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高一物理教案下册

发布: 2015-11-12 |  作者: admin |  浏览:

 
第三章 相互作用 - 3 -
3.1重力基本相互作用 - 3 -
知识与技能 - 3 -
过程与方法 - 3 -
教学重点 - 4 -
教学难点 - 4 -
课堂训练 - 6 -
课外训练 - 9 -
3.2弹力 - 12 -
教学重点 - 12 -
教学难点 - 12 -
课时安排 - 12 -
教学过程 - 12 -
3.3摩擦力 - 21 -
教学重点 - 21 -
教学难点 - 21 -
导入新课 - 21 -
课堂训练 - 24 -
课堂小结 - 26 -
3.4力的合成 - 28 -
教学重点 - 28 -
教学难点 - 28 -
教学过程 - 28 -
3.5力的分解 - 35 -
教学重点 - 35 -
教学难点 - 35 -
知识与技能 - 35 -
过程与方法 - 35 -
教学过程 - 36 -
课堂训练 - 38 -
课堂小结 - 41 -
第四章牛顿运动定律 - 44 -
4.1牛顿第一定律 - 44 -
知识与技能 - 44 -
过程与方法 - 44 -
教学重点 - 44 -
教学难点 - 44 -
教学过程 - 44 -
4.2实验:探究加速度与力、质量的关系 - 46 -
知识与技能 - 46 -
过程与方法 - 46 -
教学重点 - 46 -
教学难点 - 47 -
教学过程 - 47 -
4.3牛顿第二定律 - 50 -
知识与能力 - 50 -
过程与方法 - 50 -
教学重点 - 50 -
教学难点 - 50 -
教学过程 - 50 -
4.4力学单位制 - 52 -
教学重点 - 53 -
教学难点 - 53 -
教学方法 - 53 -
4.5牛顿第三定律 - 63 -
知识与能力 - 63 -
过程与方法 - 63 -
教学重点 - 63 -
教学难点 - 63 -
教学过程 - 63 -
4.6用牛顿定律解决问题(一) - 66 -
教学目标 - 66 -
教学重点 - 66 -
教学难点 - 66 -
教学方法 - 67 -
教学过程 - 67 -
4.7用牛顿定律解决问题(二) - 72 -
教学重点 - 72 -
教学难点 - 72 -
教学方法 - 72 -
教学过程 - 72 -
章节复习 - 76 -
教学目标 - 76 -
复习重点 - 77 -
教学难点 - 77 -
教学方法 - 77 -
教学过程 - 77 -
章节测试题 - 82 -
 
第三章 相互作用
方海霞编
3.1重力基本相互作用
三维目标
知识与技能
1.了解力是物体对物体的作用,力的作用是相互的,认识力能使物体发生形变或使物体运动状态发生改变.
2.知道力的三要素,会画力的图示和力的示意图.
3.知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系.
4.知道物体重心的含义.
5.知道重力产生的原因及其定义.
6.了解四种基本相互作用.
过程与方法
1.知道人类认识力的作用是从力的作用产生的效果开始的.
2.能通过探究活动体验力的作用效果与力的大小、方向、作用点三个因素有关.
3.能通过多个实验现象归纳得出力的作用是相互的.
4.自己动手,找不规则薄板重心的实验锻炼自己的动手能力.
5.通过“重心”概念的引入渗透“等效代换”的物理学方法.
情感态度与价值观
1.通过实例激发学生对科学的求知欲、激励探索与创新的意识.
2.通过实验,培养学生的团结协作精神.
3.通过本节课的学习,培养全面观察分析问题的能力.
教学重点
1.力的概念、图示以及力的作用效果.
2.重力的概念及重心的理解.
教学难点
1.力的概念.
2.重心的概念和位置.
教具准备
多媒体课件,长方形木块,锯条,橡皮条,已知质量的钩码,重垂线,铅笔,刻度尺,质量均匀的金属板等.
课时安排
2课时
教学过程
[新课导入]
【多媒体投影】
播放“运动员踢球、守门员接球、运动员用头顶球、人推物体(但没有推动)、火箭发射、压缩海绵”等录像资料.
学生观察讨论,引发学生的兴趣.
师:通过以上的观看,大家可以总结出这几个物体的共同点吗?
生1:这几个物体都在运动.
生2:不对,有的在运动,有的静止,比如说人推物体时并没有推动物体.
生3:海绵的情况和那几个物体有所不同,那几个物体都是从运动到静止或者从静止到运动,形状都没有发生变化,但是海绵形状变化比较明显.
师:刚才这位同学观察得很仔细,除了海绵之外的其他物体形状好像没有发生变化,或者说它们的变化从图中观察不出来.是不是真的没有发生变化呢?其他几个物体从运动到静止或从静止到运动,而海绵的形状发生了变化,这些都是什么原因造成的呢?
生:是因为物体受到了力的作用.
[新课教学]
一、力和力的图示
【演示实验】
演示用手压锯条、拉橡皮条等等,提出问题.
师:类似这些你还能举出哪些生活实例?
生:类似这样的例子很多,比如小树在大风的作用下的弯曲,直尺在力的作用下的弯曲,绳子在力的作用下的扭转,弹簧对压缩它的物体的力的作用.
师:所有这些现象说明了什么?
生:要使物体形状发生变化,要对它施加力的作用.
师:物体形状或体积的变化称为形变,从刚才几个例子我们可以得到什么样的结论?
生:力是使物体产生形变的原因.
师:这是力的作用效果之一,除了这样一种作用效果之外,力还有什么样的作用效果呢?试举例说明.
生1:用力推箱子,可以发现箱子开始运动了,说明是力使物体从静止变为运动了.可见力可以使物体从静止变为运动.
生2:汽车停下来,首先要刹车,可见要使物体从运动变为静止,需要力的作用.
生3:飞行在空中的足球,当一个运动员用头顶一下,发现足球的运动方向发生了变化,可见运动方向的变化需要力的作用.
师:刚才几个同学举例非常好,物体速度的变化称为物体运动状态的变化,那么我们能不能把上述几位同学的话总结成一句话呢?
生:力是物体运动状态发生变化的原因.
师:结合上面的分析,再加上我们初中所学的知识,大家给力下一个定义.
生:力是物体间的相互作用,力是物体运动状态变化的原因,力是物体发生形变的原因.
师:当我们向东拉一个物体和向南拉一个物体时,同样大小的力产生的作用效果一样吗?
生:不一样.
师:所以力是既有大小又有方向的物理量,这样的物理量叫什么?以前我们所学的哪几个物理量和力具有相同的情况?
生:这样既有大小又有方向的物理量称为矢量,我们在以前的学习中位移、速度、加速度都是矢量.
师:物理量都有自己的单位,力的单位是什么呢?
生:力的单位是牛顿,简称牛,符号是N.
师:要想测量力的大小,我们可以用什么工具呢?
生:可以用测力计(弹簧秤).
师:要具体描述作用在物体上的一个力,我们可以采用什么样的方法?
生:可以用力的图示的方法.
师:要想画力的图示,需要了解哪几个问题?
生:力的三要素:大小、方向和作用点.
师:下面我们就进行一下力的图示的练习.
(多媒体投影例题)
【参考例题】
如图3-1-1所示,绳对物体竖直向上的拉力大小为150 N,用力的图示法表示拉力.
 
图3-1-1
解析:画力的图示要严格按照以下步骤进行:
(1)选定标度.
(2)从作用点沿力的方向画一线段,线段长短按选定的标度和力的大小画.线段上加刻度,如图甲所示从O点竖直向上画一段3倍于标度的线段;
(3)在线段终点上加箭头表示力的方向.为了简便也可以照图乙那样不画物体,而用质点来表示物体,画出力F的图示.
学生活动:做例题中物体受力的图示,教师巡回指导,帮助水平较差的学生,把做得好的同学的图示用实物投影投到大屏幕上,和学生自己做的进行比较,也可以让同位之间互换进行检查,找出对方的缺点,锻炼学生发现错误的能力.
师:(微笑)刚才同学们做得很好,看来大家初中的基础还是比较好的,由于高中对物体进行受力分析的时候很多,力的图示画起来比较麻烦,我们以后会经常画一种简化的力的图示——力的示意图.力的示意图是在力的图示的基础上,不对力的大小有具体的要求,只画力的作用点和方向,表示物体在这个方向上受到了力.我们在以后经常要用到这种方法,希望大家能够熟练掌握.
[课堂训练]
下列关于力的说法中正确的是
A.射出枪口的子弹,能打到很远的距离,是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用
B.甲用力把乙推倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用
C.只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受到力
D.任何一个物体,一定既是受力物体,也是施力物体
解析:子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力,使子弹离开枪口时有很大的速度,但子弹离开枪口以后,只受重力和空气阻力作用,并没有一个所谓的推力,因为不可能找到这个“推力”的施力物体;故不存在,所以A错.物体间力的作用总是相互的,甲推乙的同时乙也推甲,故说法B错.不论物体是否有生命或是否有动力,它们受到别的物体作用时,都会施力,马拉车时,车也拉马;书向下压桌子,桌子也向上推书,故C错.由于自然界中的物体都是相互联系的,找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体,所以每一个物体既是受力物体,又是施力物体,故说法D正确.
(投影展示物体下落的几幅图象)
下落的物体可以有从树上下落的苹果、跳高运动员、飞机投下救援物资等等.
师:这样几个物体有一个共同的特点是什么?
生:它们都落向地球.
师:通过刚才的学习,我们知道力是改变物体运动状态的原因,那么物体的下落是由于什么力作用呢?
生:是受到重力的作用.
二、重力
师:重力产生的原因是什么?
生:是由于地球的吸引而使物体受到的力.
师:要研究一个力,首先要研究这个力的三要素,重力的三要素应该怎样进行研究呢?
生:重力的大小可以用弹簧秤进行测量.
师:同样一个物体受重力的大小在地球的不同地方是不同的,根据公式G=mg中的g是我们以前所学的自由落体加速度,它的大小与物体所处的高度和纬度有关.当高度增加时,g的值减小;当纬度增加时,g的值增大.那么重力的方向是如何的呢?
生:重力的方向是竖直向下的.
师:重力的作用点称为重心,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力集中在一个点上,这个点叫做物体的重心.物体的重心是如何进行确定的呢?
生1:如果是规则形状的物体,物体的重心一定在物体的几何中心.
生2:不一定,当物体密度分布不均匀时,即使是规则形状的物体,重心也不一定在物体的几何中心.比如一个空杯子,逐渐地向里面注入水,它的重心应该不断地变化.所以应该说成规则形状并且质量分布均匀的物体重心是在几何中心.
师:(鼓励的微笑)刚才这位同学分析得非常好.物体的重心可以随物体质量分布变化而变化.现在这里有一个不规则形状的薄木板,大家设计一个实验方案来标出这块木板的重心所在.
(学生设计实验,对实验方案进行讨论)
【参考案例】
用悬挂法确定薄板的重心
这是一种老师们比较熟悉的方法.演示时可以增加重心在物体之外的情况.例如,如图3-1-2所示的薄板,在用悬挂法确定了物体的重心之后,在板上固定一条细线ab,再在其重心c处拴上细线提拉,可使薄板水平平衡.
 
