。 b：打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。 （4）需观察的现象，观察两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小。（实验现象：所受拉力大的那辆小车，位移大） （5）分析推理： a：由公式 得到在时间t一定时，位移s和加速度a成正比； b：由实验现象得到：小车的位移与他们所受的拉力成正比。 c：推理得到结论：对质量相同的物体，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，即： （6）巩固练习： a．据 得到：要使物体在短时间内速度的改变很大，即加速度很大，就必须给物体提供 。 b．竞赛用的小汽车，要求起动后几秒钟内速度由零达到60m/s以上，他们为什么要装备功率很大的发动机？ 2：加速度和质量的关系： （1）实验装置同上； （2）说明与前次实验的不同。 前一次实验中，我们是保持小车质量不变，而改变小车所受力的大小，来研究加速度和力之间的关系的。 本次实验是使两辆小车所受拉力相同，而在一辆小车上加放砝码的，以增大质量，研究加速度和质量之间关系的。 （3）实验现象： 在相同的时间里，质量小的那辆小车的位移大。 （4）分析推理，得到结论： 在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比，即a1/a2=m2/m1或a∝ 3：牛顿第二运动定律 （1）综合上述实验中得到的两个关系，得到下述结论： 物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。（2）公式表示：a∝ 或者F∝ma即：F=kma a：如果每个物理量都采用国际单位，k＝1； b：力的单位（牛顿）的定义：使质量为1千克的物体产生1m/s2的加速度的力叫做1牛顿。 （3）推广：上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况，当物体受到几个力作用时，上述关系可推广为： 物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的放心跟合力的方向相同。即F合＝ma。 （4）介绍F合和a的瞬时对应关系 a：只有物体受到力的作用，物体才具有加速度。 b：力恒定不变，加速度也恒定不变。 c：力随着时间改变，加速度也随着时间改变。 d：力停止作用，加速度也随即消失。 4：例题分析（课本例题） （1）学生阅读例题内容 （2）分析： 要求物体的加速度 质量m已知 必须先求F1和F2的合力，而合力的大小可以用作图法求解，也可以用计算法求解。 （3）用投影片展示解题过程： 如图所示，建立平面直角坐标系，把力F1和F2分别沿x轴和y轴的方向分解F1的两个分力为： F2的两个分力为： F1y和F2y大小相等，方向相反，相互抵消，F1x和F2x的方向相同，所以： 已知合力F合和质量m，据F合＝ma，即可求得： 三：小结 1：本节课的研究方法——控制变量法 2：牛顿第二运动定律确定了a和F之间的大小关系，也确定的a和F的方向关系 3：求解合力时，可采用建立平面直角坐标系，将各个力沿x轴和y轴分解，最后求合力的方法。

高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题一》教案

　　高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题一》教案【一】

　　教学准备

　　教学目标

　　1.明确动力学的两类基本问题.

　　2.掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法.

　　教学重难点

　　1.动力学的两类基本问题.

　　2.应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法.

　　教学过程

　　一、从受力确定运动情况

　　受力情况→F合――→F合=ma求a，

　　x=v0t+1/2at2

　　v=v0+at

　　v2-v02=2ax→求得x、v0、v、t.

　　例1 　如图1所示，质量m=2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F=8N、与水平方向成θ=37°角斜向上的拉力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2.求：

　　图1

　　(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度;

　　(2)物体在拉力作用下5s末的速度大小;

　　(3)物体在拉力作用下5s内通过的位移大小.

　　解析　(1)对物体受力分析如图：

　　由图可得：Fcosθ-μFN=maFsinθ+FN=mg

　　解得：a=1.3m/s2，方向水平向右

　　(2)v=at=1.3×5m/s=6.5 m/s

　　(3)x=1/2at2=12×1.3×52m=16.25m

　　答案　(1)见解析图　1.3m/s2，方向水平向右

　　(2)6.5m/s　(3)16.25m

　　二、从运动情况确定受力

　　运动情况――――――――→匀变速直线运动公式求a――→F合=ma受力情况.

　　例2 　民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上.若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0m，构成斜面的气囊长度为5.0m.要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0s(g取10m/s2)，则：

　　(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大?

　　(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少?

　　解析　(1)由题意可知，h=4.0m，L=5.0m，t=2.0s.

　　设斜面倾角为θ，则sinθ=hL.

　　乘客沿气囊下滑过程中，由L=1/2at2得a=2Lt2，代入数据得a=2.5m/s2.

　　(2)在乘客下滑过程中，对乘客受力分析如图所示，沿x轴方向有mgsinθ-Ff=ma，

　　沿y轴方向有FN-mgcosθ=0，

　　又Ff=μFN，联立方程解得

　　μ=gsinθ-agcosθ≈0.92.

　　答案　(1)2.5m/s2　(2)0.92

　　针对训练1　质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v-t图象如图2所示.弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的34.设球受到的空气阻力 大小恒为Ff，取g=10m/s2，求：

　　图2

　　(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小;

　　(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.

