高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)教案 新人教版必修1
2019高中物理 专题4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)教案 新人教版必修1
专题4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）学习目标1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念以及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。
一、对平衡状态及平衡条件的理解 1.两种平衡情形：(1)物体在共点力作用下处于静止状态。
(2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。
2.两种平衡条件的表达式： (1)F 合=0。
(2) x yF 0F 0=⎧⎪⎨=⎪⎩合合其中F x 合和F y 合分别是将所受的力进行正交分解后,物体在x 轴和y 轴方向上所受的合力。
3.由平衡条件得出的三个结论：4.求解共点力平衡问题的一般步骤： (1)选取研究对象。
(2)将研究对象隔离出来,分析物体的受力情况并画受力示意图。
(3)根据物体的受力特点选取适当的方法,一般采用正交分解法。
(4)列方程求解,并检查答案是否完整、合理。
【示范题】(2017·南开中学高一检测)如图所示,轻绳OA 一端系于天花板上,与竖直方向的夹角为30°,水平轻绳OB 的一端系在一物体Q 上,Q 相对于水平桌面静止,OC 绳挂一重为300N 的物体P 。
试求绳子OA 的拉力与物体Q 受到的摩擦力的大小。
【规范解答】对结点O和物体Q受力分析,如图所示：1.(拓展延伸)【示范题】中,假设物体Q与桌面之间的最大静摩擦力为200N,若使物体Q仍保持静止,则OC绳所悬挂物体的重力不得超过多少?【解析】对结点O和物体Q受力分析,如图所示：经分析可知,当物体Q 所受的摩擦力为最大静摩擦力时,OC 绳所悬挂物体的重力最大, 此时F OB =F fmax =200N 。
对结点O,由平衡条件可得, 在x 方向上：F AO sin30°=F BO 在y 方向上：F AO cos30°=F CO 其中,F BO =F OB =200N,F CO =G P 由以上各式解得,物体P 的重力G P 。
【精品教案】高中物理(人教版)必修一优秀教案--4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)》精品教案
必修一4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案一、教材分析本节课教材上设计了两个大问题，1.共点力的平衡条件，2.超重和失重，每个问题都给出了相关定义和一个配套例题，要能灵活应用第一个问题，还需要设计相关练习，第二个问题理解起来有难度，需要设计贴近生活易于理解的实验，帮助学生理解。
二、教学目标知识与技能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。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
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。
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。
过程与方法培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
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。
培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。
三、教学重点、难点共点力作用下物体的平衡条件及应用。
发生超重、失重现象的条件共点力平衡条件的应用。
超重、失重现象的实质及本质。
四、学情分析学生预习知识后，能够理解基本定义，和第一个问题的相关例题，对于第二个问题的实质还是会存在问题。
五、教学方法引导法和实验法六、课前准备充分备课，设计过程、练习、实验和实验仪器。
七、课时安排一个课时完成八、教学过程（一）、回顾上节课我们学习了牛顿运动定律解决问题的有关知识，都是哪两种类型：（二）、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。
首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。
什么叫做平衡状态。
生：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？ 生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律m F a 合 知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。
师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。
高中物理 4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)》精品教案 新人教版必修1
必修一4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案一、教材分析本节课教材上设计了两个大问题，1.共点力的平衡条件，2.超重和失重，每个问题都给出了相关定义和一个配套例题，要能灵活应用第一个问题，还需要设计相关练习，第二个问题理解起来有难度，需要设计贴近生活易于理解的实验，帮助学生理解。
二、教学目标知识与技能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。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
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。
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。