图3-1-2
生:可以用悬挂的方法来确定这块薄木板的重心位置.
师:实验的原理是什么呢?
生:根据物体的拉力和物体的重力平衡,拉力的方向一定是竖直向上,绳子的反向延长线一定通过重心的位置,我们可以改变薄木板的悬挂点,用两条直线的交点来确定薄木板的重心.
师:很好,根据自己的实验方案,大家分组进行实验,同时,也可以选择其他的物体想办法测出他们的重心,例如我们的直尺、三角板、物理课本、橡皮等等.
(学生进行分组实验,寻找薄物体的重心)
[课堂训练]
关于重力的说法,正确的是
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.只有静止的物体才受到重力
C.同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力
D.重力是由于物体受到地球的吸引而产生的
答案:CD
解析:重力是由于物体受到地球的吸引而产生的,地球对物体的吸引力产生两个效果:一个效果是吸引力的一部分使物体绕地球转动;另一个效果即另一部分力才是重力,也就是说重力通常只是吸引力的一部分.重力只决定于地球对物体的作用,而与物体的运动状态无关,也与物体是否受到其他力的作用无关.
师:除了重力之外,自然界还有很多力的作用,它们的类别很多,根据不同的分类方法有很多方法,这些相互作用都是由四种基本相互作用演变而来,下面我们来看一下这四种基本相互作用.
三、四种基本相互作用
(学生自己阅读教材第56页四种基本相互作用)
注:由于这一部分是属于了解性质的问题,让学生自己阅读,有利于提高学生阅读科技论文的能力,是学生提高自己水平的很好机会,老师一定要相信学生有这个能力,不能把一切都进行讲解,而是应该把这一部分时间让学生自由支配,锻炼学生的自学能力,为终身学习作好准备.
师:请同学们把自己阅读的内容总结一下.
生:这一部分叙述的是自然界的四种基本相互作用,它们分别是万有引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用.
师:它们的基本特点是什么?
生:万有引力相互作用存在于一切物体之间,相互作用的强度随距离的增大而减小;电磁相互作用是存在于电荷之间和磁体之间,它们的本质是相同的,称之为电磁相互作用;强相互作用和弱相互作用存在范围很小,它们的作用范围只有10-15 m,但是弱相互作用的强度只有强相互作用的10-12.
师:刚才这几位同学总结得非常好,自然界的这四种相互作用是近几十年才发现的,许多科学家都认为这四种相互作用是一种相互作用不同的体现形式,也就是说有更为一般的一种相互作用就可以解释自然界所有的力学现象了,这里面包括著名科学家爱因斯坦也支持这种说法,并且在晚年致力于统一场方面的研究但没有成功.这也给我们同学们留下了需要研究的问题,希望有一天我们的同学当中有一位能够解决这个问题.同学们有没有信心解决这个问题呢?
生:有.
点评:通过讲解这一部分,可以激发学生对科学前沿的了解,积极投身到为科学而献身的队伍中去.
[小结]
力的概念在初中已经有所接触,但是它的理解仍然是一个难点,关键是在于力是物体间的相互作用这一问题上,并且两个力地位是相同的.重力是在初中已经学习过的一个概念,对它的理解主要应该放在重心的研究上,知道不同情况下物体重心的位置.自然界四种基本相互作用是新教材新增的内容,对它的理解不必太深,了解这方面的知识,为将来发展打下基础.
[布置作业]
教材第57页问题与练习.
[课外训练]
1.下列说法中正确的是
A.有的物体自己就有力,如爆炸的手榴弹,所以这个力可以没有施力物体
B.力不能离开物体而存在
C.不接触的物体之间一定没有力的作用
D.有物体存在就一定存在力
2.如果地面上一切物体受到的重力都消失了,则不可能出现的现象是
A.江河的水不会流动B.鸡毛和铁球都可以悬浮在空中
C.天不会下雨D.一切物体的质量都变为零
3.一个边长为2 m的质量均匀分布的正方形薄板,一边放在水平桌面上,薄板平面与桌面垂直,绕其位于桌面上的一个顶点转到薄板平面的对角线处于竖直位置的过程中,其重心位置升高了__________m.
4.两位同学在看体育比赛时,发现“背越式”跳高比“跨越式”跳高好得多,如图3-1-3.请你来探究一下这个问题,说说为什么是这样的.
 
图3-1-3
参考答案
1.B
2.答案:D
解析:江河的水从高处向低处流动、鸡毛和铁球下落、雨滴下落,靠的都是重力的作用,如果没有了重力,这些现象都不会发生,因此,A、B、C都会出现,所以这三个选项都不能选;质量是物质的一种属性,不随重力的改变而改变,所以D是应该选的选项.
3.答案: -1
解析:正方形薄板的重心位置在几何中心,当对角线处于竖直位置时,重心离桌面高  m,而一边在水平桌面上时,重心离桌面高1 m.所以在题目所说过程中,重心位置升高了 -1 m.
4.解析:“背越式”跳高与“跨越式”跳高相比较,在跳过相同高度的横杆时,重心升高要低一些,对运动员来说容易做到,有助于跳高运动员成绩的提高,所以说“背越式”跳高要优于“跨越式”跳高.
板书设计
1重力基本相互作用
一、力和力的图示 二、重力 三、四种基本相互作用
1.力的定义 1.大小G=mg 1.万有引力
2.力的单位 2.方向 2.电磁相互作用
3.力的图示和力的示意图 3.重心 3.强相互作用和弱相互作用
活动与探究
1.活动主题:力的分类和四种基本相互作用
说明:四种基本相互作用课本只是粗略地提了一下,并没有进行进一步的说明,而自然界力的种类很多,这些种类又都属于哪一种基本相互作用呢?通过查阅资料,更深层次地了解有关这一类问题.
2.活动步骤
步  骤 学生活动 教师指导 目的
1 到图书馆、上网查阅有关四种基本相互作用方面的书籍 介绍相关网站和书籍 1.让学生更多地了解科学发展的前沿动态
2.培养学生组织材料的能力和独立思考能力.加强对科学的认识,让学生能够自觉地投入到学习物理中去
2 到图书馆、上网查阅有关力的分类方面的书籍 介绍相关网站和书籍
3 看不同性质的力分别属于哪一种基本相互作用 和学生共同探讨各种不同性质的力属于哪一种基本相互作用
4 写出调查报告,并对调查报告进行交流 教师指出学生的调查报告中的优缺点,鼓励学生多进行这方面的探讨,不一定要求有什么结论
 
3.2弹力
教学重点
弹力产生的条件及弹力方向的判定,胡克定律的内容及应用.
教学难点
接触的物体是否发生形变及弹力方向的确定.
课时安排
1课时
三维目标
知识与技能
1.知道什么是弹力以及弹力产生的条件.
2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中正确画出力的方向.
3.知道弹力大小的决定因素及胡克定律.
过程与方法
通过探究弹力的存在,使学生体会假设推理法及微量放大法解决问题的巧妙.
情感态度与价值观
观察和了解形变的有趣现象,感受自然界的奥秘,培养对科学的好奇心和求知欲.
课前准备
各种弹簧、橡皮筋(泥)、钢尺、细钢丝、微小形变演示、多媒体课件
教学过程
导入新课
情景导入
(课件展示)多媒体播放拉弓射箭、蹦极、跳水等情景:
   
射箭   蹦极水
图3-2-1
让学生试着回答以上动作的完成有什么共同特点.
结论:都离不开物体的弹性作用.
弹性物体对作用对象的作用我们称之为弹力,本节课我们就来研究弹力产生的条件及其方向的判定等系列问题.
感知导入
学生分成几个小组,每组分发一根细铁丝.让大家自己动手制作成一个小弹簧,然后轻轻地拉一拉或者压一压,并说出自己的感受.
总结:当手拉或压弹簧时,都要给弹簧一个力的作用,也就是说手都要受到弹簧的力的作用.
那么,这又是什么力呢?它是怎样产生的呢?它的大小、方向各如何呢?
推进新课
一、弹性形变和弹力
实验演示1:
压缩弹簧、海绵,用手弯曲竹片,我们能明显地观察到什么现象?
结论:看到形状或体积改变,我们就把物体形状或体积的变化叫做形变.
情景设置:给学生提供不同的物体,教师引导学生使物体的形状或体积发生变化(设计意图:学生亲身经历探究过程,明确两类形变)
讨论交流:物体的形变有两种情况:一种是物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变,如弹簧的形变、竹片的形变等;另一种是物体在形变后,撤去外力物体也不能够恢复原状的形变,这种形变叫做非弹性形变.
阅读(课件展示):
凡物体受到外力而发生形状变化谓之“形变”.物体由于外因或内在缺陷,物质微粒的相对位置发生改变,也可引起形态的变化.形变的种类有:
1.纵向形变:杆的两端受到压力或拉力时,长度发生改变;
2.体积形变:物体体积大小的改变;
3.切变:物体两相对的表面受到在表面内的(切向)力偶作用时,两表面发生相对位移,称为切变;
4.扭转:一圆柱状物体,两端各受方向相反的力矩作用而扭转,称扭转形变;
5.弯曲:两端固定的钢筋,因负荷而弯曲,称弯曲形变.
【实验探究】 怎么才能够使物体发生形变呢?(分组合作进行实验探究、讨论,不难得出结论)
结论:物体间相互接触并相互挤压.
学生实验:鼓励大家自己使劲拉课下制作好的小弹簧,拉到再不能伸长为止.
现象:弹簧被拉直后不能恢复原长.
结论:如果形变过大,超过一定的限度,撤去外力作用后,物体就不能完全恢复原来的形状,这个限度叫做弹性限度.
弹性限度微观解释(设计意图:教师引导提高的过程)
教师精讲:铁丝在被拉伸过程中,其形变与铜原子的引力范围有关.当铁丝被拉伸时,由于铁原子的引力,铁丝可以恢复到原来的长度,这属于弹性形变的范围;但是若继续拉铁丝,当铁原子间的距离拉得太大时,铁原子的引力不能使其恢复到原来的位置,这时铁丝就无法恢复到原长甚至会断裂.
问题设置:发生弹性形变的物体有什么用途呢?
引导学生举出弯弓射箭、撑杆起跳、拍打篮球、击打网球等例子.
师生交流讨论以上例子的本质.
结论:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力.
问题设置:任何物体都能发生形变吗?
此时教师可以在桌子上放一本书,借此提问桌子会发生形变吗?
(学生可能回答不发生形变)
演示实验2:
教师向学生作显示微小形变装置的简单介绍.
实验:入射光的位置不变,将光线经M、N两平面镜两次反射,射到一个刻度尺上,形成一光亮点.如图3-2-2,让一学生用力压桌面,同学们会看到什么现象?
学生会看到光点在刻度尺上移动.
 
图3-2-2
学生分析:桌面有了形变,使M、N平面镜的位置发生了微小的变化.
总结:我们通常用眼看到一些物体发生形变,还有一些物体眼睛根本观察不到它的形变,比如一些比较坚硬的物体,但是这些物体都有形变,只不过形变很微小.所以,一切物体都在力的作用下会发生形变.
演示实验3:
(课件展示)多媒体课件展示教材55页图3.2-2有机玻璃的形变.
归纳:一块三角形有机玻璃压在另一块有机玻璃上,发生的形变很小,肉眼不能看出来.但是形变使有机玻璃内部不同部位的光学性质产生了差异,让特殊的光通过时,就完全可以看到这种差异.
二、几种弹力
事实上,只要两个相互接触的物体相互挤压,就一定能产生弹力的作用.可见,弹力的产生需两个条件:直接接触并发生形变.
常见的弹力除了以上讲到的外,还有支持力和拉力等.
弹力的方向:一般情况下,凡是支持物对物体的支持力,都是支持物因发生形变而对物体产生弹力,所以支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体.
教师精讲:放在水平桌面上的书,由于重力的作用而压迫桌面,使书和桌面同时发生微小形变,书要恢复原状,对桌面产生垂直于桌面向下的弹力F1,这就是书对桌面的压力;桌面由于发生微小的形变,对书产生垂直于书面向上的弹力F2,这就是桌面对书的支持力. 如图3-2-3.
   
图3-2-3图3-2-4
学生活动:静止地放在倾斜木板上的书,书对木板有压力,木板对书有支持力.指导学生并画出力的示意图.如图3-2-4.
结论:压力、支持力都是弹力.压力的方向总是垂直于支持面而指向被压的物体,支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体.
 
图3-2-5
引导学生分析静止时悬绳对重物的拉力及方向.如图3-2-5.
引导得出:悬挂物由于重力的作用而拉紧悬绳,使重物、悬绳同时发生微小的形变.重物由于发生微小的形变,对悬绳产生竖直向下的弹力F1,这是物对绳的拉力;悬绳由于发生微小形变,对物产生竖直向上的弹力F2,这就是绳对物体的拉力.
结论:拉力是弹力,方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向.
课堂训练(课件展示)
画出下列各静止物体的弹力(接触面光滑).
 
图3-2-6
分析:弹力的方向总跟接触的面垂直,面与面接触,点与面接触,都是垂直于面;点与点的接触要找两接触点的公切面,弹力垂直于这个公切面指向被支持物.
问题:像B图中,斜面与球间有无弹力?
对小球状态进行分析:如果小球受到斜面弹力,小球在水平方向上不会静止,会向右运动,由此可判定小球不受斜面的弹力.这是判定相接触的物体间是否有弹力的基本方法,说明两接触物体接触但没有发生形变.
分析完后,分别让学生画出弹力如图3-2-6.
三、胡克定律
下面我们大家设计一个实验,实验的目的是寻找与弹簧的弹力有关的因素.
学生设计实验,然后分组实验.
参考实验案例
 
图3-2-7
如图3-2-7所示,用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,系统静止时,弹簧的弹力等于所悬挂钩码的总重;弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出.
注意事项
1.本实验要求定量测量,因此要尽可能减小实验误差.标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差,每次改变悬挂钩码个数后,要待系统稳定后再读数.
2.实验中所提供的米尺精确度为1 mm,应估读一位.
3.弹簧组的说明书已说明每个弹簧的弹性限度,注意不要超过它的弹性限度使用.
建议做法:
1.选择器材:
从弹簧组中选择一只弹簧(注意它的弹性限度)悬挂在铁架台的横杆上;实验桌上有200 g、50 g的钩码各一盒,选择50 g钩码来做这一实验.(想一想,为什么?)(参考答案:50 g的钩码质量比较小,容易调节,另外增加一个不会损坏弹簧)
2.首先将实验装置调整妥当(如整个装置是否竖直平衡,标尺与弹簧的距离是否合适,标尺面与弹簧上的指针是否在同一平面内,是否便于读数等).
3.读出弹簧自然下垂时指针所指刻度.
4.悬挂50 g钩码一个,待稳定后,读出弹簧上指针所指刻度并计算出弹簧的伸长量记入表格.
5.逐个增加钩码,重复第4步,至少做5组数据.
初态指针对应刻度(cm)
弹簧弹力(N)
指针所指刻度(cm)
弹簧伸长量(cm)
6.图象法处理数据:在下面的坐标纸上,以弹簧弹力为纵轴,弹簧伸长量为横轴建立坐标系,如图3-2-8所示.描出5个特殊点,以寻找弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系.
 