　　答案　(1)0.2N　(2)0.375m

　　解析　(1)由v-t图象可知，弹性球下落过程的加速度为

　　a1=Δv/Δt=4-00.5m/s2=8 m/s2

　　根据牛顿第二定律，得mg-Ff=ma1

　　所以弹性球受到的空气阻力

　　Ff=mg-ma1=(0.1×10-0.1×8) N=0.2 N

　　(2)弹性球第一次反弹后的速度v1=34×4m/s=3 m/s

　　根据牛顿第二定律mg+Ff=ma2，得弹性球上升过程的加速度为

　　a2=mg+Ffm=0.1×10+0.20.1m/s2=12 m/s2

　　根据v2-v12=-2a2h，得弹性球第一次反弹的高度

　　h=v21/2a2=322×12m=0.375m.

　　三、多过程问题分析

　　1.当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程.联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系等.

　　2.注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度.

　　例3 　质量为m=2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ=0.5，现在对物体施加如图3所示的力F，F=10N，θ=37°(sin37°=0.6)，经t1=10s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止，g取10m/s2，则：

　　图3

　　(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态.

　　(2)物体运动过程中最大速度是多少?

　　(3)物体运动的总位移是多少?

　　解析　(1)当力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F时物体的速度达到最大值，撤去F后物体做匀减速直 线运动.

　　(2)撤去F前对物体受力分析如图，有：

　　Fsinθ+FN1=mg

　　Fcosθ-Ff=ma1

　　Ff=μFN1

　　x1=1/2a1t12

　　v=a1t1，联立各式并代入数据解得

　　x1=25m，v=5m/s

　　(3)撤去F后对物体受力分析如图，有：

　　Ff′=μFN2=ma2，FN2=mg

　　2a2x2=v2，代入数据得x2=2.5 m

　　物体运动的总位移：x=x1+x2得x=27.5 m

　　答案　(1)见解析　(2)5m/s　(3)27.5m

　　针对训练2　冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛.她领衔的中国女队在混合3000米接力比赛中表现抢眼.如图4所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L=8m、倾角θ=37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面.人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下.人与接触面间的动摩擦因数均为μ=0.25，不计空气阻力，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：

　　图4

　　(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间;

　　(2)人在离C点 多远处停下?

　　答案　(1)2s　(2)12.8m

　　解析　(1)人在斜坡上下滑时，受力分析如图所示.

　　设人沿斜坡下滑的加速度为a，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得

　　mgsinθ-Ff=ma

　　Ff=μFN

　　垂直于斜坡方向有FN-mgcosθ=0

　　由匀变速运动规律得L=12at2

　　联立以上各式得a=gsinθ-μgcosθ=4m/s2

　　t=2s

　　(2)人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用.设在水平面上人减速运动的加速度为a′，由牛顿第二定律得μmg=ma′

　　设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得

　　人在斜面上下滑的过程：v2=2aL

　　人在水平面上滑行时：0-v2=-2a′x

　　联立以上各式解得x=12.8m

　　很多动力学问题，特别是多过程问题，是先分 析合外力列牛顿第二定律方程，还是先分析运动情况列运动学方程，并没有严格的顺序要求，有时可以交叉进行.但不管是哪种情况，其解题的基本思路都可以概括为六个字：“对象、受力、运动”，即：(1)明确研究对象;(2)对物体进行受力分析，并进行力的运算，列牛顿第二定律方程;(3)分析物体的运动情况和运动过程，列运动学方程;(4)联立求解或定性讨论.

　　1.(从受力确定运动情况)一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角θ=30°，如图5所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数是0.04，求5s内滑下来的路程和5s末速度的大小(运动员一直在山坡上运动).

　　图5

　　答案　58.2m　23.3m/s

　　解析　以滑雪运动员为研究对象，受力情况如图所示.

　　研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，处于平衡状态;沿山坡方向，做匀加速直线运动.

　　将重力mg沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解，据牛顿第二定律列方程：

　　FN-mgcosθ=0①

　　mgsinθ-Ff=ma②

　　又因为Ff=μFN③

　　由①②③可得：a=g(s inθ-μcosθ)

　　故x=12at2=12g(sinθ-μcosθ)t2

　　=12×10×(12-0.04×32)×52m≈58.2m

　　v=at=10×(12-0.04×32)×5m/s≈23.3 m/s

　　2.(从运动情况确定受力)一物体沿斜面向上以12m/s的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v-t图象如图6所示，求斜面的倾角θ以及物体与斜面间的动摩擦因数μ.(g取10 m/s2)

　　图6

　　答案　30°　315

　　解析　由题图可知上滑过程的加速度大小为：

　　a上=122m/s2=6 m/s2，

　　下滑过程的加速度大小为：a下=125-2m/s2=4 m/s2

　　上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图

　　上滑过程

　　a上=mgsinθ+μmgcosθm=gsinθ+μgcosθ

　　下滑过程

　　a下=gsinθ-μgcosθ，

　　联立解得θ=30°，μ=315

　　3.(多过程问题)一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4s内通过8m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2s停止，已知汽车的质量m=2×103kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：

　　(1)关闭发动机时汽车的速度大小;

　　(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小;

　　(3)汽车牵引力的大小.