过程与方法培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
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。
培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。
三、教学重点、难点共点力作用下物体的平衡条件及应用。
发生超重、失重现象的条件共点力平衡条件的应用。
超重、失重现象的实质及本质。
四、学情分析学生预习知识后，能够理解基本定义，和第一个问题的相关例题，对于第二个问题的实质还是会存在问题。
五、教学方法引导法和实验法六、课前准备充分备课，设计过程、练习、实验和实验仪器。
七、课时安排一个课时完成八、教学过程（一）、回顾上节课我们学习了牛顿运动定律解决问题的有关知识，都是哪两种类型：（二）、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。
首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。
什么叫做平衡状态。
生：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？ 生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律m F a 合 知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。
师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。
人教版高中物理必修一 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案设计
用牛顿运动定律解决问题（二）教案设计4.7 高中物理必修一教材分析一、超重和失重，每个问2.共点力的平衡条件，1.本节课教材上设计了两个大问题，题都给出了相关定义和一个配套例题，要能灵活应用第一个问题，还需要设计相关练习，第二个问题理解起来有难度，需要设计贴近生活易于理解的实验，帮助学生理解。
二、教学目标知识与技能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。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
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。
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。
过程与方法培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。
情感态度与价值观勇于探究与日常生活有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，的思想，“学以致用”渗透有关的物理问题。
培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。
三、教学重点、难点共点力作用下物体的平衡条件及应用。
发生超重、失重现象的条件共点力平衡条件的应用。
超重、失重现象的实质及本质。
四、学情分析对于第二个问题的实质还是和第一个问题的相关例题，能够理解基本定义，学生预习知识后，会存在问题。
五、教学方法引导法和实验法六、课前准备充分备课，设计过程、练习、实验和实验仪器。
七、课时安排一个课时完成八、教学过程、回顾）（一上节课我们学习了牛顿运动定律解决问题的有关知识，都是哪两种类型：、引入（二）今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。
首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。
师：什么叫做平衡状态。
如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平生：衡状态。
物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？师：F合 a生：知当合因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律m ，物体将静止或匀速直线运动。
0时，物体的加速度为0外力为当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？师：根据平行四边形定则将力进行分解合成。
高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)教案B 新人教版必修1
2014-2015学年高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案B新人教版必修1 教案 B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。
教学过程一、导入新课上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的方法，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。
二、进行新课（一）共点力的平衡条件教师提问：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？学生回答：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。
如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
共点力作用下物体的平衡条件：根据牛顿第二定律，当物体所受合力为0时，加速度为0，物体将保持静止或匀速直线运动状态。
生活中物体处于平衡状态的实例：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。
讨论：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。
