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111 用牛頓定律解決問題（二） [教學目標]：1、理解共點力平衡條件并能應用解決一些問題 2、初步了解超重和失重現象，并能判斷物體是否處于超失重狀態(tài) 3、體會超失重現象計算問題的基本解題思路和技巧 [教學重點]：1、共點力平衡條件的應用（特別是三力平衡） 2、超重和失重現象的理解 3、應用牛頓運動定律解決超失重問題 [教學難點]：共點力平衡條件的應用（連接體問題），應用牛頓運動定律解決超失重問題 [教學過程]： 復習導入：提問：1、什么是平衡狀態(tài)？ 答：包括靜止和勻速直線運動狀態(tài) 強調（靜止是v=0并且a=0），例如：豎直上拋的物體到達最高點時，雖然v=0但a≠0，不能說是平衡狀態(tài) 2、二力平衡的條件？ 答：同物，等大，反向，共線。 引入：二力平衡的條件可以理解為，兩個力的合力為零，那么如果是三個共點力，乃至多個共點力呢？他們的平衡條件又是什么？ 新課講授： 一、 共點力的平衡條件 1、平衡狀態(tài)：物體在力的作用下保持靜止和勻速直線運動狀態(tài)。 分析：（1）當物體受到多個共點力作用而處于平衡狀態(tài)時，我們運用力的合成和分解，我們可以對多個力進行合成，其中任意一個力一定和其余所有共點力的合力反向共線?？梢哉f明：合力為零。 （2）牛頓第二定律告訴我們，當物體所受的合力為零時，加速度a=0，物體將保持靜止或者勻速直線運動狀態(tài)。仍然是說明合力為零。 2、共點力的平衡條件：合力為零。 例1、一個物體受幾個共點力的作用而做勻速直線運動，當撤去其中的一個力而保持其他力不變的時，物體可能處于以下哪其中情況（） A. 勻速直線運動 B. 勻加速直線運動 C. 勻減速直線運動 D. 變加速直線運動 分析：撤去一個力后，物體不再處于平衡狀態(tài)，故A不正確。其余的力的合力和這個撤去的力等大反向共線是一個恒力，故D不正確。當這個力與原來的運動方向相同時，物體做勻加速直線運動，當這個力與原來的運動方向相反時，物體做勻減速直線運動。故BC正確。 例2、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。圖見課本92頁4.7-2。圖中硬桿OB可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉動，鋼索和桿的質量都可以忽略。如果懸掛物的重力為G，角AOB等于θ，鋼索OA對O點的拉力和桿OB對O點的支持力各為多少？ 分析：共點力的平衡，受力分析，然后正交分解。 解：X方向：F2-F1cosθ=0 Y方向：F1sinθ-F3=0 G= F3 分析：θ的取值，決定了對材料強度的要求和材料的消耗。 二、 超重和失重 看圖片《太空行走》《楊利偉在太空中的錄象》 1．超重現象 實驗：介紹裝置，架子上有兩個滑輪，兩邊掛有重物。我們取左邊的重物加以研究，重物靜止時，彈簧秤的示數大小等于物體所受的重力，物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力。放手后物體做向上的加速運動，我們再觀察彈簧秤示數的變化。 提問：看到了什么現象？ 彈簧秤的示數增大，物體對繩的拉力增大。 以上實驗可以用更簡單的裝置來完成，只不過觀察時的效果稍差一些。彈簧秤下掛一重物，物體靜止時，彈簧秤的示數等于物體所受的重力。當物體向上做加速運動時，彈簧秤的示數大于物體所受的重力，物體對繩的拉力大于物重。 學生小實驗：細線拉重錘(繡花線、打點計時器用重錘)。線系在重錘上，緩慢拉起，再讓重錘做向上的加速運動，線斷。 分析原因：取物體為研究對象，T-G=ma，T-mg=ma，彈簧秤的拉力為 T=mg+ma=m(g+a) 討論：(1)物體做向上的加速運動時，彈簧對物體的拉力大于物體靜止時的拉力，T＞mg，物體對彈簧的拉力大于物重。 舉例：起重機在吊起重物時，有經驗的司機都不讓物體的加速度過大是什么原因？ (2)學生列舉生活中的感受：電梯向上起動時，電梯對人的支持力大于靜止時的支持力，同樣人對電梯的壓力也大于物重；電梯下降剎車時也一樣。只要物體的加速度方向是向上的，就會產生以上現象。 提問：在電梯中放一彈簧測力秤，人站在上面。當電梯向上加速度運動時秤的示數怎樣變化？ (3)整理公式：T=m(g+a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＞g。站在電梯里的人在電梯向上加速或向下減速時，人對電梯的壓力大于人的重力，好像是重力加速度g增大了?；鸺痫w時有很大的向上的加速度，內部發(fā)生的是超重現象。 當物體存在向上的加速度時，它對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物重的現象叫做超重現象。 發(fā)生超重現象時，物重并沒有變化。 2．失重現象 實驗：重物靜止時，彈簧秤的示數大小等于物體所受的重力，物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力。放手后物體做向下的加速運動，我們再觀察彈簧秤示數的變化。 提問：看到了什么現象？ 彈簧秤的示數減少，物體對支持物的拉力減小。 學生實驗：觀察感受失重現象。彈簧秤下掛一重物，物體靜止時，彈簧秤的示數等于物體所受的重力。當物體向下做加速運動時，彈簧秤的示數小于物體所受的重力。(注意對減速時的示數增大的解釋。) 取物體為研究對象，G-T=ma，彈簧秤的拉力為T=mg-ma=m(g-a) 討論：(1)物體做向下的加速運動時，彈簧對物體的拉力小于物體靜止時的拉力，T＜mg，物體對彈簧的拉力小于物重。 (2)學生列舉生活中的感受：電梯向下起動時，電梯對人的支持力小于靜止時的支持力，同樣人對電梯的壓力也小于物重；電梯上升剎車時也一樣。 (3)整理公式：T=m(g-a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＜g。站在電梯里的人在電梯向下加速或向上減速時，人對電梯的壓力小于人的重力，好像是重力加速度g減少了。 失重：當物體存在向下的加速度時，它對支持物的壓力(或拉力)小于物重的現象，叫做失重。當a=g時，T=0，叫做完全失重。 發(fā)生失重時，物重并沒有變化。 實驗：在可樂瓶下面扎一些小孔，裝上水后水從小孔噴出。把水瓶拋出，噴水情況會怎樣變化？分析瓶拋出后，水怎樣噴。讓學生先分析可能發(fā)生的現象，再觀察上拋時的現象，下拋的情況讓學生回家去做。解釋現象出現的原因，拋出后水處于失重狀態(tài)，對瓶無壓力，水不噴。 例1： 關于電梯的幾種運動中，支持力的變化情況如何？ 速度方向 加速度方向 支持力與重力 靜止： 無 無 = 上升： 勻速 ↑ 無 = 加速 ↑ ↑ ＞ 減速 ↑ ↓ ＜ 下降： 勻速 ↓ 無 = 加減 ↓ ↓ ＜ 減速 ↓ ↑ ＞ 思考題：一個在地面上能舉起100千克質量杠鈴的運動員在一個加速運動的電梯上能舉起多大質量的杠鈴？a=g，a=g/2（分向上和向下兩種加速情況討論） 作業(yè)：課后1.2.3.4 111