　　答案　(1)4m/s　(2)4×103N　(3)6×103N

　　解析　(1)汽车开始做匀加速直线运动x0=v0+02t1

　　解得v0=2x0t1=4m/s

　　(2)关闭发动机后汽车减速过程的加速度a2=0-v0t2=-2m/s2

　　由牛顿第二定律有-Ff=ma2

　　解得Ff=4×103N

　　(3)设开始加速过程中汽车的加速度为a1

　　x0=12a1t21

　　由牛顿第二定律有：F-Ff=ma1

　　解得F=Ff+ma1=6×103N

　　高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题一》教案【二】

　　教学准备

　　教学目标

　　(一)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。

　　(二)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。

　　(三)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。

　　教学过程

　　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.

　　一、动力学的两类基本问题

　　1、共点力作用下物体的平衡条件是什么?

　　(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。

　　2、牛顿运动定律解题的基本思路

　　首先要对确定的研究对象进行受力、运动情况分析，把题中所给的物理情景弄清楚，然后由牛顿第二定律，通过加速度这个联系力和运动的“桥梁”，结合运动学公式进行求解。

　　二、从受力确定运动情况

　　1、教学例题

　　例1:一个静止在水平面上的物体，质量为2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动。物体与地面间的动摩擦因数为0.21。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移?

　　学生交流后集体讨论。

　　2、牛顿第二定律的应用——二力合成法解题。

　　由牛顿第二定律F合 = ma可知合力与加速度的方向是一致的，解题时只要判知加速度的方向，就可知道合力的方向，反之亦然。

　　若物体只受两个力作用作加速运动，求合力时可直接利用平行四边形法则。

　　3、牛顿第二定律的应用—正交分解法解题

　　牛顿第二定律的正交分解法解题：物体受三个或三个以上的不同方向力的作用时，一般都要用到正交分解法。

　　坐标系的建立原则：

　　①尽量多的力在坐标轴上

　　②未知量放在坐标轴上

　　③加速度尽量放在坐标轴上

　　总之，怎样方便就怎样建坐标系。

　　牛顿第二定律的正交表示：

　　Fx合 = max ，Fy合=may

　　4、例2：一个质量为75kg的人，以2m/s的处速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角为30o，在5s内滑下60m，求滑雪人受到的阻力

　　(包括摩擦和空气阻力)。

　　三、由受力求解运动情况的基本步骤

　　1、确定研究对象，进行受力和运动分析;

　　2、根据力的合成和分解的方法，求合力(大小方向);

　　3、由牛顿第二定律列方程，求加速度;

　　4、结合给定的运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。

　　四、全课小结。

　　课后小结

　　...

　　课后习题

　　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4-7，4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()

　　A.F：mgB.Mg

　　C.F：(M+m)gD.F》(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

高中物理万有引力定律教案设计

　　任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关。接下来是我为大家整理的高中物理万有引力定律教案设计，希望大家喜欢!

　 　高中物理万有引力定律教案设计一

　　【教材分析】

　　本节课内容主要讲述了万有引力发现的过程及牛顿在前人工作的基础上，凭借他超凡的数学能力推证了万有引力的一般规律的思路与 方法 .?

　　这节课的主要思路是：由圆周运动和开普勒运动定律的知识，得出行星和太阳之间的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的平方成反比，并由引力的相互性得出引力也应与太阳的质量成正比.这个定律的发现把地面上的运动与天体运动统一起来，对人类文明的发展具有重要意义。作为高中阶段无法证明椭圆轨道的情况而只能近似以圆轨道来处理的一种“近似”的物理思路.这是一种极好的研究物理的方法.?

　　本节内容包括：发现万有引力的思路及过程、万有引力定律的推导.?

　　【三维目标】

　　一、知识与技能

　　1.了解万有引力定律得出的思路和过程.?

　　2.理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律，记住引力常量G并理解其内涵.?

　　3.知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律.?

　　二、过程与方法?

　　1.培养学生在处理问题时，要抓住主要矛盾，简化问题，建立模型的能力与方法.?

　　2.培养学生的科学推理能力.?

　　三、情感态度与价值观?

　　通过牛顿在前人的基础上发现万有引力的思想过程，说明科学研究的长期性、连续性及艰巨性.?

　　【教学重点】

　　1.万有引力定律的推导.?

　　2.万有引力定律的内容及表达公式.?

　　【教学难点】

　　1.对万有引力定律的理解.?

　　2.使学生能把地面上的物体所受的重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来.?

　　【 教学方法 】

　　1.对万有引力定律的推理——采用分析推理、归纳 总结 的方法.?

　　2.对疑难问题的处理——采用讲授法、例证法.?