图3-2-8
拓展一步:常用的实验数据的处理方法有:计算法(求比值、求积、求和、求差等)和图象法两种.两者比较,图象法处理数据更为直观、更容易得出物理变化规律,且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差.
通过以上的实验,我们可以得出怎样的结论?
胡克定律:在弹性限度内,弹性体的弹力和弹性体伸长(或缩短)的长度成正比,即F=kx,其中k是劲度系数,单位N/m.
例题有一根弹簧的长度是15 cm,在下面挂上0.5 kg的重物后长度变成了18 cm,求弹簧的劲度系数.
解答:已知弹簧原长为L0=15 cm=0.15 m,后来长度为L=18 cm=0.18 m,弹簧的弹力为5 N,伸长量为x=0.03 m,由胡克定律F=kx可知,k=F/x=166.7 N/m.
答案:166.7 N/m
说明:不同材料的弹簧劲度系数是不一样的,同一种材料的弹簧形状和长度不相同时,其劲度系数也是不一样的.
课堂训练(课件展示)
竖直悬挂的弹簧下端,挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm;挂重为6 N的物体时弹簧长度为13 cm,则弹簧原长为________cm,劲度系数为________N/m.
解析:弹簧上悬挂物体时弹簧要伸长,由胡克定律得知:弹簧上的拉力与弹簧伸长量成正比,即F=kx,其中k为劲度系数,x为弹簧伸长量,x在数值上等于伸长后总长度减去原长L0,即x=L-L0.改变悬挂重物的重力,伸长量变化,这样可以列出两个方程,通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数.
设弹簧的原长为L0,劲度系数为k,设挂G1=4 N的重物时弹簧的长度为L1,挂G2=6 N的重物时弹簧的长度为L2,则L1=12 cm,L2=13 cm,由胡克定律得:
G1=k(L1-L0)
G2=k(L2-L0)
代入数据解得:L0=10 cm,k=200 N/m
即弹簧原长为10 cm,劲度系数为200 N/m.
答案:10  200
课堂小结
在弹力的教学过程中,有这样几个难点需要突破,一是任何相接触的物体间都可能有弹力,弹力的产生条件是接触并且有形变,但是有些物体的形变量很小,不容易观察到,就会使学生产生这样的疑问:这种情况下弹力到底有没有?例如物体放在桌面上,压力和支持力不通过形变来进行判断,解决这个问题的方法是微小形变的演示,通过演示,使学生确信任何两个接触的物体间都可以有弹力.另外一个难点是弹力有无的判断,解决这个问题可以用假设判断的方法,不仅让学生知道判断的方法,更应该让学生学会这些方法的迁移,例如假设的判断方法,也可以用到摩擦力有无的判断中去.一般弹力大小的判断要根据物体的实际情况判断,而弹簧弹力的判断可以根据胡克定律进行判断,让学生通过实验“发现”胡克定律,在发现中锻炼探究物理规律的能力.
布置作业
1.教材第56页“问题与练习”2、3、4题.
2.实验测量不同弹簧的劲度系数,给出原始数据,写出处理数据的过程.
板书设计
2弹力
1.弹性形变和弹力
弹性形变:在外力停止作用后,能够恢复原状的形变.
非弹性形变:在外力停止作用后,不能恢复原状的形变.
弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的物体产生力的作用,这种力叫弹力.
弹力产生的条件:①物体间直接接触;②物体发生弹性形变.
2.几种弹力
支持力、拉力
3.胡克定律
胡克定律:在弹性限度内,弹性体的弹力和弹性体伸长(或缩短)的长度成正比,即
F=kx,其中k是劲度系数,单位N/m.
活动与探究
课题:制作一个弹簧秤,用来粗略测量身边物体的重力.
器材:自己自由选择器材,但要说明所选器材的原因.
步骤:根据所选器材,自由设计实验步骤.
结论:讨论交流实验结论,体会成功的喜悦.
习题详解
1.解答:略.
2.解答:钢管受到3个力作用:重力G、地面的支持F1、绳的拉力F2.重力G的施力物体是地球,地面的支持力F1的施力物体是地面,绳的拉力F2的施力物体是绳.示意图见图3-2-9.
 
图3-2-9
3.解答:如图3-2-10所示.
 
图3-2-10
4.解答:如图3-2-11所示,弹簧的劲度系数为k=26 N/m.
弹簧伸长量x/m 弹力F/N
0 0
0.012 0.30
0.023 0.60
0.035 0.90
0.046 1.20
0.058 1.50
 
图3-2-11
 
3.3摩擦力
教学重点
1.滑动摩擦力的大小及方向的判断.
2.静摩擦力的有无及方向的判断.
3.静摩擦力产生的条件及规律.
教学难点
1.静摩擦力有无的判断和方向的判断.
2.静摩擦力大小的计算.
课时安排
3课时
三维目标
知识与技能
1.知道什么是静摩擦力、最大静摩擦力、滑动摩擦力.
2.能计算静摩擦力、滑动摩擦力的大小并会判断它们的方向.
过程与方法
1.学生通过设计实验,并使用控制变量法对影响滑动摩擦力和静摩擦力大小的因素进行实验探究.
2.培养学生的逻辑思维能力,培养学生利用知识解决实际问题的能力.
情感态度与价值观
通过静摩擦力的探究过程,培养学生科学的思想方法.
课前准备
教具准备:木块、弹簧秤、木板、毛巾、纸、钢板、砂纸、水等.
知识准备:搜集有关的摩擦力信息.
教学过程
导入新课
活动导入
准备两只碗,分别放入数量较多的玻璃小球,一只碗内是光滑干净的,另一只碗内是粘有灰尘的.请两个同学把玻璃球从碗中用筷子夹出来,比赛看谁夹得快.然后让两位同学分别说出自己的感想,从而引出摩擦力的问题.
情景导入
(课件展示)播放运动员滑雪的录像,如图3-3-1,让学生说出滑雪要求的环境条件,然后导
出摩擦力的概念.
 
图3-3-1
问题导入
粉笔在黑板上可以写出字来,在玻璃上写得出来吗?试试看.想想若在外面的柏油路面上用粉笔写字又会有何不同?为什么?你认为摩擦力是一种什么样的力?
让学生用自己的语言叙述摩擦力.
推进新课
学生在初中阶段已经学习过摩擦力,通过直接提问使学生回忆并叙述摩擦力的概念.
概念:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力.本节课就来深入研究摩擦力.
请学生做个小实验:要求学生用逐渐增大的水平力推动在教室中放置的桌子,直到推动一段距离.(设计意图:让学生体会并分析出桌子受到推力和摩擦力的作用,使学生产生对静摩擦力和滑动摩擦力的感性认识)
学生活动:学生按老师要求推桌子,并感受推力大小变化.
问题:为什么用力推桌子而桌子不一定运动?为什么想让桌子继续运动还要继续推?
初步引出对静摩擦力和滑动摩擦力的感性认识.
一、静摩擦力
由用力推桌子而不动,师生讨论引导出静摩擦力的概念:两个相互接触的物体之间有相对运动趋势而又保持相对静止时,在接触面间所产生的阻碍相对运动趋势的力叫静摩擦力.
问题:静摩擦力是一恒定的力吗?怎样求静摩擦力的大小?怎样判断静摩擦力的方向?
【实验探究】 在水平桌面上放一木块,用弹簧测力计沿水平方向用较小的力拉木块但保持木块不动,并不断缓慢地增大拉力.注意提示学生观察弹簧秤的示数变化.
实验如图3-3-2:
 
图3-3-2
实验现象:我们可以看到随着拉力的增大,弹簧秤的示数不断增大.
结论:由二力平衡的知识可以知道,木块受到的静摩擦力大小等于弹簧秤的拉力,方向和拉力的方向相反.所以静摩擦力不是一固定值,它随外力的变化而变化,总是和外力大小相等、方向相反.
继续试验:在弹簧测力计指针下轻塞一个小纸团,它可以随指针移动,并作为指针到达最大位置的标志.在刚才实验的基础上继续用力,当拉力达到一定的值时木块开始移动,此时拉力会突然变小.要求学生记下刚才的最大值.
结论:静摩擦力的增大有一个限度,这个限度就是最大静摩擦力Fmax,其值等于物体刚刚开始运动时的拉力.两物体间实际发生的静摩擦力F在0与最大静摩擦力Fmax之间.
问题:最大静摩擦力的大小和什么因素有关呢?(教师提出问题,由学生自主设计实验验证最大静摩擦力大小的决定因素)
学生活动:学生设计实验并探究,整理分析实验数据.
参考设计:
1.装置如上面的实验,在木块上面增加砝码,验证在不同的压力作用下的最大静摩擦力的大小;保持压力不变,分别在桌面上、棉布面上、毛巾面上验证最大静摩擦力的值.
2.用手握一油瓶,手的握力恰好使得油瓶不下落,此时最大静摩擦力等于瓶的重力.不断增加瓶中的油,要想瓶恰不滑落,应该增加手的握力即压力,由此判断最大静摩擦力和压力的关系.换用不同粗糙程度的瓶子做实验,验证最大静摩擦力和接触面的粗糙程度的关系.
活动:学生交流讨论并得出结论:
1.静摩擦力大小值并不唯一;
2.最大静摩擦力与压力和接触面有关系.
引导学生说一下生活中和生产中利用静摩擦力的事例.
(课件展示)图片示例:
 
图3-3-3
课堂训练(课件展示)
1.有关静摩擦力的说法中正确的是()
A.只有静止的物体才受静摩擦力  B.静摩擦力与压力成正比
C.静摩擦力可能与运动方向垂直  D.静摩擦力的方向与物体运动方向一定相反
解析:受静摩擦力作用的物体不一定静止,故A错.静摩擦力的大小与压力无关,而与物体的运动状态及所受其他力的情况有关,故B错.静摩擦力的方向可与运动方向成任意角度,故C正确.静摩擦力的方向与运动方向无关,但一定与相对运动方向相反,故D错.
答案:C
2.如图3-3-4所示,用外力F水平压在质量为m的物体上(设受力F的面绝对光滑),恰好使物体静止,此时物体与墙之间的摩擦力为______;如果F增大为3F,物体与墙之间的摩擦力为______.
 