人教版高中物理必修第一册教案 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教学设计
高中物理新课标教学设计4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）【学习者分析】由于本节对分析、综合和解决实际问题的能力要求很高,不少同学在此感到困惑,疑难较多,主要反映在研究对象的选择和物理过程的分析上,对一些典型的应用题型,如连接体问题、超重失重问题、皮带传动问题、斜面上的物体运动问题等,学生缺乏针对性训练,更缺少理性的思考和总结。
【教材分析】牛顿运动定律是经典力学的基础,它在科学研究和生产技术中有着广泛的应用.上一节课主要是以理论的分析为主,研究如何根据已知运动情况求解物体的受力情况和已知受力情况求解物体的运动情况.本节课是从应用角度学习牛顿运动定律,举例说明了牛顿运动定律的两个具体应用.物体的平衡是物体加速度为零的一种特殊情况,分析物体平衡时应该紧紧地抓住这一点,主要利用力的分解知识列出方程进行求解,主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐标系.超重和失重研究的是在竖直方向上物体的受力情况和物体运动情况的关系,要注意引导学生区别视重和实际重力.了解加速下落和减速上升其实加速度的方向是一样的.【教学目标】1.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.2.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.3.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.【重点难点】(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.【设计思想】通过讲授和学生实验,并且利用多媒体。
高中物理第4章牛顿运动定律4.7用牛顿定律解决问题(二)教案新人教版必修1
用牛顿定律解决问题（二）
图4-7-1 图4-7-2
2
将一个矿泉水瓶的底部及瓶的两侧各开几个细孔，用塞子堵住小孔，向
悬挂路灯的一种三角形结构、F2的大小与θ角有什么关图4-7-3 图4-7-4
图4-7-5
、F2的合力与F3等大反向，即
电梯启动、制动时，体重计的读数怎样变化？
重力G和电梯地板的支持力
′是一对作用力反作用力
图4-7-7
体重计的示数等于人的重力；刚开始下蹲时，在下蹲结束时，体重计的示数又增加到大于人的重力
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
图4-7-8 4-7-8
以地面为原点，方向向上建立坐标轴
解析：以地面为原点，建立竖直向上的坐标轴，初速度方向与坐标方向加速度方向向下，与坐标轴方向相反，。
高中物理4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)》教案(新人教版必修1)河北地区专用
4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案1、知识目标：（1）能结合物体的运动情况进行受力分析．（2）掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题．2、能力目标：培养学生审题能力、分析能力、利用数学解决问题能力、表述能力．3、情感目标：培养严谨的科学态度，养成良好的思维习惯．教材分析本节主要通过对典型例题的分析，帮助学生掌握处理动力学两类问题的思路和方法．这两类问题是：已知物体的受力情况，求解物体的运动情况；已知物体的运动情况，求解物体的受力．教法建议1、总结受力分析的方法，让学生能够正确、快速的对研究对象进行受力分析．2、强调解决动力学问题的一般步骤是：确定研究对象；分析物体的受力情况和运动情况；列方程求解；对结果的合理性讨论．要让学生逐步习惯于对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景后再动笔算，并养成画情景图的好习惯．3、根据学生的实际情况，对这部分内容分层次要求，即解决两类基本问题——→解决斜面问题——→较简单的连接体问题，建议该节内容用2－3节课完成．教学重点：物体的受力分析；应用牛顿运动定律解决两类问题的方法和思路．教学难点：物体的受力分析；如何正确运用力和运动关系处理问题．第一课时一、受力分析方法小结通过基本练习，小结受力分析方法．（让学生说，老师必要时补充）1、练习：请对下例四幅图中的A、B物体进行受力分析．答案：2、受力分析方法小结（1）明确研究对象，把它从周围物体中隔离出来；（2）按重力、弹力、摩擦力、外力顺序进行受力分析；（3）注意：分析各力的依据和方法：产生条件；物体所受合外力与加速度方向相同；分析静摩擦力可用假设光滑法．不多力、不丢力的方法：绕物一周分析受力；每分析一力均有施力物体；合力、分力不要重复分析，只保留实际受到的力．二、动力学的两类基本问题1、已知物体的受力情况，确定物体的运动情况．2、已知物体的运动情况，确定物体的受力情况．3、应用牛顿运动定律解题的一般步骤：选取研究对象；（注意变换研究对象）画图分析研究对象的受力和运动情况；（画图很重要，要养成习惯）进行必要的力的合成和分解；（在使用正交分解时，通常选加速度方向为一坐标轴方向，当然也有例外）根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解；（要选定正方向）对解的合理性进行讨论．习题精选1、质量为2kg的物体，置于水平光滑平面上，用16N的力与水平面成300角斜向上或斜向下加在这个物体上，求两种情况下物体的加速度大小之比是．2、质量为3kg的物体静止在水平地面上，在水平恒力的作用下运动4s末它的速度达到4m/s．此时将力撤去，又经过6s物体停止运动，若地面与物体之间的动摩擦因数不变，则的大小为．3、如图所示，车厢内光滑的墙壁上，用线拴住一个重球．车静止时，线的拉力为，墙对球的支持力为．车向右作加速运动时，线的拉力为，墙对球的支持力为，则这四个力的关系应为：；．（填>、<或＝）4、用弹簧秤沿水平方向拉着一个物体在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤的读数是0.8N．