　　【教学用具】

　　多媒体课件

　　【课时安排】

　　1课时

　　【教学设计】

　　1666年夏末一个温暖的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在一棵树下开始埋头读书.当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来，一只历史上最著名的苹果落了下来，落在23岁的伊萨克.牛顿的身边，恰巧那天他正苦苦思索一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上?以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上?为什么这只苹果会坠落到地上?正是从这一问题开始，他找到了这些问题的答案.

　　师提问：太阳对行星的引力使得行星围绕太阳运动，月球围绕地球运动，是否能说明地球对月球有引力作用?抛出的物体总要落回地面，是否说明地球对物体有引力作用?

　　【新课教学】?

　　课件展示：画面1：八大行星围绕太阳运动

　　画面2：月球围绕地球运动

　　画面3：人造卫星围绕地球运动

　　演示4：地面上的人向上抛出物体，物体总落回地面

　　学生思考、讨论下面问题：

　　1、行星为何能围绕太阳做近似圆周运动?

　　2、月球为什么能围绕地球做近似圆周运动?

　　3、人造卫星什么能围绕地球做圆周运动?

　　4、地面上的物体受到的力与上述力相同吗?

　　5、根据以上四个问题的探究，你有何猜想?

　　师引导分析，猜想：“天上”的力与“人间”的力应属于同种性质的力.

　　师说明：探究上述问题时我们运用了类比的方法得出猜想，猜想是否正确需要检验，因此不能将其作为结论.

　　月-地检验

　　1、目的：验证“天上”的力与“人间”的力是同种性质的力.

　　2、原理：课本P39师指导学生看书。

　　3、验证：师生互动，教师指导学生推演：

　　根据验证原理，若“天上”与“人间”的力是同种性质的力，应满足：F∝ EMBED Equation.DSMT4

　　理论推导：月球受到的地球引力：F∝ EMBED Equation.DSMT4

　　又 EMBED Equation.DSMT4

　　由 EMBED Equation.DSMT4

　　实际测量：月球绕地球做匀速圆周运动，向心加速度 EMBED Equation.DSMT4

　　EMBED Equation.DSMT4

　　EMBED Equation.DSMT4

　　二、万有引力定律

　　我们的思想还可以更解放，是否任意两个物体之间都具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离的二次方成反比”的吸引力呢?科学家们经过大量的检验，事实确实是这样的。牛顿在前人的基础上，总结了这个规律，我们称为万有引力定律。

　 　高中物理万有引力定律教案设计二

　　【教材依据】

　　人教版高中物理必修二第六章第三节

　　【教材分析】

　　1、万有引力定律这一节承上启下，承接上章匀速圆周运动，开启之后要学习的卫星的运动规律。

　　2、万有引力定律这一节是本章的核心，这节内容是对上两节课教学内容的进一步推演，也是下节课教学内容的基础，是本章的教学重点。

　　3、教材在尊重历史事实的前提下，通过一些 逻辑思维 的铺垫，让学生以自己现有的知识基础，经历一次“发现”万有引力定律的过程。

　　【学情分析】

　　1.高一学生已经学习了牛顿的三个定律、圆周运动的知识、开普勒三定律，已经积累了一定的知识。理论上已经具备了接受万有引力定律的能力。

　　2. 在上一节中，学生经历了太阳与行星间引力的探究过程，学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。

　　3.另一方面我国在航天事业上成就突出，捷报频传，极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。

　　【教学目标】

　　一、知识与技能

　　1、了解万有引力定律得出的思路和过程，知道重物下落和天体运动的统一性。

　　? 2、理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

　　? 3、知道万有引力定律公式的适用范围。

　　? 4、理解万有引力常量的意义及测定方法，了解卡文迪许实验室。

　　二、过程与方法

　　? 1、在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。

　　2、培养学生研究问题时，抓住主要矛盾，简化问题，建立理想模型的处理问题的能力。

　　三、情感态度与价值观

　　1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程，说明科学研究的长期性，连续性及艰巨性，提高学生科学价值观。

　　2、经过万有引力常量测定的学习，让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性。

　　【教学重点】

　　? 1、月-地检验的推导过程。

　　? 2、万有引力定律的内容及表达式。

　　【教学难点】

　　? 1、对万有引力定律的理解。

　　? 2、使学生能把地面上的物体所受重力与月地之间存在的引力是同性质的力联系起来。

　　【教学设计思想】

　　在本节课教学，将让学生继续进行“发现之旅”---追寻牛顿的足迹，为此整个教学流程如下：由苹果落地引起猜想---月地检验---更大胆的猜想---万有引力定律---卡文迪许测定G。

　　? 通过这个假想──理论推导──实验检验过程，让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程，体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。

　　【教学过程】

　　一 、新课引入

　　教师活动 学生活动 通过上一节的学习，我们已经知道了太阳与行星间的引力规律，提问：表达式是怎样的?