图3-3-4
解析:物体受向下的重力为mg,由二力平衡条件知静摩擦力大小也为mg,方向向上,当推力增为3F时,物体重力不变,则静摩擦力也不变.
答案:mg  mg
二、滑动摩擦力
概念:当一个物体在另一个物体表面上滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.滑动摩擦力的方向总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反.(可以通过复习回忆得出,或者通过演示实验总结得出,也可以直接给出)
(提出要求)利用教材演示实验仪器设计实验,定量研究影响滑动摩擦力大小的因素. (设计意图:使学生意识到应采用控制变量法进行多变量的研究;使学生体会摩擦力的大小的影响因素)
1.引导学生进行实验原理的探究.
(学生活动:思考并交流讨论得出利用二力平衡定量测量滑动摩擦力的大小)
2.引导学生进行实验方法的探究
(学生活动:思考并交流讨论得出控制变量法)
3.组织学生利用已有器材进行实验探究
(学生活动:学生进行分组实验探究)
4.要求学生设计表格记录数据,并通过对数据的分析初步得出自己的结论.
(学生活动:展示自己的数据,并对数据进行分析,最终定量得出压力与滑动摩擦力的关系,对动摩擦因数有定性的认识)(设计意图:培养学生实验数据的分析处理能力)
小结:滑动摩擦力的计算公式f=μN.(设计意图:训练学生语言表达及逻辑推理能力)
介绍动摩擦因数的物理意义及常见材料间的动摩擦因数.
课件展示:
几种材料间的动摩擦因数
材料 动摩擦因数 材料 动摩擦因数
钢—钢 0.25 钢—冰 0.02
木—木 0.30 木头—冰 0.03
木—金属 0.20 橡胶轮胎—路面(干) 0.71
皮革—铸铁 0.28
例题.滑雪是北方地区人们喜爱的一种运动.有的地方人们用鹿拉滑雪板进行滑雪比赛.已知滑雪板与冰面间的动摩擦因数为0.02,滑雪板和人的总质量为180 kg.如果鹿拉着滑雪板做匀速直线运动,求鹿的拉力大小.
解析:由于滑雪板做匀速直线运动,可知鹿的拉力F与滑动摩擦力的大小相等,即F=f.同时,滑雪板与冰面的压力N与滑雪板和人的重力相等,即N=G.
由滑动摩擦力公式,可求出鹿的拉力大小为
F=f=μN=μMg=0.02×180×9.8 N=35.3 N.
答案:35.3 N
课堂训练
质量为2 kg的物体,静止在水平面上.物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.给物体一水平拉力.
(1)当拉力大小变为5 N时,地面对物体的摩擦力是多大?
(2)当拉力大小变为12 N时,地面对物体的摩擦力是多大?
(3)此后若将拉力又减小为5 N(物体仍在滑动),地面对物体的摩擦力是多大?
(4)若撤去拉力,在物体继续滑动的过程中,地面对物体的摩擦力是多大?(取g=10 N/kg)
解析:
(1)当拉力F=5 N时,F<fmax,物体没有滑动,地面对物体的摩擦力为静摩擦力,f=F=5 N;
(2)当拉力F=12 N时,F>fmax,物体滑动起来,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力F滑=μN=μmg=0.5×2×10 N=10 N;
(3)当拉力又减小为5 N时,由于物体仍在地面上滑动,所以物体受到地面的摩擦力仍是滑动摩擦力,所以仍是10 N;
(4)当拉力撤去后,由于物体继续在地面上滑动,物体受到地面的摩擦力仍是滑动摩擦力,所以仍为10 N.
答案:(1)5 N  (2)10 N  (3)10 N  (4)10 N
知识拓展
增大有益摩擦:
1.增加物体表面的粗糙程度.如:鞋底、车轮胎、各种旋钮表面都有花纹.
2.增大压力.如:电动机的皮带拉得很紧,以便增大压力来增大摩擦力,防止皮带打滑.
减小有害摩擦:
1.用滚动摩擦代替滑动摩擦:用滚动轴承代替滑动轴承.
2.减小表面粗糙程度:加润滑油.
课堂小结
1.两个互相接触的物体,当它们要发生或已经发生相对运动时,在接触面上产生一种阻碍物体间相对运动的力,叫摩擦力.
静摩擦力 滑动摩擦力 符号及单位
产生原因 表面粗糙有挤压作用的物体间具有相对运动趋势时 表面粗糙有挤压作用的物体间发生相对运动时 摩擦力用f表示
单位:牛顿
简称:牛
符号:N
大小 始终与外力沿着接触面的分量相等 f=μN
方向 与相对运动趋势相反 与相对运动方向相反
2.摩擦力的大小与压力大小有关,跟物体间接触面的粗糙程度有关.
常用增大压力和使接触面更粗糙的方法增大有益摩擦.减小有害摩擦的方法有:使摩擦面光滑,用滚动代替滑动,使摩擦面脱离接触(加润滑油、气垫)这三种方法.
布置作业
1.教材第62页,“问题与练习”2、3.
2.教材第60页“做一做”.
板书设计
3摩擦力
1.摩擦力产生的条件
(1)接触面粗糙
(2)在接触面上有垂直作用的正压力
(3)有相对运动或者有相对运动趋势
2.静摩擦力
(1)变力:0<F静≤Fmax
(2)方向:静摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反
3.滑动摩擦力
(1)大小:F=μFN
(2)方向:滑动摩擦力的方向总是与接触面相切,且与相对运动方向相反
活动与探究
1.设计实验测量纸面间的动摩擦因数.
2.观察自行车上哪些地方存在摩擦,其中哪些是有益的,哪些是有害的,你能想出哪些办法来增大或减小它们.
自主设计实验.包括选择实验器材、设计实验步骤,并设计、写出实验报告.
习题详解
1.解答:手压着桌面向前移动时,手受到桌面的滑动摩擦力作用.滑动摩擦力的方向与手指移动的方向相反,阻碍手指的运动.手对桌面的压力越大,手指受到的滑动摩擦力越大,对手指相对桌面运动的阻碍作用越明显.
2.解答:
(1)不受.因为瓶子与桌面之间没有相对运动的趋势.
(2)受静摩擦力作用,静摩擦力的方向沿桌面斜向下.
(3)受静摩擦力作用,静摩擦力的方向竖直向上(瓶子处于竖直状态).
(4)受滑动摩擦力作用,摩擦力的方向沿纸条相对瓶子的运动方向.
3.答案:35 N  30 N  0.3  20 N
 
3.4力的合成
教学重点
1.运用平行四边形定则求合力.
2.合力与分力的关系.
教学难点
运用等效替代思想理解合力概念是难点.
课时安排
1课时
三维目标
知识与技能
1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念.
2.理解力的合成本质上是从作用效果相等的角度进行力的相互替代.
3.会用力的合成的平行四边形定则进行力的合成.
过程与方法
1.培养学生的实验能力,理解问题的能力,应用数学知识解决物理问题的能力;
2.进行科学态度和科学方法教育,了解研究自然规律的科学方法,培养探求知识的能力;
3.树立等效观点,形成等效思想,这是非常重要的处理问题的思想.
情感态度与价值观
1.培养学生善于交流的合作精神,在交流合作中发展能力,并形成良好的学习习惯和学习方法.
2.通过力的等效替代,使学生领略跨学科知识结合的奇妙,同时领会科学探究中严谨、务实的精神和态度.
3.让学生积极参与课堂活动,设疑、解疑、探求规律,使学生始终处于积极探求知识的过程中,达到最佳的学习心理状态.
课前准备
1.多媒体课件.
2.实验器材:木板、白纸、图钉(若干)、橡皮筋、细绳套(两根)、弹簧秤(两只)、三角板、铅笔
教学过程
导入新课
故事导入
据报道,因近日雨水较多路面太滑,一辆拖拉机在某地不慎落入路边的一条水沟,司机闫师傅被压在拖拉机后轮下面的水里,当场昏迷,幸亏附近十几个村民合力抬起车轮把闫师傅救出来抬到岸上才使闫师傅及时脱险.
除了十几个村民抬起拖拉机外,我们还可以用吊车吊起拖拉机来达到同样的目的.在这个例子中吊车的作用效果与十几个村民的作用效果是相同的.
实验导入
两个女同学把一桶水抬到讲桌上,然后再让一个男同学自己把水提到讲桌上.
在这个实验中两个女同学对水桶的作用效果和一个男同学的作用效果相同.
推进新课
一、力的合成
一个力与几个力产生了同样的效果,可以用这一个力代替那几个力,这一个力是那几个力的合力,那几个力是这一个力的分力.
当一个物体受到几个力共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同,这个力就叫做那几个力的合力.求几个力的合力的过程叫做力的合成.下面我们来探究一下求几个力的合力的方法.
演示1:两个弹簧秤互成角度地悬挂一个钩码,拉力分别为F1和F2;再用一个弹簧秤悬挂同一个钩码,拉力为F.
分析:F1和F2共同产生的效果与力F产生的效果是相同的,即均使钩码处于静止状态.由于力F产生的效果与力F1和F2共同作用产生的效果相同,力F就叫做力F1和F2的合力.这种等效代替的方法是物理学中常用的方法.
问题:互成角度的两个力的合力与分力的大小、方向是否有关?如果有关,又有什么样的关系?
我们通过实验来研究这个问题.
实验设计:一根橡皮条,使其伸长一定的长度,可以用一个力F作用,也可以用2个力F1和F2同时作用.如能想办法确定F1和F2以及F的大小和方向,就可知F与F1和F2间的关系.
演示2:将如图3-4-1所示实验装置安装在贴有白纸的竖直平板上.
橡皮条GE在两个力的共同作用下,沿直线GC伸长了EO这样的长度,若撤去F1和F2用一个力F作用在橡皮条上,使橡皮条沿着相同的直线伸长相同的长度,则力F对橡皮条产生的效果跟力F1和F2共同作用产生的效果相同,力F等于F1和F2的合力,在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB,根据选定的标度,使它们的长度分别表示力F1和F2的大小,再沿力F的方向作线段OC,根据选定的标度,使OC的长度表示F的大小.
 
图3-4-1
学生实验:将白纸钉在方木板上,用图钉固定一橡皮筋,用两只弹簧秤同时用力互成角度地沿规定方向拉橡皮筋,使橡皮筋的另一端伸长到O点,记下此时两弹簧秤的示数,这就是分力的大小,再用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置O,弹簧秤的读数就是合力的大小,细绳的方向就是合力的方向.用力的图示作出这3个力观察找出3个力之间的关系
演示3:以OA、OB为邻边作平行四边形OACB,画平行四边形的对角线,发现对角线与合力很接近.
问题:由此看来,求互成角度的两个力的合力,不是简单地将两个力相加减.那么互成角度的两个力F1和F2的合力的大小和方向是不是可以用以F1和F2的有向线段为邻边所作的平行四边形的对角线来表示呢?下面请同学根据自己的实验数据来验证.
 
图3-4-2
结论:总结平行四边形定则:求互成角度的两个力的合力,可以用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,这就是平行四边形定则.如图3-4-2.
问题:合力F与F1和F2的夹角有什么关系?
如果两个分力的大小分别为F1、F2,两个分力之间的夹角为θ,当θ=0°时,它们的合力等于多少?当θ=180°时,它们的合力又等于多少?
平行四边形定则的具体应用方法有两种:
1.图解法
(1)两个共点力的合成:从力的作用点作两个共点力的图示,然后以F1、F2为边作平行四边形,对角线的长度即为合力的大小,对角线的方向即为合力的方向.
用直尺量出对角线的长度,依据力的标度折算出合力的大小,用量角器量出合力与其中一个力之间的夹角θ.
如图3-4-3所示.
 
图3-4-3
图3-4-3中F1=50 N,F2=40 N,合力F=80 N.
(2)两个以上力的合成:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力.
2.计算法
先依据平行四边形定则画出力的平行四边形,然后依据数学公式(如余弦定理)算出对角线所表示的合力的大小和方向.
 
图3-4-4
当两个力互相垂直时,如图3-4-4有:
F= 
tanθ=F2/F1.
例1教材例题
例2如图3-4-5所示,一个木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和静摩擦力作用,而且三个力的合力为零,其中F1=10 N,F2=2 N.若撤去力F1,则木块在水平方向受到的合力为多少?
 
图3-4-5
解析:F1和F2的合力F12=F1-F2=8 N,方向向右,又因物体受三力作用且合力为零,故静摩擦力f=8 N,方向向左.
若撤去力F1,则木块受F2作用而有向左运动的趋势,此时物体受到的静摩擦力为2 N,方向向右,木块仍保持静止状态,木块在水平方向受到的合力为零.
答案:0
合力大小的范围:
运用合力与分力关系模拟演示器,让两个力F1和F2之间的夹角θ由0°→180°变化,可以得到:
(1)合力F随θ的增大而减小.
(2)当θ=0°时,F有最大值Fmax=F1+F2,当θ=180°时,F有最小值Fmin=F1-F2.
(3)合力F既可以大于,也可以等于或小于原来的任意一个分力.
一般地|F1-F2|≤F≤F1+F2
问题:如何求多个力的合力?
引导学生分析:任何两个共点力均可以用平行四边形定则求出其合力,因此对多个共点力的合成,我们可以先求出任意两个力的合力,再求这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力.
3.矢量和标量
问题:我们学过许多物理量,如:长度、质量、时间、能量、温度、力、速度等.这些物理量有什么异同?
引导学生分析:力、速度是既有大小又有方向的物理量,而质量、时间、能量、长度等物理量只有大小,没有方向,前者叫矢量,后者叫标量,矢量的合成遵守平行四边形定则.
二、共点力
学生自学课本上有关共点力的知识,教师提示学生在阅读的时候注意这样几个问题:
1.什么样的力是共点力?
2.你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题?
3.力的合成的平行四边形定则有没有适用条件,如果有,适用条件是什么?
注:这一部分知识相对简单,可以通过学生自学,锻炼学生的阅读能力和自学能力.
参考答案:
1.如果一个物体受到两个或更多个力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一个点上,或者虽然不是作用于同一个点上,但是他们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力.
2.掌握共点力时,不仅要看这几个力是不是作用于一个点,还要看它们的延长线是不是交于一个点.
3.力的合成的平行四边形定则只适用于共点力作用的情况.
课堂训练
1.甲、乙两个小孩共同推着一辆小车在水平地面上以0.5 m/s的速度向右匀速运动,丙小孩单独使同一辆小车在同一水平面运动,下列情况中丙对车的作用力与甲、乙对车的合作用力相同的是()
A.丙推着小车以0.5 m/s的速度向右匀速运动
B.丙拉着小车以0.5 m/s的速度向右匀速运动
C.丙推着小车以0.5 m/s的速度向左匀速运动
D.丙推着小车由静止开始向右运动的瞬间
2.关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系,下列说法中正确的是(  )
A.F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大  B.F大小一定大于F1、F2中最大者
C.F大小随F1、F2间夹角的增大而减小D.F大小不能小于F1、F2中最小者
3.大小分别为30 N和25 N的两个力,同时作用在一个物体上,两个力的合力F的大小一定为()
A.F=55 N B.F≤5 N C.F≥55 N D.5 N≤F≤55 N
4.如图3-4-6为两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角θ的关系图象,则这两个分力大小分别是()
 
图3-4-6
A.1 N和4 N  B.2 N和3 N  C.1 N和5 N  D.2 N和4 N
答案:1.AB  2.C  3.D  4.合力为零  5.B
课堂小结
1.互成角度的二力合成,不是简单地利用代数方法相加减,而是遵守平行四边形定则,即合力的大小不仅取决于两个分力的大小,而且取决于两个分力的夹角.
2.对平行四边形定则的认识,是通过实验归纳来完成的,实验归纳的步骤是:提出问题→设计实验→进行实验→数据分析→多次实验→归纳总结→得出结论.
布置作业
1.教材第64页“问题与练习”3、4.
2.课下同学们自己观察一下生活中有哪些类似的情况,可以用一个力代替多个力来达到同样的效果,想一下,为什么有时人们不用一个力去做而要用多个力来做呢?
板书设计
4力的合成
1.合力:一个力与几个力产生了同样的效果,可以用这一个力代替那几个力,这一个力
是那几个力的合力,那几个力是这一个力的分力.
2.力的合成:求几个力的合力的过程叫做力的合成.
(1)平行四边形定则:求互成角度的两个力的合力,可以用表示两个力的有向线段为邻
边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,这就是平行四边
形定则.
(2)合力F与F1及F2的夹角的关系:
①合力F随θ的增大而减小.
②当θ=0°时,F有最大值Fmax=F1+F2,当θ=180°时,F有最小值Fmin=F1-F2
③合力F既可以大于,也可以等于或小于原来的任意一个分力.
一般地|F1-F2|≤F≤F1+F2.
(3)多个力的合成:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直
到所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力.
3.矢量和标量
4.共点力
活动与探究
1.课题:如何最省力
活动内容:刚才我们用两个女同学把一桶水提到了讲桌上,下面我们来重做一下感觉怎样才最省力.
结论:二力方向基本平行时最省力.
2.课题:谁的力量大
活动内容:让两个男同学用最大力气拉直一根绳子,在绳子中间系一根绳子让一位女同学轻拉,为什么女同学很轻松就把绳子拉弯?
提示:利用合力的大小与分力夹角之间的关系来解释.
通过活动引导学生画图解决问题.
习题详解
1.解答:两个力的夹角为0°时,它们的合力最大,为12 N;当两个力的夹角为180°时,它们的合力最小,为8 N;当两个力的夹角由0°逐渐增大到180°时,它们的合力逐渐减小,即合力的大小在12 N和8 N之间;由此可见,两个力的合力可以等于10 N,不能等于5 N和15 N.
2.解答:当两个力的合力为零时,由于一个力向东,大小为6 N,则另一个力的方向必向西,大小也为6 N.将方向向东的、大小为6 N的力改为向南时,二力相互垂直,如图3-4-7所示,它们的合力的大小为62 N,方向为西偏南45°.
   