后再用弹簧秤沿水平方向拉着这个物体在水平面上做匀加速直线运动，当弹簧秤的读数是2.4N时，测得加速度的大小是0.4m/s2．则这个物体的质量为______．5、质量为24kg的气球，以2m/s的速度匀速上升，当气球在200m高处时掉下一个质量为4kg的物体．则经过5s后气球的高度为______m．(取10m/s2)6、一机动车拉一拖车，由静止开始在水平轨道上匀加速前进，在运动开始后的头10s 里走过40m，然后将拖车解脱．但机车的牵引力仍旧不变，再过10s两车相距60m．则机动车和拖车质量之比为______．（不计一切阻力）7、质量为1Kg的物体，从倾角为37°的斜面上无初速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，则5s内物体下滑的最大速度为；若物体以10m/s的速度冲上斜面，它能滑行的最大距离是．（＝10m/s2）答案：1、1：1 2、5N 3、“＝”；“>” 4、4kg 5、235m 6、2：1 7、10m/s；5m．第二课时探究活动题目：根据自己的学习情况，编一份有关牛顿运动定律应用的练习题．题量：4－6道．要求：给出题目详细解答，并注明选题意图及该题易错之处．评价：可操作性、针对性，可调动学生积极性．已知物体的受力情况确定物体的运动情况例1质量为10Kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，如果用大小40N，方向斜向上与水平方向的夹角为37°的恒力作用，使物体沿水平面向右运动,求（1）物体运动的加速度大小；（2）若物体由静止开始运动，需要多长时间速度达到8.4m/s，物体的位移多大？分析与解答：（1）以物体为研究对象，首先对物体进行受力分析，如图1所示．建立平面直角坐标系把外力沿两坐标轴方向分解．设向右为正方向，依据牛顿第二定律列方程：整理后得到：代入相关数据解得：物体运动加速度大小=1.68m/s2（2）因为物体做匀加速直线运动，所以根据运动学公式可知：∵∴物体运动时间为：s∵∴物体的位移大小为：m说明：（1）这是一道已知物体的受力情况，确定物体的运动情况的习题．（2）本题中物体受4个力作用（大于3个力作用），一般在处理力的关系时用正交分解法．（3）支持力不是外力在竖直方向上的分力；重力大小不等于地面给予的支持力．已知物体运动情况确定物体受力情况例2 一个空心小球从距离地面16m的高处由静止开始落下，经2s小球落地，已知球的质量为0.4kg，求它下落过程中所受空气阻力多大？(=10m/s2) 分析与解答：以空心小球为研究对象，根据它的运动情况可知，其下落时加速度大小为：m/s2<说明小球在下落过程中受到向上的空气阻力作用，小球的受力情况如图2所示．依据牛顿第二定律可知：∴小球所受空气阻力大小为：N说明：（1）这是一道已知物体的运动情况，确定物体的受力情况的习题．（2）本题可根据需要加一问：若小球落地后竖直向上反弹到6m高度，设空气阻力大小不变，则小球反弹上升的时间为多少？反弹的初速度为多少？所加这一问属于第一类问题，且注意此时空气阻力方向向下．3）物体的运动路径是竖直方向的直线，如各类竖直方向的抛体运动，往往要考虑空气阻力（空气阻力总是与运动方向相反）；又如升降机内随升降机一起变速上升和下降的物体的运动，这时会出现超重失重现象。
高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题(二)导学案新人教版必修1
图1 图2
北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭，如图2所示．它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施，先把乘有十多人的座舱，送到76 m 让座舱自由落下，当落到离地面时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止．若某游客手中托着质量为当座舱落到离地面高度为答：在离地面高于28 m 时，座舱做自由落体运动，所以饮料瓶对手没有作用力，由牛顿第三定律可知，手对饮料瓶也没有作用力．当座舱落到离地面高度为答：设手对饮料瓶的作用力为，制动高度为h 2，由联立解得，a ＝h 1h 2
g
后记（教与学）。
高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案新人教版必修1
用牛顿运动定律解决问题（二）
教学过程设计
教材处理
师生活动
【例一】一个人在地面用尽全力可以举起80kg的重物；当他站在一个在竖直方向做匀变速运动的升降机上时，他最多能举起120kg的重物。问：该升降机 可能作什么运动?
【例四】如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有一物体，质量为m。当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长L，今向下拉盘使弹簧再伸长△L后停止，然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度以内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于( )
A．（1+ ）mg B．（1+ ）（m+m0）g
C． mg D． （m+m0）g
二、注意
1．超重和失重的实质：物体超重和失重并不是物体的实际重力变大或变小，物体所受重力G=mg始终存在，且大小方向不随运动状态变化。只是因为由于物体在竖直方向有加速度，从而使物体的视重变大变小。
2．物体由于处于地球上不同地理位置而使重力G值略有不同的现象不属于超重和失重现象。
3．判断超重和失重现象的关键，是分析物体的加速度。要灵活运用整体法和隔离法，根据牛顿运动定律解决超重、失重的实际问题。
教学过程设计
教材处理
师生活动
【例三】一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为μ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一根劲度系数为k的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上，开始时弹簧的伸长为△x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动?