　　这一节我们将继续追寻牛顿的足迹“发现”万有引力定律。

　　(教师板书课题：6.3 万有引力定律)

　　提问：提到万有引力定律，同学们首先想到什么?

　　展示课件中的牛顿苹果树的图片，讲述中国也有牛顿苹果树的事实。 学生回答

　　想到牛顿与苹果的故事 ? 设计说明：讲述学生不知道的事实---中国也有牛顿苹果树，引起学生的兴趣，激发学生的学习热情。

　　二、教授新课

　　(一)进一步猜想

　　教师活动 学生活动 展示课件中牛顿与苹果的故事图片，“回味”牛顿的思考及牛顿的猜想：

　　思考：(1)地球和月球之间的吸引力会不

　　与地球吸引苹果的力是同一种力?

　　思考：(2)即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，重力都不会有明显的减弱.那么地球表面的重力能否延伸到很远的地方，会不会作用到月球上?

　　思考：(3)拉住月球使它绕地球运动的力，与拉着苹果使它下落的力，以及众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律?

　　牛顿的猜想：这些力是同一种性质的力，并且都遵从与距离的平方成反比的规律.

　　观察图片，与牛顿”一起”猜想：

　　(1)地球和月球之间的吸引力使月球没有做离心运动，地球吸引苹果的力使苹果落地，它们可能是同一种力。

　　(2)高山上也有苹果树，苹果熟了也会下落。地球表面的重力会延伸至很远，也会作用的月球上。

　　(3)猜想是同一种力，都遵从相同规律

　　设计说明：通过苹果自由下落的物理情景，唤醒学生脑中当年由苹果落地而引起遐想进而发现万有引力定律的故事情景，从而启发学生设问，使牛顿的想法能够激发学生的兴趣与想像力。

　　(二)月-地检验

　　教师活动 学生活动 (板书：一、月地检验)

　　课件展示情景：月球绕地球做匀速圆周运动(月球轨道半径r为地球半径R的60倍)

　　假定上述猜想成立，月球和苹果的地位相当，则地球对月球的力与地球对苹果的力应该同样遵从“平方反比”律，即 。

　　提问：(1)月球做什么运动?符合什么规律?

　　(2)物体在地面附近受到的地球的吸引力表达式是怎样的?

　　(3)月球的加速度(月球公转的向心加速度)是重力加速度g的几分之一?

　　课件展示：

　　在牛顿时代，重力加速度g，月地的距离r、月球的公转周期T都能精确的测定，已知

　　月球周期：T = 27.3天≈2.36×106s

　　月球轨道半径：r ≈ 60R

　　地球半径： R = 6400×103m

　　提问：(4)以上数据能计算出月球的向心加速度吗?

　　可见：用数据说明上述设想的正确性，牛顿的猜想经受了事实的检验，地球对月球的力，地球对地面物体的力真是同一种力。至此，平方反比律已经扩展到太阳与行星之间，地球与月球之间、地球对地面物体之间。 (通过创设情景中数据，让学生进行定量计算)

　　学生回答：

　　由牛顿第二定律得：

　　用上一章知识计算出数据：(借助计算器会更快)

　　亲身体验推导过程，猜想得到证实，学生的学习热情进一步提升。

　　设计说明：通过创设情景，引导学生定量计算，用无可辩驳的事实证明猜想的正确性，增强学生的理性认识。

　　(三)万有引力定律

　　教师活动 学生活动 猜想的到了证实，那么我们可以展开想象的翅膀，更大胆设想：是否任何两个物体之间都存在这样的力?只是因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多，我们不易觉察罢了，于是我们可以把这一规律推广到自然界中任意两个物体间即万有引力定律.

　　提出问题，阅读教材：

　　1.什么是万有引力?并举出实例。

　　2.万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律?其数学表达式如何?并注明每个符号的单位和物理意义。?

　　3.万有引力定律的适用条件是什么?

　　同时体会万有引力定律的内容，理解万有引力定律普遍性、相互性、宏观性：

　　A、普遍性：万有引力存在于任何两个物体之间，只不过一般物体的质量与星球相比太小了，他们之间的万有引力也非常小，完全可以忽略不计。

　　B、相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。

　　C、宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义.在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计.

　　讲解过程中适时板书：

　　二、万有引力定律

　　1.内容：

　　2.表达式：

　　适用条件：质点

　　3.理解：①普遍性

　　②相互性

　　③宏观性

　　(提出问题，引导学生根据问题阅读教材，教师引导总结)

　　1.万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。日对地、地对月、地对地面上物体的引力都是其实例。

　　2.万有引力定律的内容是：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比.