图3-4-7 图3-4-8
3.解答:如图348所示,选用1 cm长的线段表示30 N的力,作出力的平行四边形,量得表示合力F的对角线长6.8 cm,则合力的大小F=30× N=204 N.量得F与F1的夹角为17°.当两个力的夹角为150°时,解答方法相同.
4.解答:(1)正确  (2)错.如果两个分力之间的夹角较大,合力可以比任意一个分力都小. (3)错误.例如当两个分力的方向相反时,一个较小的分力增大可能使合力变小
3.5力的分解
教学重点
1.理解力的分解是力的合成的逆运算,利用平行四边形进行力的分解.
2.如何判定力的作用效果及分力之间的确定.
教学难点
1.力的分解方法及矢量相加法则.
2.力分解时如何判断力的作用效果及确定两分力的方向.
三维目标
知识与技能
1.了解分力的概念,清楚分解是合成的逆运算.
2.用平行四边形定则作图并计算.
3.了解力的分解具有唯一性的条件.
4.能应用力的分解分析生产生活中的问题.
过程与方法
1.强化“等效替代”的思想.
2.掌握根据力的效果进行分解的方法.
情感态度与价值观
1.激发学生参与课堂活动的热情.
2.培养学生将所学知识应用于生产实践的意识和勇气.
时间安排
1课时
课前准备
多媒体课件、弹簧秤若干,细绳套、橡皮筋若干,图钉、白纸、长塑料板、铁块、能活动的木板等.
教学过程
导入新课
情景导入
观察一下生活中有哪些类似的情况,可以用一个力来代替多个力来达到同样的效果,想一下,为什么有时人们不用一个力去做而要用多个力来做呢?使用吊车的时候大家观察一下钓钩是不是用一根钢丝吊着?如图3-5-1.
课件展示:
 
图3-5-1
根据图片可以看出,其实吊车的钓钩不是用一根钢丝吊着的,而是用几根钢丝共同吊着,这又是为什么呢?
实验导入
1.用两细绳悬挂一铁球,在细线的夹角逐渐增大的过程中细线断掉了,这是怎么回事呢?
2.找两名力气比较大的同学上台进行拔河比赛,再成鲜明对比地请一位个子小的女同学上台,交给她一个艰巨的任务,即要求她一个人拉动两个人.教师指导让小个子女同学在绳子中间用力一拉,两位大力士都被拉动了.一名弱小女子能拉动两名大力士,这又是怎么回事呢?
推进新课
一、力的分解
上一节课我们学习了力的合成,知道了什么是合力,什么是分力,什么是力的合成,及力的合成遵循的法则,下面我们来一起回顾一下这些内容.
师生回忆讨论以上问题.(设计意图:1.回忆旧知,推进新知;2.调动学生课堂积极性)
总结:如果原来几个力产生的效果跟一个力产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力;那几个力就叫做这个力的分力,求几个力的合力叫做力的合成.
下面回忆一下验证力的平行四边形定则的实验.
【演示实验】
在演示板上先用一个弹簧秤(力F)把橡皮绳的结点拉到O点,然后再用三个或四个弹簧秤沿不同方向拉结点到O.
问题:这个实验说明了什么呢?
结论:几个力共同作用的效果与F的作用效果相同.
明确:几个力共同作用的效果如果跟原来一个力产生的效果相同,那么这几个力就叫做原来那几个力的分力.求几个力的合力的过程叫做力的合成;而求一个已知力的分力叫做力的分解.力的分解是力的合成的逆运算,力的分解也是遵循平行四边形定则的.
我们知道不论有多少个共点力都可以用一个合力来等效替代,换句话说也就是:力的合成是唯一的.那么力的分解是否也是唯一的呢?
【学生实验】
不给学生任何限制,同学间可以自由组合,只要把橡皮绳的结点拉到O点即可.通过实验我们发现,可以用多组不同的力来达到同样的效果.
也就是说力的合成是唯一的,但力的分解却不是唯一的.那么我们要如何分解一个力呢?
如果没有其他限制,对于同一条对角线,可以作出无数个不同的平行四边形.为此,在分解某个力时,常可采用以下方式:按照力产生的实际效果进行分解——先根据力的实际作用效果确定分力的方向,再根据平行四边形定则求出分力的大小.
(放录像:牛耕地、人拉旅行箱等)
 
图3-5-2
问题:各段录像片有什么共同的物理现象?斜向上的拉力产生了什么样的效果?如何分解这个斜向上的拉力?
例1放在水平面上的物体受一个斜向上方、与水平面成θ角的拉力F,这个力的作用效果如何?
解析:方向确定,根据平行四边形定则,分解就是唯一的.
如图3-5-3所示分解为F1=Fcosθ,F2=Fsinθ.力F有水平向前拉物体和竖直向上提物体的效果,那么F的两个分力就在水平方向和竖直方向上.
 
图3-5-3
讨论:当θ=0°时,F水平,只有向前拉的效果;当θ=90°时,F竖直,只有向上提的效果.θ越小,向上提的效果越小.
例2物体放在倾角为θ的斜面上,物体受到的重力产生什么样的效果?
解析:方向确定,根据平行四边形定则,分解就是唯一的.
 
图3-5-4
如图3-5-4所示分解为G1=Gsinθ,G2=Gcosθ.在斜面上的人或物体受到竖直向下的重力作用,此重力产生了两个效果:一个是平行于斜面的方向向下的,使物体沿斜面下滑;另一个是在垂直于斜面的方向上,使物体紧压斜面(给学生强调这个力并不是物体对斜面的压力).
应用
1.公园的滑梯倾角为什么比较大呢?
2.为什么高大的立交桥要建有很长的引桥?
教师课件展示实物图,学生分组讨论.
教师总结:θ越大G1就越大,滑梯上的人就较容易下滑.长长的引桥可以减小上坡的倾角,因为θ越大G1就越大.车辆上坡艰难而下坡又不安全.
活动:教师实物展示并引导学生解释“劈”的工作原理.
课堂训练
1.一光滑小球放在倾角为θ的光滑斜面和竖直的挡板之间,其重力产生什么样的效果?
解析:两分力方向确定了,分解是唯一的.
如图3-5-5所示,可以分解为两个力:G1=Gtanθ,G2=G/cosθ.
小球因为有重力,沿垂直于斜面产生紧压斜面的作用效果;在沿水平方向上产生压紧挡板的效果.
 
图3-5-5
2.
(1)如图3-5-6甲,小球挂在墙上,绳与墙的夹角为θ.绳对球的拉力F产生什么样的作用效果,可以分解为哪两个方向的分力来代替F?
(2)如图3-5-6乙,如果这个小球处于静止状态,重力G产生什么样的作用效果,可以分解为哪两个方向的分力来代替G?
 
图3-5-6
解析:(1)球靠在墙上处于静止状态.拉力产生向上提拉小球的效果、向左紧压墙面的效果.分力的方向确定了,分解就是唯一的.
F的分力,在竖直方向的分力F1来平衡重力,在水平方向的分力F2来平衡墙对球的支持力.如图3-5-7所示分解为F1=Fcosθ,F2=Fsinθ.
 
图3-5-7
(2)重力G产生两个效果,一个沿F1的直线上的分力G1来平衡F1,一个沿F2的直线方向上的分力G2来平衡F2.
G1=G/cosθ,G2=Gtanθ.
总结:1.求一个已知力的实际分力的方法步骤:
(1)根据物体(结点)所处的状态分析力的作用效果;
(2)根据力的作用效果,确定两个实际分力的方向;
(3)根据两个分力的方向画出平行四边形;
(4)由平行四边形利用几何知识求两个分力.
2.力的分解的几种常见情形:
 (1)已知合力和两分力的方向.(类似于已知两角夹边可以确定三角形)
 (2)已知合力F和一个分力F1.(类似于已知两边夹角可以确定三角形)
以上两种情形有唯一解.
(3)已知合力F和一个分力F1的方向(F1与F的夹角为θ)及分力F2的大小.
作图讨论:当F2=Fsinθ时有唯一解;当F2<Fsinθ时无解;当Fsinθ<F2<F时有两组解;当F2>F时有一组解.
(4)已知合力和两分力的大小.(类似于已知三边可以确定三角形)
学生作图讨论:当三力的大小满足任意两力之和大于第三个力,任意两力之差小于第三个力,有唯一解.
二、矢量相加的法则
问题:力是矢量,求两个力的合力时,能不能简单地把两个力的大小相加呢?
教师可以引导学生实例讨论.
结论:不能简单地把两个力的大小相加,而要按平行四边形定则来确定合力的大小和方向.凡是矢量在合成与分解时都要遵循平行四边形定则.
根据平行四边形的性质推导出矢量合成的三角形法则.
在求三个或三个以上的共点力的合力时,可采用矢量相加的三角形法则.如图3-5-8(a)所示,求F1、F2、F3、F4这四个共点力的合力,可不必用平行四边形定则将它们逐个合成,而是将表示这些力的矢量依次首尾相接,那么从第一个力矢量的始端到最后一个力矢量的末端的矢量就表示这几个共点力的合力.
对同一直线上的矢量进行加减时,可沿着矢量所在直线选定一个正方向,规定凡是方向跟正方向相同的矢量都取正值,凡是方向跟正方向相反的矢量都取负值,这样便可将矢量运算简化为代数运算.矢量的正负仅表示矢量的方向,不表示矢量的大小.如-10 N的力比5 N的力大,而不能机械套用数学中正数一定大于负数的结论.不在同一直线上的矢量,则不能用正、负表示方向.
 
图3-5-8
课堂训练
如图3-5-9所示,有五个力作用于一点P,构成一个正六边形的两个邻边和三条对角线,设F3=10 N,则这五个力的合力大小为()
 
图3-5-9
A.10(2+ ) N   B.20 NC   .30 ND.0
解析:依据平行四边形定则,可知F1与F4的合力与F3大小相等,F2与F5的合力与F3大小相等.因此答案选择C.
答案:C
课堂小结
这节课主要学习了力的分解.力的分解从理论上按照平行四边形定则分解是无数组的,实际分解时一般是根据合力的作用效果操作的.要求同学掌握矢量的运算法则:平行四边形定则和三角形法则.
布置作业
1.教材第67页“问题与练习”1、2、3题.
2.观察一下生活中哪些地方是用分解力的方法来工作的,这样做有什么好处.
板书设计
5力的分解
一、力的分解
1.概念:求一个已知力的分力叫做力的分解
2.力的分解的几种常见情形
3.有唯一解的力的分解
二、矢量的相加法则
平行四边形定则
三角形法则
活动与探究
课题:斜面上小车重力的分解
器材:一把30 cm长的塑料直尺作斜面、小车、弹簧秤
步骤:调整好实验装置后按下列顺序进行
①被分解的力——小车的重力;
②物体的受力情况——物体、斜面、弹簧秤;
③分析被分解力的作用效果——压斜面、拉弹簧;
④确定分解方案——沿斜面正交分解;
⑤测分力大小;
⑥按平行四边形定则作力的图示;
⑦从力的图示中测定重力.
改变斜面的角度,调整好装置后再重复上面的步骤.
习题详解
1.解答:如图3-5-10所示:
 
图3-5-10
F2= =300 N
F2与F的夹角为θ,tanθ= = 得θ=53°.
2.解答:(1)过F的矢端分别作F1、F2的平行线,画出力的平行四边形,如图3-5-11所示,该情况为唯一解.
  