重点
难点
教学重点
人教版高一物理必修一4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案
v
mg
mg－ F ＝ma F＝ mg － ma
①当a1=2.5m/s2,F1=300N
②当自由下落时，a2=g,F2=0N 根据牛顿第三定律可知:台秤的示数分别为300N和0N。
谢谢
mg 超重
3.超重和失重的本质
向上加速 向上减速
aF v
F av
一、理论探究3
向下加速
F
a
v
向下减速
F
a
v
mg
F=mg+ma F>G 超重
mg F=mg- ma
F<G 失重
mg
F=mg- ma F<G 失重
mg
F=mg+ma F>G 超重
生活中的超重和失重
4.完全失重
二、理论探究4
学以致用
1.如图所示，一个矿泉水瓶底部有一小孔。静
运动 向上加速 向上匀速 向上减速 向下加速 向下匀速 向下减速 情况
示数
（kg） 61
57
53
53
57
61
超重 或
失重
1.超重失重现象
二、理论探究1
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情况称为超重现象。
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情况称为失重现象
。
2.超重和失重的特征
一、理论探究2
运动 向上加速 向上匀速 向上减速 向下加速 向下匀速 向下减速 情况
示数
（kg） 61
57
53
53
57
61
超重 或 超重
失重
失重 失重
超重
2.超重和失重的特征
向上加速 向上减速
2019_2020学年高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案新人教版必修1
7．用牛顿运动定律解决问题(二)知识纲要导引核心素养目标(1)知道平衡状态，理解共点力作用下物体的平衡条件．(2)能解决简单的平衡问题．(3)知道超重、失重现象．(4)能用牛顿运动定律解决有关超重和失重问题.知识点一共点力的平衡条件1．平衡状态：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，那么这个物体就处于平衡状态．2．平衡条件：共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合＝0.思考1如果物体的速度为零，物体一定处于平衡状态吗？提示：不一定．物体的速度在某一瞬间为零，而不能保持静止，这时物体所处的状态不是平衡状态．物体处于平衡状态的特征(1)平衡状态的运动学特征：a＝0.(2)平衡状态的动力学特征：F合＝0.知识点二超重和失重1．视重：所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所看到的读数．2．超重：当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力(即视重大于重力)的现象称为超重现象．3．失重：当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力(即视重小于重力)的现象，称为失重现象．4．完全失重：当物体向下的加速度a＝g时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态，即视重等于零时，称为完全失重状态.思考2在运行的电梯上，站在体重计上的同学突然看到自己的体重变大，这其中的原因是什么？此时电梯的运动情况如何？是因为人对体重计的压力变大，是发生了超重现象．超重时加速度方向是向上的，所以运行中的电梯可能是加速上升或减速下降．如小球静止不动，物块匀速运动．小球和物块都处于平衡状态．0.＝F2＋F N－mg＝0.．三个平衡问题的推论如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心．一质量为m的小滑块，在水平设滑块所受支持力为F N，OP与水平方向的夹角为确的是( )将滑块受的力水平、竖直分解，如图乙所示，mg＝F N sinθ，静态平衡问题的解题步骤的物体在恒力F作用下沿水平地面做匀速直线运动，，则物体受到的摩擦力的大小为( )) D．μ(mg－F sinθ)先对物体进行受力分析，如图所示，然后把力F进行正交分解，θ.由力的平衡，可得F1＝F f，F2＋G＝F N，又滑动摩擦力F f＝μF N，则F f＝F cosθ＝μ(F sinθ＋mg)，故选B、C两项．答案：BC如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的压力大小为以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，请同学们用两种方法求解′，F N2＝F N2′，故B图2所示，受重力G、墙对球的支持力F N1′和板对球的支持力θ，F N′＝F，所以F N′＝G tanθ，F训练2 (多选)如图，用OA、OB两根轻绳将花盆悬于两竖直墙之间，开始时OB绳水平．现保持O点位置不变，改变OB绳长使绳右端由B点缓慢上移至B′点，此时OB′与OA之间的夹角θ<90°.设此过程OA、OB绳的拉力分别为F OA、F OB，则下列说法正确的是( )A．F OA一直减小B．F OA一直增大C．F OB一直减小D．F OB先减小后增大解析：以结点O为研究对象，受力分析如图所示，根据平行四边形定则可得在B点缓慢上移的过程中，F OA一直减小，F OB先减小后增大，所以A、D正确，B、C错误．答案：AD物体超重与运动状态的关系．物体失重与运动状态的关系．对超重、失重的深层理解超重和失重现象与物体的速度方向和大小无关，只取决于物体加速度的方向．a看“加速度”：物体具有向上的加速度时，处于超重状态；具有向下的加速度时，处于失重状态；向下的加速度为重力加速度时，处于完全失重状态．