　　式中各物理量的含义及单位：

　 　高中物理万有引力定律教案设计三

　　【教材分析】

　　本节内容选自沪科版高中物理必修二第五章第三节，在本节课之前，已经介绍了开普勒定律和万有引力定律的内容，本节主要应用万有引力定律求天体的质量和密度，是一节知识的应用和实践课。

　　【学习者分析】

　　在本节课之前已经接触了万有引力提供行星绕太阳运动的向心力，也掌握了向心力的不同表达式，并且在初中阶段学习了球体的体积公式和物质的密度公式，这些知识为学生本节课的学习奠定了良好的基础。另外经过快一年的高中学习，学生在 抽象思维 能力方面已经有了很大提升，能够在脑海里建构物理模型并进行分析推导，这也是学生学习本节课的必要条件。

　　同时，虽然本节课用到的知识学生已经基本都有所接触，但是将不同板块的知识进行综合应用的能力还欠佳，因此可以预判学生在分析推导过程中会遇到一定的阻碍，另一方面，学生形成了一定的计算习惯，不注意区分物理字母所代表的具体含义，往往容易将字母搞混，要解决这两点问题，就需要发挥小组讨论的力量，通过小组讨论将组内个别不能完成推导计算的同学掌握逻辑思路和求解过程。所以本节课将主要以学生自学、组内合作讨论、学生展示、教师点评、课堂练习巩固等环节组成。

　　【教学目标】

　　1. 知识与技能

　　? 了解万有引力定律在天文学上的重要应用

　　? 会用万有引力定律计算天体的质量

　　2. 过程与方法

　　? 理解万有引力定律处理天体问题的思路、方法

　　? 了解万有引力定律在天文学上的重要应用，理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路方法

　　3. 情感、态度和价值观目标

　　? 通过测量天体的质量、密度，体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用，体会万有引力定律对人类探索和认识未知世界的作用

　　【教学重点】

　　运用万有引力定律计算天体的质量

　　【教学难点】

　　在具体的天体运动中应用万有引力定律解决问题

　　【教学方法】

　　1.教法：讲授法、多媒体演示

　　(1)对重点难点内容，通过教师精讲使学生掌握

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高一物理牛顿第二定律教案

　　下面是我为大家整理的关于牛顿第二定律教案相关文章，欢迎大家阅读!

　　篇一：牛顿第二定律

　　教学目标

　　知识目标

　　(1)通过演示实验认识加速度与质量和和合外力的定量关系;

　　(2)会用准确的文字叙述牛顿第二定律并掌握其数学表达式;

　　(3)通过加速度与质量和和合外力的定量关系，深刻理解力是产生加速度的原因这一规律;

　　(4)认识加速度方向与合外力方向间的矢量关系，认识加速度与和外力间的瞬时对应关系;

　　(5) 能初步运用运动学和牛顿第二定律的知识解决有关动力学问题.

　　能力目标

　　通过演示实验及数据处理，培养学生观察、分析、归纳总结的能力;通过实际问题的处理，培养良好的书面表达能力.

　　情感目标

　　培养认真的科学态度，严谨、有序的思维习惯.

　　教学建议

　　教材分析

　　1、通过演示实验，利用控制变量的方法研究力、质量和加速度三者间的关系：在质量不变的前题下，讨论力和加速度的关系;在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系.

　　2、利用实验结论总结出牛顿第二定律：规定了合适的力的单位后，牛顿第二定律的表达式从比例式变为等式.

　　3、进一步讨论牛顿第二定律的确切含义：公式中的 表示的是物体所受的合外力，而不是其中某一个或某几个力;公式中的 和 均为矢量，且二者方向始终相同，所以牛顿第二定律具有矢量性;物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化，这就是牛顿第二定律的瞬时性.

　　教法建议

　　1、要确保做好演示实验，在实验中要注意交代清楚两件事：只有在砝码质量远远小于小车质量的前题下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力(根据学生的实际情况决定是否证明);实验中使用了替代法，即通过比较小车的位移来反映小车加速度的大小.

　　2、通过典型例题让学生理解牛顿第二定律的确切含义.

　　3、让学生利用学过的重力加速度和牛顿第二定律，让学生重新认识出中所给公式 .

　　教学设计示例

　　教学重点：牛顿第二定律

　　教学难点：对牛顿第二定律的理解

　　示例：

　　一、加速度、力和质量的关系

　　介绍研究方法(控制变量法)：先研究在质量不变的前题下，讨论力和加速度的关系;再研究在力不变的前题下，讨论质量和加速度的关系.介绍实验装置及实验条件的保证：在砝码质量远远小于小车质量的条件下，小车所受的拉力才近似地认为等于砝码的重力.介绍数据处理方法(替代法)：根据公式 可知，在相同时间内，物体产生加速度之比等于位移之比.

　　以上内容可根据学生情况，让学生充分参与讨论.本节书涉及到的演示实验也可利用气垫导轨和计算机，变为定量实验.

　　1、加速度和力的关系

　　做演示实验并得出结论：小车质量 相同时，小车产生的加速度 与作用在小车上的力 成正比，即 ，且 方向与 方向相同.

　　2、加速度和质量的关系

　　做演示实验并得出结论：在相同的力F的作用下，小车产生的加速度 与小车的质量 成正比，即 .