图3-5-11  图3-5-12
 (2)连F、F1的矢端AB,并过F的矢端作F1的平行线,即得F2的大小OC,如图3-5-12,则F2的大小和方向是唯一确定值,这种情况有唯一解.
 (3)有四种可能情况,用图示法和三角形知识进行分析.
F的矢端与F2的矢端相重合,以F的矢端为圆心,以F2的大小为半径作圆.
F2<Fsinα时,圆与F1无交点,说明此时无解,如图3-5-13(a)所示.
②当F2=Fsinα时,圆与F1相切,说明此时有一解,如图3-5-13(b)所示.
   ③当F2>Fsinα时,圆与F1有两交点,此时有两解,如图3-5-13(c)所示.
④当F2>F时,圆与F1只有一个交点,此时只有一解,如图3-5-13(d)所示.
图3-5-13
3.解答:如图3-5-14所示.
图3-5-14
OC= =  m=6.4 m
OC与OB的夹角为θ.
tanθ= =0.8  θ=38.7°.
 
 
第四章牛顿运动定律
江博渊编
4.1牛顿第一定律
教学目标
知识与技能
1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论,知道理想实验是科学研究的重要方法。
2.理解牛顿第一定律的内容及意义
3.知道什么是惯性,会正确地解释有关惯性的现象。
过程与方法
1.观察生活中的惯性现象,了解力和运动的关系
2.通过实验加深对牛顿第一定律的理解。
3.理解理想实验是科学研究的重要方法
情感态度与价值观
通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识,了解人类认识事物体质的曲折性。
教学重点
1.对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解
2.科学思想的建立过程
教学难点
1.力和运动的关系
2.惯性和质量的关系
教具
多媒体视频
课时安排
1课时
教学过程
问题一:物体运动的原因是什么?
(历史的思考:亚里士多德、伽利略)
问题二:亚里士多德为什么会出错?错误的结论维持近两千年,我们有何思考?
(凭经验、表象,而这往往是不可靠的;要善于思考、敢于质疑,要动脑筋探寻解决问题的方法。)
问题三:伽利略发现问题的关键在哪里?
(摩擦力;实验探索)
问题四:伽利略是如何考虑实验、如何分析问题的?
①常识:给水平面上的物体一个初速度,物体为何运动一段会停下来?(摩擦力)如何使它运动更远一些?(物体表面尽量光滑,但轨道不可能无限长。)
②伽利略的理想实验:
如图:让小球从一个斜面由静止滚下,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。减小另一个斜面的倾角,小球仍能到达原来的高度,但比第一次滚得要远些,假设把另一个斜面放至水平,则小球因为无法达到原来的高度而永远运动下去。
③分析教材P72图4.1.1,有哪些认识?
(将实验问题的理论化:画图、加字母等;频闪法拍照:小球在斜面上各点的速度的求法,定性、定量判断小球在斜面上做什么运动,)
④小球在水平方向运动的理想分析(水平方向不受力)
⑤结论:力不是维持物体的运动(速度)的原因,而是改变物体运动状态(改变物体速度)的原因。
问题五:牛顿是如何总结这个问题的?
①法国工程师笛卡尔的研究
②牛顿第一运动定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
例:
a.用一细绳一端系一小球,让它做圆周运动。若在绳断的瞬间,小球不受任何力的作用,则小球将做什么运动?(以绳断那个时刻的速度做匀速直线运动)
b.用绳吊起一个小球,小球静止。若在剪断绳子的瞬间,小球不受任何力的作用,则小球将做什么运动?(静止)
③牛顿第一运动定律是理想定律
④自然界中物体不可能不受力,若物体受平衡力,则可等效物体不受力或认为受合外力为零,在这种情况下物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。
问题五:如何理解惯性?
①物体都具有抵抗状态变化的“本领”,如:冬天晚上上床和早上起床人的感觉等。
②惯性:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
例:
汽车启动、加速,汽车刹车、减速,车上的人的感觉?原因?如何表达?(原来状态,怎么改变,由于惯性,结果)
③猜想惯性的大小与哪些因素有关?
静止的物体无惯性;速度大的物体惯性大;受的力越大惯性越大;做曲线运动的物体惯性要发生变化。这些话对吗?说明什么?(与外界因素无关)
惯性是物体的固有性质,仅与物体的质量有关,惯性大小的唯一量度是质量。
惯性可以表现出来,也可以不表现出来。只有在运动状态发生改变才可以表现出来。
【练习】
教材P75页练习
问题六:什么是惯性参考系?(简介教材P74页内容)
【思考】
如图所示,在密闭的车内用细线拴着一个铁球和一个氢气球,当车突然向右加速时,铁球和氢气球相对于车的位置发生怎样的变化。
 
 
 
 
4.2实验:探究加速度与力、质量的关系
教学目标
知识与技能
1.理解物体运动状态的变化快慢,即加速度大小与力有关也与质量有关。
2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系
过程与方法
1.指导学生半定量地探究加速度和力、质量的关系。知道用控制变量法进行实验
2.学生自己设计实验,自己根据自己的实验设计进行实验。
3.对实验数据进行处理,看一下实验结果能验证什么问题
情感态度与价值观
1.通过探究实验,培养实事求是、病重客观规律的科学态度。
2.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。
3.培养与人合作的团队精神
教学重点
1.控制变是法的使用
2.如何提出实验方案并使实验方案合理可行
3.实验数据的分析与处理
教学难点
1.如何提出实验方案并使实验方案合理可行
2.实验数据的分析与处理
教具
(1)附有滑轮的长木板2块(2)小车2个(3)带小钩或小盘的细线2条(4)钩码,规格:10g,20g,用作牵引小车的力。(5)砝码,规格:50g、100g、200g,用做改变小车质量(6)刻度尺(7)宽口文件夹(8)1-2m粗线绳,用做控制小车运动。
课时安排
2课时
教学过程
问题一:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,是产生加速度的原因。请猜想加速度与哪些因素有关?
问题二:如何研究这个问题?
(控制变量法)
问题三:具体如何操作?
①实验器材:
附有滑轮的长木板1块,规格为200g的小车1个,带小钩细线1条,规格为20g的钩码5只(作牵引小车的力),规格为200g的砝码5只(用做改变小车质量),打点计时器,20cm的纸带,稳压源。
②控制质量不变(200g)
a.要考虑加速度与什么力有关?(绳子拉力、摩擦力、合力)
b.如何用绳子拉力来替代合力?(平衡摩擦力)如何平衡摩擦力?(体会长木板的倾角逐渐变大,小车的受到的静摩擦力大小与重力什么关系、如何变化,注意平衡的应该是动摩擦力)
c.在实验中,钩码的重力大小等于拉力大小吗?请定性分析哪个较大一些?如何使钩码的重力大小与拉力大小更接近?(M>>m)
d.小车的加速度如何测?(打点计时器,提醒如何数据处理)
e.添加钩码(增大拉力),重复实验。
f.列表分析或画图分析(横、纵坐标分别选什么好?描点、拟合,图象经过原点吗?)
g.有何结论?M一定时,a∝F
h.若M=400g时,重复以上实验,有何结论?
③控制拉力不变(钩码质量50g,F=0.5N)
a.添加砝码(增大M),重复实验。
b.列表分析或画图分析(横、纵坐标分别选什么好?)
c.有何结论?F一定时,a∝1/M
d.若F=1N时,重复以上实验,有何结论?
问题四:若某同学做这个实验,取M=500g,得到如图1或2的图象,说明什么?
问题五:不直接测加速度可以探究这个问题吗?
①不具体测加速度,可作对比实验。其他思想可以同前实验。
②实验器材:
附有滑轮边侧有刻度的长木板2块,规格为200g的小车2个,带小钩细线2条,规格为20g的钩码5只(作牵引小车的力),规格为200g的砝码5只(用做改变小车质量),宽口文件夹,2m粗线绳。
   ③分析两小车均做初速度为零的匀加速运动,相同时间内两小车位移之比就是其加速度之比。
   ④ 处理实验数据:
表一:M1=M2=600g
次数 小车1 小车2
钩码(g) 位移x1(cm) 钩码(g) 位移x2(cm)
20.0 40.0
20.0 60.0
20.0 80.0
20.0 100.0
20.0 120.0
 
表二:F1=F2=0.2N 
次数 小车1 小车2
M1(g) 位移x1(cm) M2(g) 位移x2(cm)
200 400
200 600
200 800
200 1000
200 1200
⑤作出图象,分析图象:
 
 
 
 
 
 
 
问题六:通过实验发现加速度a与合外力F、质量m有什么关系?
(加速度与力成正比,与质量成反比。即a∝F,  a∝1/m)
问题七:通过本节内容的学习应搞清楚思维上的哪些问题?
(①实验要探究的内容,②探究实验的设计思路,③实验仪器的操作方法,④数据处理方法,⑤如何画出图象并且从图象探究到什么规律。)
【巩固练习】
评价手册P53 1、5、6、7
 