训练3在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为30 kg ，电梯运动过程中，某一段时间内，晓敏同学发现体重计示数如图所示．在这段时间内下列说法中正确的是( )A ．晓敏同学所受的重力变大了B ．电梯可能在竖直向下运动C ．晓敏对体重计的压力大于体重计对晓敏的支持力D ．电梯的加速度大小为13g ，方向竖直向下解析：可通过以下表格对各选项逐一分析. 选项 过程分析 结论 A 体重计示数大于体重说明晓敏对体重计的压力大于重力，并不是体重变大 ×B 以人为研究对象，F N －mg ＝ma 求得a ＝F N －mg m ＝40g －30g 30＝13g ，方向向上，但电梯可能是向下做减速运动√C 晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力的关系，大小相等×D 由B 项分析可知，电梯的加速度大小为13g ，方向竖直向上× 答案：B1．(多选)下列事例中的物体处于平衡状态的是( ) A ．“神舟十一”号飞船匀速落到地面的过程 B ．汽车在水平路面上启动或刹车的过程 C ．汽车停在斜坡上D ．竖直上抛的物体在到达最高点的那一瞬间解析：物体处于平衡状态，从运动状态来说，物体保持静止或匀速直线运动；从受力情况来说，合力为零，“神舟”号飞船匀速落到地面的过程中，飞船处于平衡状态，A 正确；汽车在水平路面启动或刹车过程中，汽车的速度在增大或减小，其加速度不为零，其合力不为零，所以汽车不是处于平衡状态，B 错误；汽车停在斜坡上，速度和加速度均为零，合力为零，保持静止状态不变，汽车处于平衡状态，C 正确；竖直上抛的物体在到达最高点时，只是速度为零而加速度为g ，物体不是处于平衡状态，D 错误．答案：AC2．关于超重和失重，下列说法中正确的是( ) A ．超重就是物体受的重力增大了 B ．失重就是物体受的重力减小了C ．完全失重就是物体一点重力都不受了D ．不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力是不变的 解析：所谓超重(或失重)，指的是物体对支持物的压力(或悬挂物的拉力)大于(或小于)悬挂于天花板上．用水平向左的力段拉力的大小，在O点向左移动的过程中点为研究对象，受力如图所示，当用水平向左的力缓慢拉动直方向的夹角变大，由共点力的平衡条件知F逐渐变大，F T图象如图所示(竖直向上为正)11解析：根据v t 图象可知电梯的运动情况：加速下降→匀速下降→减速下降→加速上升→匀速上升→减速上升，根据牛顿第二定律F －mg ＝ma 可判断支持力F 的变化情况：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故选项B 正确．答案：B。
2024-2025学年高中物理4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案新人教版必修1
-学生可以结合教材内容，自主设计实验，如探究不同斜面角度对物体运动的影响，或者研究连接体在不同条件下的运动规律。
-组织学生参加物理竞赛或科学展览，展示他们对牛顿运动定律理解和应用的能力，提高学生的学术交流和展示能力。
-鼓励学生利用课余时间，观察生活中的物理现象，思考牛顿运动定律在生活中的应用，撰写观察报告或小论文。
当堂检测：
1.学生完成随堂练习题，巩固对牛顿运动定律在复杂问题中的应用。
2.学生进行小组讨论，共同解决一个复杂物理问题，锻炼团队协作和问题解决能力。
3.学生进行实验操作，观察并解释实验现象，加深对物理规律的理解。
4.学生分享学习心得，交流在拓展学习中发现的有趣物理现象和心得体会。
-斜面问题、连接体问题和抛体问题的解决方法
-力的分解与合成技巧
②关键词：
-牛顿运动定律
-复杂问题
-斜面、连接体、抛体
-力的分解与合成
③重点句子：
- "牛顿运动定律是解决物体运动问题的基本原理。"
- "在解决斜面、连接体和抛体问题时，要综合考虑多个力和运动状态。"
- "掌握力的分解与合成技巧对于解决实际问题至关重要。"
简要回顾本节课学习的知识点，强调重点和难点。肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。
布置作业：
根据本节课学习的内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。
教学资源拓展
1.拓展资源：
-图书资源：推荐学生阅读《物理的进化》、《牛顿传》等与牛顿运动定律相关的科普读物和人物传记，了解牛顿运动定律的发现过程及其在科学史上的地位。
教学反思
这节课结束后，我感到非常满意。学生们对于牛顿运动定律在复杂问题中的应用有了更深入的理解，特别是在解决斜面问题、连接体问题和抛体问题时，他们能够综合考虑多个力和运动状态，这让我感到非常欣慰。
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4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教材分析本节课教材上设计了两个大问题，1.共点力的平衡条件，2.超重和失重，每个问题都给出了相关定义和一个配套例题，要能灵活应用第一个问题，还需要设计相关练习，第二个问题理解起来有难度，需要设计贴近生活易于理解的实验，帮助学生理解。
二、教学目标知识与技能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。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
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。
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。
过程与方法培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