　　二、牛顿第二运动定律(加速度定律)

　　1、实验结论：物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比.加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同.即 ，或 .

　　2、力的单位的规定：若规定：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫1N.则公式中的 =1.(这一点学生不易理解)

　　3、牛顿第二定律：

　　物体的加速度根作用力成正比，跟物体的质量成反比.加速度方向跟引起这个加速度的力的方向相同.

　　数学表达式为： .或

　　4、对牛顿第二定律的理解：

　　(1)公式中的 是指物体所受的合外力.

　　举例：物体在水平拉力作用下在水平面上加速运动，使物体产生加速度的合外力是物体

　　所受4个力的合力，即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉笔盒)

　　(2)矢量性：公式中的 和 均为矢量，且二者方向始终相同.由此在处理问题时，由合外力的方向可以确定加速度方向;反之，由加速度方向可以找到合外力的方向.

　　(3)瞬时性：物体在某时刻的加速度由合外力决定，加速度将随着合外力的变化而变化.

　　举例：静止物体启动时，速度为零，但合外力不为零，所以物体具有加速度.

　　汽车在平直马路上行驶，其加速度由牵引力和摩擦力的合力提供;当刹车时，牵引力突然消失，则汽车此时的加速度仅由摩擦力提供.可以看出前后两种情况合外力方向相反，对应车的加速度方向也相反.

　　(4)力和运动关系小结：

　　物体所受的合外力决定物体产生的加速度：

　　当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相同——→物体做匀加速直线运动

　　当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相反——→物体做匀减速直线运动

　　以上小结教师要带着学生进行，同时可以让学生考虑是否还有其它情况，应满足什么条件.

　　探究活动

　　题目：验证牛顿第二定律

　　组织：2-3人小组

　　方式：开放实验室，学生实验.

　　评价：锻炼学生的实验设计和操作能力.

　 　篇二： 牛顿第二定律

　　【学习目标】(1)深刻理解牛顿第二定律的含义(2)理解公式F=ma中各个物理量的意义，能初步运用F=ma解题【学习重点】应用牛顿第二定律解题思路的建立【自学导航】(认真预习，就意味着你走上了一条成功的学习之路)一、物体加速度a跟力F、质量m是什么关系? 阅读、领会教材74页相关内容，回答下列问题：1.在选取比例系数k=1后，就有了_______________用符号表示为：______________________________2.在选取比例系数k=1后，1.从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个微小的力去推很重的桌子时，却推不动它，这是因(?)A.牛顿第二定律不适用于静止的物体B.桌子的加速度很小，速度增量极小，眼睛不易觉察到C.推力小于静摩擦力，加速度是负的D.桌子所受的合力为零)、A、公式F=ma中的F是物体受到的所有力的合力B、物体受到多个力作用时，一定有加速度C、加速度的方向总跟合力的方向一致D、当外力消失时，加速度一定同时消失3.在牛顿第二定律的表达式F=kma中，有关比例系数k的下列说法中，正确的是(??)A.在任何情况下k都等于1B.k的数值由质量、加速度和力的大小决定C.k的数值由质量、加速度和力的单位决定D.在国际单位制中，k等于1从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个微小的力去推很重的.桌子时，却推不动它　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　质量为2kg的物体，运动的加速度为1m/s2，则所受合外力大小为多大?若物体所受合外力大小为8N，那么，物体的加速度大小为多大?质量为6×103kg的车，在水平力F=3×104N的牵引下，沿水平地面前进，如果阻力为车重的0.05倍，求车获得的加速度是多少?(g取10m/s2)质量为2kg物体静止在光滑的水平面上，若有大小均为10N的两个外力同时作用于它，一个力水平向东，另一个力水平向南，求它的加速度.用细绳拉着物体向上做匀加速运动，当拉力F=140N时，物体向上的加速度是4m/s2，g取10m/s2，求物体的质量多大?　物体的质量为m，在空气中运动所受的空气阻力为f，求物体在空气中竖直上升和竖直下降的加速度?并比较大小?例4如图所示，位于水平面上质量为M的小木块，在大小为F、方向与水平方向成角的拉力作用下沿地面做加速运动，若木块与地面之间的滑动摩擦因数为，则木块的加速度为多大?变式训练　质量为2kg的物体与水平面的动摩擦因数为0.2，现对物体用一向右与水平方向成37°、大小为10N的斜向上拉力F，使之向右做匀加速直线运动，如图甲所示，求物体运动的加速度的大小.(g取10m/s2.)课堂效果检测：(老师相信你是最棒的)1、下列对于牛顿第二定律的表达式及其变形的理解中正确的是A.由可知，物体所受的合外力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B.由可知，物体的质量与其所受的合外力成正比，与其运动的加速度成反比C.由可知，物体的加速度与其所受的合外力在正比，与其质量成反比D.由可知，物体的质量可以通过测量它所受的合外力和它的加速度而求得2、下列说法中正确的是()A.物体所受合力为零时，物体的速度必为零B.物体所受合力越大，则加速度越大，速度也越大C.物体的速度方向一定与物体受到的合力的方向一致D.物体的加速度方向一定与物体受到的合力方向相同3、水平路面上质量10kg(含人)的人力三轮车，在00N水平人力的作用下做加速度为1.5m/s2的匀加速运动。