 
4.3牛顿第二定律
教学目标
知识与能力
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、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
2、培养学生的概括能力和分析推理能力
情感态度和价值观
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
教学重点
牛顿第二定律的特点
教学难点
牛顿第二定律的理解
课时安排
2课时
教学过程
问题一:上节课我们是如何探究物体的加速度与力、质量的关系的?有什么关系?
(研究问题的方法和程序)
问题二:牛顿第二定律的内容是什么?
①内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
②作用力指的是什么?(合力)合力是怎么求的?(在对物体受力分析的基础上,对力进行合成)
③表达式: a∝F合/m  或者F合∝ma(比例式) 
F合=kma  (等式)   k应是比例系数
④单位:比例系数k的选取有任意性,但取k=1最简单。在这种规定下来定义力的单位1kg m/s2=1N
这样:F合=ma(运用时请注意必须统一单位: N,Kg,m/s2)
⑤意义:力是改变物体运动状态的原因,是产生加速度的原因;若有力作用于物体,物体则立即产生加速度,若力撤消作用,加速度瞬间消失(瞬时对应,共存亡)。
⑥矢量方程: 的方向永远由F 合的方向决定,永远与F 合的方向一致。
问题三:用手推课桌(对课桌施加力的作用),课桌为何没有运动(产生加速度)?
(课桌不止受一个力,还受到摩擦力;F合=0,a=0;)
问题四:如何求物体的加速度?
①根据运动学方程来计算
②对物体进行受力分析,然后将所有力进行合成从而求出合力
③根据F =kma将物体受到的每一个力产生的加速度分别求出各自的加速度:a1、a2、a3、a4等,然后将这些加速度进行合成。
问题五:力与加速度有何关系?
①力与加速度有因果关系,但无时间先后而是同时产生、立即产生;若合力改变,加速度立即随之改变;合力消失,加速度立即消失。即合力与加速度瞬时对应,无需时间过程。
②力与速度无因果关系。因为 ,即速度变化必须有时间过程,在很短的时间内可以近似认为 =0,则 =0速度不变。
【讨论】
教材P82  1、2、3
【例题】
1.某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,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。
①汽车质点的运动图景(两种情况)
②汽车质点的受力分析(竖直情况如何考虑)
③解题规范:
汽车匀减速:a1=v0/t   f=ma1=m v0/t=1100×27.8/70=437(N)
汽车匀加速: F合=F-f=2000-437=1563(N)   又 F合=ma2  
  a2= F合/m=1563/1100=1.42(m/s2)
2.一个质量为2kg的物体受到互成120 0角的两个力F1和F2的作用,这两个力的大小都是10N,这个物体产生的加速度是多大?
①对物体进行受力分析,求合力
②利用牛顿第二定律求解
③解题规范:
④思考:质量不同的物体,自由下落的加速度为何一样?
3.如图所示,质量分别为mA和mB的两个小球,用一根轻弹簧连接后用细线悬挂在顶板下,当细线被剪断的瞬间,两球下落的加速度分别是aA=   ,aB=。(重力加速度为g)
①弹簧的弹力瞬间不变
②分别对A、B进行受力分析,根据牛顿第二定律求解
③若把弹簧改为绳或杆呢?(aA=g,aB=g)
4.如图所示,小球从轻弹簧正上方无初速释放,自由下落一段时间后,与弹簧接触,从小球开始接触弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中,小球的速度,加速度和所受合外力的变化情况是怎样的? 
①分段考虑问题,受力分析
②下落:(自由落体、变加速、变减速)
③上升:(变加速、变减速、竖直上抛)
5.一物体放在光滑的水平面上,初速度为零,先对物体施加一向东的恒力F,历时1s,随即把此力改为向西,大小不变,历时1s,接着又把此力改为向东,大小不变,历时1s;如此反复,只改变力的方向,共用了1min,在此1min内
A、物体时而向东运动,时而向西运动,在1min末静止于初始位置之东
B、物体时而向东运动,时而向西运动,在1min末静止于初始位置
C、物体时而向东运动,时而向西运动,在1min末继续向东运动
D、物体一直向东运动,从不向西运动,在1min末静止于初始位置之东
注意:每一段的受力情况和动图景(D)
【巩固练习】
教材P82  4、5
4.4力学单位制
教学目标
(一)知识与技能
1、了解什么是单位制,知道力学中的三个基本单位
2、认识单位制在物理计算中的作用
(二)过程与方法
通过学过的物理量了解单位的重要性,知道单位换算的方法
(三)情感、态度与价值观
通过一些单位的规定方式,了解单位统一的必要性,并能运用单位制对运算过程或结果进行检验。
教学重点
知道单位制的作用,即清楚物理公式和物理量的关系,掌握国际单位制中的基本单位和导出单位。
教学难点
单位制的实际应用
教学方法
教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。
教学用具:
投影仪、多媒体等
教学过程
(一)引入新课
教师活动:引导启发学生回忆所学过的主要公式,并说出这些公式中各物理量的单位。
学生活动:认真思考,回想并写出学过的物理公式。
教师活动:投影学生写出的公式以及式中涉及的物理量的单位讲解并点评:
提出问题:物理学的关系式确定了哪几个方面的关系?请同学们阅读教材并回答。
学生活动:学生阅读教材并思考老师的问题,讨论后回答。
教师活动:总结点评:物理学的关系式确定了物理量之间的关系,也确定了各物理量单位之间的关系。今天我们就来学习有关单位的知识――力学单位制。
(二)进行新课
教师活动:引导学生阅读教材,从课本中找出这几个概念:
l、什么是基本单位?力学中的基本单位都有哪些,分别对应什么物理量?
2、什么是导出单位?你学过的物理量中哪些是导出单位?借助物理公式来推导。
3、什么是国际单位制?国际单位制中的基本单位共有几个?它们分别是什么?对应什么物理量?
学生活动:带着老师提出的问题认真阅读教材,讨论交流,选出代表发言。
点评:培养学生独立阅读教材获取信息的能力;阐述自己的看法,语言表达能力。
教师活动:倾听学生的回答,适当点评。
投影84页表“国际单位制的基本单位”。
学生活动:倾听老师的点评;观看投影,了解国际单位制的基本单位。
教师活动:出示例题引导学生一起分析、解决。
例题:一个原来静止的物体,质量是7kg,在14N的恒力作用下,5s末的速度是多大?5s内通过的位移是多少?
学生活动:学生在实物投影仪上讲解自己的解答.并相互讨论;教师总结采用统一的国际单位制给计算带来的方便,使学生体会学习力学单位制的意义。
点评:通过分析实例,培养学生分析问题、解决问题的能力,同时体会单位制的意义。
教师活动:引导学生阅读教材85页“说一说”,并回答文中提出的问题。
学生活动:阅读教材,讨论并回答问题。
点评:通过这一实例,再次让学生体会到学习单位制的意义。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,计学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
☆单位制在力学计算中的作用
一个原来静止在光滑水平面上的物体,质量是20kg,在两个大小都是50N且互成120°角的水平外力作用下,3s末物体的速度是多大?3s内物体的位移是多少
解析:两个大小都是50N且互成120°角的水平外力的合力大小为50N,方向在这两个力的角平分线上,且与水平面平行,由于水平面光滑,故水平方向上没有滑动摩擦力,根据牛顿第二定律,有
 m/s2=2.5m/s2
由运动学公式得
v=at=2.5×3m/s=7.5m/s
 m=11.25m
点拨:在整个计算过程中所有物理量都采用国际单位制。就不要在运算过程中每一步都将物理量代入进行计算。这样可以使计算过程简化。
课余作业
课后完成课本85页“问题与练习”中的习题。
教学体会
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
专题:牛顿第二定律的简单应用
教学目标:
1.让学生知道牛顿第二定律是运动学与物体受力的桥梁,可以解决两类问题
2.让学生熟悉应用牛顿第二定律解题的基本步骤
一、从物体受力确定运动情况
【例题】
1.静止在水平地面上的物体,质量是2 kg,在6.4N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4 .2N。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。
①受力分析求出合力
②物体的运动图景,由运动学公式求解。
2.如图1所示,质量为m=1.0kg的金属块放在水平桌面上,在与水平成370角斜向上、大小为10N的拉力F作用下由静止开始向右做匀加速直线运动,已知金属块与桌面间的动摩擦因数μ=0.5,求5s末物体的速度及位移大小。
①明确解题的基本步骤:
a.受力分析
b.规定正方向,建立坐标系
c.把力正交分解
d.找合力,求加速度
e.清楚运动图景,由运动学公式求解
②注意解题规范
3.风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力。如图2所示,现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径。(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的动摩擦因数。(2)保持小球所受的风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?
①分两种情况考虑,注意风力大小不变
②解题步骤:(应分别建立不同的坐标系;要细心、有条理。)
 
 
 
 
 
 
 
4.如图3所示,AB、AC、AD都是光滑的轨道,A、B、C、D四点在同一竖直圆周上,其中AD是竖直的直径。一小球从A点由静止开始,分别沿AB、AC、AD轨道滑至B、C、D点,所用时间分别为t1、t2、t3,则三个时间的关系为。
①方法:要比较多个量间的关系时,不必一个个计算,而是找到一个变量,找出要求量与变量间的关系。
②取AC段研究:受力分析、坐标系建立、正交分解、求合力、计算加速度,运动学方程计算。
【总结】
物体受力       加速度 物体运动
【练习】
教材P91 3、4
二、从运动情况确定物体受力
【例题】
1.一个质量为75kg的滑雪人以2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角为300,在5s的时间内滑下的路程是60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。
①读清问题,明确解题的基本步骤
②解题规范
2.粗细均匀、质量为200g的米尺(1m长)有1/4伸出水平桌面外,如图所示,尺与桌面间的动摩擦因数μ=0.16。若用水平力F作用于尺上1s后,使原来静止的尺从桌面上落下,则力F至少为多大?(取g=10m/s2)
① “尺从桌面上落下”的位置在哪里?此时米尺发生的位移是多少?
② “至少”两字如何理解?
③米尺的运动图景和受力分析
④解题规范
3.质量为m=20kg的物体,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动,0~2s内F与运动方向相反,2~4s内F与运动方向相同,物体的速度—时间图象如图所示,取g=10m/s2。求物体与水平面间的动摩擦因数。
①从图象中分析物体做什么运动?(分段)图象中还有哪些信息?(初速度、加速度、末速度)
②两段物体的受力分析
③解题规范
4.蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平面5.0m高处。已知某运动员与网接触时间为1.2s,若把这段时间内对运动员的作用力当做恒力处理,求此力的大小。(取g=10m/s2)
①运动员的运动图景(三段)
②主体研究的运动过程是床对人作用过程,注意受力分析
③3.2m和5.0m说明了什么?
【练习】
三、综合处理较复杂问题
【例题】
1.如图1所示,将一个物体先后放在几个具有相同底边b=0.3m的光滑斜面上。(1)当斜面与水平面的夹角为多大时,物体从斜面上滑下所用的时间t=0.4s?(2)当斜面与水平面的夹角为多大时,才能使这个物体从斜面上滑下所需的时间最短?这段时间是多少?
 
 
 
 
 
 
 
2.如图2所示,在倾角 =370的足够长的固定斜面底端有一质量m=1.0kg的物体,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=10.0N,方向平行于斜面向上,经时间t=0.4s绳子突然断了,求:(1)绳断时物体速度大小。(2)从绳子断开开始到物体再返回到斜面底端物体的运动时间。
 
3.如图3,质量为m的物体恰好沿倾角为α的斜面匀速下滑,而质量为M的斜面始终与水平地面保持静止。求:(1)下滑过程中,物体对斜面体的压力和摩擦力。(2)下滑过程中,地面对斜面体的支持力以及摩擦力的大小和方向。
①先隔离m进行受力分析,然后隔离M再进行受力分析。(考虑地面对M的摩擦力时,可设某个方向)
②若m加速下滑呢?
③若用沿斜面向上(下)的力推m匀速运动呢?(M仍然静止)
④若用沿斜面向上(下)的力推m加速运动呢?(M仍然静止)
4.水平传送带长20m,以2m/s的速度匀速运动,一物体由静止放到传送带的一端,被传送带带到另一端,物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,问物体经过多长时间通过传送带?(g=10m/s2)
讨论:若传送带倾斜呢?
5.如图所示,在水平桌面上有一质量为2kg的小物体,受平行于桌面沿x方向的恒力F=8N作用,正沿x轴正方向运动。若从物体通过坐标原点时开始计时,速度为零之前,其位移与时间的关系为x=12t-3t2。(1)求t=1s时,物体速度的大小和方向。(2)从计时开始经过多长时间,小物体再次经过坐标原点?
6.如图4,A、B叠放在水平桌面上,水平外力F拉物体A时,①A、B都未动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?②A匀速运动,B不动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?③A以加速度a做匀加速运动,B不动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?④A、B都向左做匀速运动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?⑤A、B都向左做加速度为a的匀加速运动,则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?⑥A、B间有相对滑动,A 的加速度为a1,B也向左运动,加速度为a2,(a1>a2)则A、B之间的摩擦力f1=?B与地之间的摩擦力f2=?
 
7.如图5所示,木块A、B静止叠放在光滑水平面上,A的质量为m,B的质量为2m.现施水平力F拉B,A、B刚好不发生相对滑动,一起沿水平面运动.若改用水平力F′拉A,使A、B也保持相对静止,一起沿水平面运动,则F′不得超过(  B  )
A.2F B.F/2
C.3F D.F/3
①分两种情况考虑:第一种情况,水平力F拉B时,A、B刚好不发生相对滑动,什么意思? 
②对A、B整体:F=(m+2m)a(整体法)
对A: fm=ma=F/3(隔离法)
③第二种情况,将F′作用在A上,对B:fm=2m a′(B能与A一起运动,而A、B不发生相对滑动)(隔离法)
④对A、B整体:F′=(m+2m)a′
⑤“刚好不发生相对滑动”是临界状态。
8.如图6,m=4kg的小球挂在小车后壁上,细线与竖直方向成370角。求下列两种情况下,细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力:(1)小车以a=g向右加速运动,(2)小车以a=g向右减速运动。
①小车静止或匀速运动,小球受力情况如何?
②小车向右加速运动,小球受力情况如何?(后壁对小球的弹力永远存在)
③小车向右减速运动,小球受力情况如何?(有可能后壁对小球的弹力为零)
④小车的加速度过大,小球会“飘”起来(找临界情况)
9.如图7质量为m 的木块放在倾角为θ的光滑斜面上,当斜面沿水平方向向左做匀加速运动而木块与斜面保持静止时(   )
A.木块所受的弹力大小为mg/cosθ
B.木块所受的弹力大小为mgcosθ
C.木块的加速度为gtanθ
D.木块的加速度为gsinθ
 
10.如图8所示,放在光滑水平桌面上的物体m2,通过穿过定滑轮的绳和吊在桌面上的物体m1相连.释放后系统加速度的大小为a1.如果取走m1,用大小等于m1所受重力的力F向下拉绳,m2的加速度为a2.则(不计滑轮摩擦及绳的质量) ( )
  A.a1=a2  B.a1<a2  C.a1>a2  D.a2 = a1/2  
   
 
①m1拉m2时,分别隔离分析m1和m2,它们有共同的什么量(大小)?
②绳子的拉力T= m1g吗?
③m1在下降时,m1是超重还是失重?m2呢?
④若用F=m1g拉m2,m2的加速度如何求?
11.质量为50kg的人站在放电梯内的磅秤上,下列电梯的运动情况磅秤的读数分别为多少?①静止②以1m/s的速度匀速上升③以12m/s的速度匀速上升④以20m/s的速度匀速下降⑤以1m/s2的加速度加速上升⑥以1m/s2的加速度减速上升⑦以1m/s2的加速度加速下降(失重)⑧以1m/s2的加速度减速下降(超重)
12.杂技“顶杆”表演,一人站在地上,肩上扛一质量M的杆,当杆上一质量为m,以加速度a加速下滑时,杆对人“底人”的压力为多大?
①若杆上的人匀速下滑,“底人”对地面的压力是多大?
②若杆上的人以加速度a加速上爬,“底人”对地面的压力是多大?
13.举重运动员在地面上能举起120kg的重物,而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物,求升降机运动的加速度.若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中,此运动员能举起质量多大的重物?(g取10m/s2)
【练习】
1.如图9所示,是电梯上升的v~t图线,若电梯的质量为100kg,则承受电梯的钢绳受到的拉力在0~2s之间、2~6s之间、6~9s之间分别为多大?(g取10m/s2)
 
 
2.如图10所示,在一升降机中,物体A置于斜面上,当升降机处于静止状态时,物体A恰好静止不动,若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时,以下关于物体受力的说法中正确的是( ) 
A.物体仍然相对斜面静止,物体所受的各个力均不变
B.因物体处于失重状态,所以物体不受任何力作用
C.因物体处于失重状态,所以物体所受重力变为零,其它力不变
D.物体处于失重状态,物体除了受到的重力不变以外,不受其它力的作用
3.如图11所示,滑轮的质量不计,已知三个物体的质量关系是:m1=m2+m3,这时弹簧秤的读数为T.若把物体m2从右边移到左边的物体m1上,弹簧秤的读数T将( )
 