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。
培养学生联系实际，实事求是的科学态度和科学精神。
三、教学重点、难点共点力作用下物体的平衡条件及应用。
发生超重、失重现象的条件共点力平衡条件的应用。
超重、失重现象的实质及本质。
四、学情分析学生预习知识后，能够理解基本定义，和第一个问题的相关例题，对于第二个问题的实质还是会存在问题。
五、教学方法引导法和实验法六、课前准备充分备课，设计过程、练习、实验和实验仪器。
七、课时安排一个课时完成八、教学过程（一）、回顾上节课我们学习了牛顿运动定律解决问题的有关知识，都是哪两种类型：（二）、引入师：今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。
首先请同学们回忆一个概念：平衡状态。
什么叫做平衡状态。
生：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
师：物体处于平衡状态时它的受力特点是什么？生：因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁，所以根据牛顿第二定律知当合外力为0时，物体的加速度为0，物体将静止或匀速直线运动。
师：当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？生：根据平行四边形定则将力进行分解合成。
师：力的分解合成有注意点吗？或力的分解合成有适用范围吗？学生会思考一会儿，但肯定会找到答案生：力的分解合成只适用于共点力。
师：那什么是共点力？生：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。
师：回答得很好，其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是：物体处于平衡状态时分为两类，一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。
在整个高中阶段，我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。
今天我们先来研究共点力作用下物体的平衡条件。
（三）、共点力作用下物体的平衡条件【定义】：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。
师：同学们能列举生活中物体处于平衡状态的实例吗？生：很多。
如桌上的书、吊着的电灯、做匀速直线运动的汽车等等。
师：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？生：不是！因为物体在最高点虽然速度为0，但仍受到重力，加速度仍为g，物体不能保持静止或匀速直线运动。
师：回答得很好！平衡状态是指物体保持静止或匀速直线运动，并不说若指某一时刻静止，那这一时刻就是平衡状态。
平衡状态是一个持续的过程。
或平衡状态是指加速度为0的状态。
例1、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。
图为这类结构的一种简化模型。
图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。
如果悬挂物的重量为G，角AOB等于θ，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？1、轻质细绳中的受力特点：两端受力大小相等，内部张力处处相等。
2、轻质直杆仅两端受力时（杆处于平衡状态）的特点：这两个力必然沿杆的方向且大小相等。
3、节点O也是一理想化模型。
练习1、举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。
在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一定时间，才能被裁判视为挺（或抓）举成功。
运动员可通过改变两手握杆的距离来调节举起时双臂的夹角。
若双臂夹角变大，则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用力大小变化的说法正确的是（C ）A．不变 B．减小 C．增大 D．不能确定【解析】如下图：为了保证棒静止，两手举杠铃的力沿竖直方向的分力之和应与重力抵消。
所以当手臂夹角变大时，为了保证举力竖直方向的分力大小不变，则要求举力增大。
（四）、超重与失重师：自从神州六号飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重。
那什么是超重和失重呢，下面我们就来研究这个问题。
播放一段视频增加学生的感性认识例2、人站在电梯中，人的质量为m。
①人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？【解析】:求解人对地板的压力，该题中如果选电梯为研究对象，受力情况会比较复杂，甚至无法解题。
所以我们只能选人为研究对象，那选人为研究对象能求解出人对电梯的压力吗？能！根据牛顿第三定律：作用力与反作用力是等在反向的。
只要求出电梯对人的支持力，再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力。
因为人是静止的所以合外力为0有：②人随电梯以加速度a匀加速上升，人对地板的压力为多大？【解析】:以加速度a匀加速上升，因为加速，所以加速度方向与速度同向，物体是上升的，所以加速度方向也是向上的。
有看到了什么？人对地面的压力竟然会大于本身的重力？③人以加速度a匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？【解析】：以加速度a匀减速下降，因为减速，所以加速度方向与速度反向，物体是下降的，所以加速度方向是向上的。