　　质量m1=10kg的物体在竖直向上的恒定拉力F作用下，以a1=2m/s2的加速度匀加速上升，拉力F多大?若将拉力F作用在另一物体上，物体能以a2=2m/s2的加速度匀加速下降，该物体的质量m2应为多大?(g取10m/s2，空气阻力不计)5一只装有工件的木箱,质量m=40kg.木箱与水平地面的动摩擦因数μ=0.3，现用200N的斜向右下方的力F推木箱,推力的方向与水平面成θ=30°角，如4—3—12所示.求木箱的加速度大小.(g取9.8m/s2)1

高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题二》教案

　　高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题二》教案

　　教学准备

　　教学目标

　　教学目标：掌握超重失重特点及规律

　　教学重难点

　　掌握超重失重特点及规律

　　教学过程

　　一、课前自主学习

　　例1.如右图，一个人质量为m的人站在电梯内的体重计上，求以下几种情况下人对体重计的压力。

　　①人和电梯一同静止或匀速运动时。

　　②人随电梯以加速度a匀加速上升时。

　　③人以加速度a匀减速下降时。

　　④人随电梯以加速度a(a

　　⑤人随电梯以加速度a(a

　　⑥人随电梯以加速度g匀加速下降，这时人对地板的压力又是多大?

　　1.超重：物体对水平支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力的现象，叫超重。

　　2.超重条件：物体具有竖直向上的加速度(或加速度分量)，它可能有两种运动情况：向上加速运动或向下减速运动.

　　3.失重：物体对水平支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象。

　　4.失重条件：物体具有竖直向下的加速度(或加速度分量)，它可能有的两种运动情况：向下加速运动或向上减速运动.

　　5.完全失重：物体对水平支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的这种状态，叫做完全失重状态。

　　6.完全失重的条件：物体具有竖直向下的加速度a，且加速度数值等于重力加速度即a=g。物体在运动过程中如果只受重力(地球引力)时，物体处于完全失重状态。例自由落体运动、抛体运动(平抛、斜抛、竖直上抛等)、绕地球做匀速圆周运动的飞船或空间站内。

　　7.需要注意的是：

　　⑴超重时，物体的重力并不增加，物体失重时，其重力也并不减小。当物体处于超重或失重状态时，地球作用于物体的重力始终存在，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.物体之所以表现出“超重”、“失重”现象，是由于物体在竖直方向上处于非平衡状态，看起来物重好像有所增大或减小。

　　⑵“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.

　　8.在完全失重状态下，平常一切与重力有关的现象都完全消失，如单摆停摆，天平不能正常工作，液体不再产生向下的压强，也不能产生向上的浮力等。

　　在完全失重状态下，原理跟重力有关的仪器、测量工具都不能用。例：水银气压计、天平、连通器、体重计、钟摆等。

　　9.在超重、失重状态下，利用等效法，求物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

　　质量为m的物体，如果具有竖直向上的加速度分量，物体处于超重状态，可以等效地认为物体超重了，物体对支持物的压力为。

　　质量为m的物体，如果具有竖直向下的加速度分量，物体处于失重状态，可以等效地认为物体失重了，物体对支持物的压力为。

　　例2.如图所示，静止于水平面上的倾角为θ的斜面A质量为M，质量为m的物体B沿斜面向下加速下滑，加速度大小为a，求水平面对斜面A的支持力。

　　解析：斜面体A处于静止状态，既不超重也不失重。

　　物体B具有竖直向下的加速度分量，处于失重状态，且失重了，所以水平面对斜面的支持力为

　　例3.如图所示，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，其质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电后，铁片被吸引向上运动，在铁片向上运动的过程中轻绳的拉力F的大小为( )

　　A.F =(M+ m)g B.mg 《 F 《 (M+m)g C.F 《 (M +m)g D.F 》 (M +m )g

　　解析：A、C处于静止状态，既不超重也不失重。铁片向上运动，是加速向上运动，铁片处于超重状态。所以轻绳的拉力大于系统的总重力。D正确。

　　例4.如图所示，一质量为m的人站在倾角为θ的自动电梯上，电梯以加速度a加速度上升。求电梯对人的支持力和摩擦力。

　　解：人受力如图所示，将加速度分解到水平方向和竖直方向。

　　高一物理上册必修1《用牛顿运动定律解决问题二》教案

　　教学准备

　　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.

　　教学过程

　　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.

　　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4—7—1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F—G=ma，由此可得：F=G+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F’=m(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：F=m(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a=g，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.

　　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4—7，4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( )

　　A.F：mg B.Mg

　　C.F：(M+m)g D.F》(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