有人对地面的压力还是大于本身的重力！④人随电梯以加速度a(a<g)匀加速下降，人对地板的压力多大？⑤人随电梯以加速度a(a<g)匀减速上升，人对地板的压力为多大？学生自己分析解答。
不会有太大难度④⑤两题加速度方向均向下，合外力向下，于是有师：从上面的解题结果我们发现，当人加速上升和减速下降时，人对地面的压力大于本身重力；当人加速下降和减速上升时，人对地面的压力小球本身重力。
物理学中分别把这两种现象叫做超重和失重。
【定义】：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力，这种现象叫做超重。
【定义】：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力，这种现象叫做失重。
师：虽然从理论上我们推导出了应该有这样的现象，但我估计大家在日常生活中都没有注意到这些现象，可能都有点怀疑。
那你们有坐过电梯的经验吗？电梯启动上升时，你会心慌也会充分体会到“脚踏实地”的感觉，电梯停止上升时，你会头晕，同时有种“飘飘然”的感觉，这就是超重失重引起的。
还有坐汽车时，汽车速度很快上桥并从桥顶下桥，大家会突然觉得心突然变得空空的，很难受，那是失重造成的。
实验验证师：其实大家完全可以利用身边的器材来验证。
实验1、用弹簧秤挂上钩码，然后迅速上提和迅速下放。
现象：在钩码被迅速上提的一瞬间，弹簧秤读数突然变大；在钩码被迅速下放的一瞬间，弹簧秤读数突然变小。
师：迅速上提时弹簧秤示数变大是超重还是失重？迅速下放时弹簧秤示数变小是超重还是失重？生：迅速上提超重，迅速下放失重。
体会为何用弹簧秤测物体重力时要保证在竖直方向且保持静止或匀速实验2、学生站在医用体重计上，观察下蹲和站起时秤的示数如何变化？在实验前先让同学们理论思考示数会如何变化再去验证，最后再思考。
（1）在上升过程中可分为两个阶段：加速上升、减速上升；下蹲过程中也可分为两个阶段：加速下降、减速下降。
（2）当学生加速上升和减速下降时会出现超重现象；当学生加速下降和减速上升时会出现失重现象；（3）出现超重现象时加速度方向向上，出现失重现象时加速度方向向下。
完全失重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？【解析】即当电梯对人没有支持力时，人只受重力，加速度大小为g，做的是自由落体运动。
同学们又看到了什么？人竟然可以对电梯没有压力？师：物理学中把这种现象叫做完全失重。
【定义】：如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动，这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有了重力作用，这种状态是完全失重。
师：刚上课时我们看到的视频里人类在太空中就处于完全失重状态。
演示实验3、一个盛满水的瓶子底部有一小孔，静止在手中时，水会喷射而出；如果突然松手，让瓶子自由下落时，让学生观察瓶子在下落过程中发生的现象？为什么？生：瓶子和水一起下落时，每一部分水和瓶子它们做的都是自由落体运动，运动情况完全一样，所以它们之间没有挤压力，均处于完全失重状态。
没有了挤压力，水中了就不存在压强了，所以上面的水也不会把下面的水往外压了。
也可以用反证法说明它们之间没有压力。
问题：1、人随电梯能以加速度a(a>g)匀加速下降吗？不可能，最大只能是g2、如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？不会，仍然完全失重3、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？没有变有！归纳总结（1）什么是超重（失重）现象？（2）什么情况下会出现超重（失重）现象？（3）为什么会出现超重（失重）现象？【牢记】：1、超重和失重是一种物理现象。
2、物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。
3、规律：物体具有竖直向上的加速度超重状态物体具有竖直向下的加速度失重状态超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关练习2、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重量，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是（ C ）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从动力学看自由落体运动物体做自由落体运动的两个条件。
九、板书设计用牛顿运动定律解决问题（二）一、共点力的平衡条件1、平衡状态2、条件：合力为0例题1：二、超重和失重1、什么是超重（失重）现象？2、什么情况下会出现超重（失重）现象？3、为什么会出现超重（失重）现象？例题2十、教学反思本节课实验设计科帮助学生理解，但是超重和失重的相关练习，学生掌握的还不是很好，应加强理解的基础上，多加练习。
必修一4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）学案课前预习学案一、预习目标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。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
二、预习内容4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）1、什么叫做平衡状态。
2、物体处于平衡状态时它的受力特点是什么3、当一个物体受几个力作用时，如何求解合力？4、什么是共点力？5、什么是超重（失重）现象？6、什么情况下会出现超重（失重）现象？7、为什么会出现超重（失重）现象？三、提出疑惑超重和失重的规律是什么？课内探究学案一、学习目标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。