 
A.增大B.减小 C.不变 D.无法判断
4.金属小筒的下部有一个小孔A,当筒内盛水时,水会从小孔中流出,如果让装满水的小筒从高处自由下落,不计空气阻力,则在小筒自由下落的过程中(   )
A.水继续以相同的速度从小孔中喷出 B.水不再从小孔中喷出
C.水将以较小的速度从小孔中喷出   D.水将以更大的速度从小孔中喷出
5.一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为T,有一个体重为G的运动员要沿这根绳子从高处竖直滑下.若G>T,要使下滑时绳子不断,则运动员应该()
A.以较大的加速度加速下滑 B.以较大的速度匀速下滑
C.以较小的速度匀速下滑   D.以较小的加速度减速下滑
6.在以4m/s2的加速度匀加速上升的电梯内,分别用天平和弹簧秤称量一个质量10kg的物体(g取10m/s2),则( )
A.天平的示数为10kg B.天平的示数为14kg
C.弹簧秤的示数为100N   D.弹簧秤的示数为140N
7.如图12所示,质量为M的框架放在水平地面上,一根轻质弹簧的上端固定在框架上,下端拴着一个质量为m的小球,在小球上下振动时,框架始终没有跳起地面.当框架对地面压力为零的瞬间,小球加速度的大小为(  )
 
 
A.g   B.(M-m)/g C.0  D.(M+m)/g
 
4.5牛顿第三定律
教学目标
知识与能力
1.知道力的作用是相互的,知道作用力与反作用力的概念
2.理解牛顿第三定律的确切含义,会用它解决有关问题
3.会区分平衡力与作用力和反作用力
过程与方法
1.观察生活中的力的相互作用现象,思考力的相互作用的规律
2.通过实验探究力的相互规律
3.通过鼓励学生动手、大胆置疑、勇于探索,可提高学生自信心并养成科学思维习惯
情感态度与价值观
1.经历观察、实验、探究等学习活动,培养尊重客观事实、实事求实的科学态度
2.通过研究性学习,获得成功的喜悦,培养学好物理的信心
3.培养与人合作的团队精神
教学重点
1.知道力的作用是相互的,掌握作用力和反作用力
2.掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题
3.区别平衡力与作用力和反作用力
教学难点
区别平衡力与作用力和反作用力
教具
弹簧秤
教学过程
问题一:力的作用既然是相互的,那么两物体相互作用之间的关系如何?
①两个力的名称(作用力与反作用力)
②实验1:
一、 相互、同时、同一性
生活中的各种现象告诉我们,物体间的作用总是相互的,例如,用手敲击黑板的同时,手有痛的感觉,这说明手对黑板作用时,黑板对手也有作用.又如,用手拉弹簧的同时,也感觉到弹簧对手也有拉力作用,下面作一个实验,请同学们注意观察小车运动情况.
[]将两小车用一根短细绳连接.同时在其中间夹一个压缩了的弹簧,让它们都静止在桌面上如图3-10所示,现烧断连接两小车的细绳,两小车同时向两边运动.且距离几乎相等.
生活中的现象和实验都告诉我们力的作用总是相互的,即甲对乙有作用力的同时,乙对甲也有力的作用,我们把其中一个力称为作用力,另一个力就叫做反作用力.
二.牛顿第三定律
1.作用力与反作用存在什么关系呢?请同学们看下面实验
[实验2]将弹簧秤A和B按图3-11方式连接,用手拉弹簧秤A,请同学观察A、B弹簧秤读数(结论:大小相等)加大力拉A,再请同学观察A、B弹簧秤的读数(结论:相等)这说明:作用力与反作用力大小总是相等的.分析弹簧秤B受A的拉力方向向右、而弹簧秤A受B的拉力方向向左,说明作用力与反作用方向相反,再看A所受力与B所受力在一条直线上.
 
 
 
 
 
2.牛顿第三定律的内容:
综上分析,说明作用力与反作用力总是大小相等方向相反,作用在一条直线上,这便是牛顿第三定律
两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等方向相反,作用在一条直线上.
3.作用力与反作用力之间还有别的特征吗?
(1)当弹簧秤A对弹簧秤B无作用力时,我们观察到弹簧B对A也无作用力,说明了作用力与反作用力同时存在,同时消失.
(2)[实验3]将两个条形磁体放在小车上如图3-12所示,先用手按住小车,然后放手A小车和B小车同时向两边运动,说明A小车上磁铁给B小车磁铁斥力,B小车磁铁给A小车磁铁以斥力,与实验2联系起来共同考虑,说明作用力是弹力,反作用力也是弹力,当作用力是磁力,反作用力也是磁力,请大家思考,当作用力是摩擦力时,反作用力是什么力(摩擦力)作用力是重力时,反作用力是什么力(重力),这说明作用力与反作用力是性质相同的力.利用这个性质,可对物体进行受力分析,例如在桌面上向右运动的物体,受到桌面给它向左的滑动摩擦力,由牛顿第三定律及作用力与反作用力同时性、同性质可断定,桌面一定受到物体给桌面的方向向右的大小与桌面给物体的滑动摩擦力相等的一个滑动摩擦力.
  
图3-12
三.平衡力、作用力和反作用力的异同点
一对平衡力和一对作用力与反作用力,虽然都是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,但是它们有以下不同之处.
(1)平衡力是作用在同一个物体上(即处于平衡的研究对象上),而作用力与反作用力是两物体相互作用在对方上,它们对相互产生的效果不能抵消,更谈不上平衡.
(2)对二力平衡中的两个力,性质可以不同,如桌面上的物体受到重力及桌面给它的弹力,而作用力与反作用力是性质相同的力.
(3)二力平衡中的两个力.若其中一个消失,另一个力不一定消失,而作用力与反作用力是同时产生,同时消失,不分主动被动,不分先后.
总结、扩展
牛顿第三定律揭示了力的作用的相互性,即两个相互作用的物体之间必然同时存在一对作用力与反作用力,这两个物体互为施力物体和受力物体,由于人们生活中的直觉错误和对牛顿第三定律及作用力与反作用力性质认识不清,出现了错误认识.
(1)拔河比赛中,甲队胜了乙队,人们往往认为甲队给乙队的力大于乙给甲的力,这是错误的,实际上甲队给乙队的力与乙队给甲队的力是一对作用力与反作用力,它们是大小相等方向相反的,甲队胜乙队的原因,是甲队给乙队的大于乙队所受到的摩擦力,所以拔河比赛中要取胜的一个重要因素,是增大本队所受的摩擦力.
(2)用手压弹簧,手先给弹簧一个作用力,弹簧形变后给手一个弹力,直觉上看似乎很有道理,其实是错误的,手给弹簧的压力与弹簧给手的弹力是一对作用力与反作用力,它们应是同时产生,没有先后之分的,有了压力的同时,一定有弹力,出现弹力的同时一定受到了压力.
 
 
 
一对作用力和反作用力 一对平衡力
作用对象 分别作用在两个不同物体上,不能合成也不能平衡 同一个物体上,合力为零
作用时间 一定同时产生,同时变化、同时消失 没有确定关系
作用性质 一定是同种性质的力 没有确定关系
大小关系 大小相等 大小相等
方向关系 方向相反 方向相反
共同点 大小相等、方向相反,在同一条直线上
 
4.6用牛顿定律解决问题(一)
教学目标
(一)知识与技能
1、进一步学习分析物体的受力情况,并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动力学问题的基本思路方法。
3、学会如何从牛顿运动定律入手求解有关物体运动状态参量。
4、学会根据物体运动状态参量的变化求解有关物体的受力情况。
(二)过程与方法
1、培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力。
2、帮助学生提高信息收集和处理能力,分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。
3、帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题解题规律的能力。
4、让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用。
(三)情感、态度与价值观
1、利用我国的高科技成果激发学生的求知欲及学习兴趣。
2、培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。
3、初步培养学生合作交流的愿望,能主动与他人合作的团队精神,敢于提出与别人不同的见解,也勇于放弃或修正自己的错误观点。
教学重点
用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法
教学难点
正确分析受力并恰当地运用正交分解法
教学方法
创设情景一一导入课题一一实例分析一-实践体验一一交流总结
教学用具:
投影仪、多媒体等
教学过程
(一)引入新课
教师活动:利用多媒体投影播放“神州” 5号飞船的升空及准确定点回收情景的实况录像资料,教师提出问题,引导启发学生初步讨论。
学生活动:观看录像,思考老师所提问题,在教师的引导下初步讨论。
点评:通过实际问题的分析激发学生探索的兴趣。
教师活动:提出两个问题让大家思考讨论:
l、我国科技工作者能准确地预测火箭的变轨,卫星的着落点,他们靠的是什么?
2、利用我们已有的知识是否也能研究类似的较为简单的问题?
学生活动:学生思考讨论、阅读教材并回答:牛顿第二定律确定了力和运动的关系,使
我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来,从受力情况确定出物体的运动情况。
点评:趁热打铁,设置疑问,激发学生将新问题与所学知识联系挂钩。
教师活动:限于目前的知识水平,我们还不能直接研究上述问题,但我们可以本着由易到难的原则,从最简单的例子入手去探讨运动和力的关系问题的求解思路。下面我们就来学习有关知识。
点评:充分利用新时期的高科技成果展示自然科学规律的巨大魅力,同时激发学生的爱国热情和奋发学习探索的精神。
(二)进行新课
1、从受力确定运动情况
教师活动:投影展示例题1 并布置学生审题:一个静止在水平地面上的物体,质量是 2kg,在 6.4N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4.2N。求物体在4s末的速度和4s内的位移。
问:l、本题研究对象是谁?它共受几个力的作用?物体所受的合力沿什么方向?大小是多少?
2、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?
3、FN和G在竖直方向上,它们有什么关系?
学生活动:学生思考讨论后作答,并进一步判定:物体所受的合力水平向右,根据牛顿第二定律其加速度一定水平向右,因此物体向右做匀加速直线运动。
FN和G在竖直方向上,大小相等、方向相反,是一对平衡力。
借机让学生对平衡力和作用力与反作用力进行比较鉴别。
点评:通过分析实例,培养学生分析探索和寻找物理量之间的关系,发现浅层次规律的能力,运用物理语言的能力。
教师活动: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?
学生活动:学生讨论并形成一致意见:已知受力求运动学情况。
点评:培养学生敏锐观察并总结的能力。
教师活动:要求学生在分析的基础上,画出受力分析图,并完整列出解答过程,提醒学生写明依据并与投影答案相对照。
学生活动:学生计算,交流合作,找出不完善的地方予以改正。
点评:培养学生书面表述清楚物理问题的能力。
教师活动:如果已知物体的运动情况,根据运动学公式求出物体的加速度,就可以根据牛顿第二定律确定物体所受的外力,这是动力学所要解决的另一类问题。
2、从运动情况确定受力
教师活动:投影展示例2并布置学生审题:一个滑雪的人质量是 75 kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°。在 t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)
问:本题属于那类力学问题?人共受几个力的作用?各力方向如何?它们之中哪个力是待求量?哪个力实际上是己知的?待求力是谁?物体所受的合
力沿什么方向?
学生活动:学生分小组思考讨论,小组代表回答解题思路,描述物体受力情况。该题为已知受力求运动,合力沿运动方向,动力实际上是已知的。
点评:通过分析实例,培养学生分析探索和寻找物理量之间的关系,发现浅层次规律的能力,运用物理语言表述物理问题的能力。
教师活动:提问题:本题中物体受力方向较为复杂,物体沿斜面方向匀加速下滑,我们应当如何建立坐标系求合力?
学生活动:学生分小组继续思考讨论,然后作出正确选择:沿平行于斜面和垂直于斜面分别建立坐标系的x轴和y轴,使合力的方向落在x轴的正方向上,然后求合力比较方便。
点评:引导学生仿照前4.3中例题2中的方法建立坐标系求合力。温故知新,相关知识及时记忆、整理和分析。
教师活动:让学生口述解答步骤,教师板演解答过程,并提示学生注重代数式的运算,必要时再代入数值。
学生活动:顺应解题思路,联系力的分解知识,讨论交流,思维碰撞。
点评:培养学生养成规范做题的良好习惯.
教师活动:问题:
l、上述两个例题在解题方法上有什么相同和不同之处?
2、在例2中,为什么要建立平面直角坐标系?
3、在运动学公式中通常是以v0为正方向的,但在利用牛顿第二定律列方程时,选什么方向为正方向较为方便?
努力启发引导学生发现异同。
学生活动:学生思考讨论,交流合作,推举学生回答,并相互补充:
l、两题都需画受力图,都要利用牛顿第二定律和运动学公式,画受力图是重要的解题步骤。不同之处是例1先用牛顿第二定律求加速度,而例2先用运动学公式求加速度。
2、例2中物体受力方向较为复杂,建立平面直角坐标系后,就可以用G1和G2代替G,使解题方便。
3、因为加速度的方向就是物体所受合外力的方向,所以以加速度的方向为正方向,会给分析问题带来很大方便。
点评:培养学生观察、思考、辨析、归纳综合的能力。
教师活动:出示课堂练习(见实例探究),适当加入学生讨论。检查练习结果并予以评价矫正。
学生活动:完成练习,汇报讨论。
点评:在实际应用中锻炼能力。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结
和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,计学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
力和运动的关系
1、一个物体放在光滑水平面上,初速为零,先对物体施加一向东的恒力F,历时1秒,随即把此力改变为向西,大小不变,历时1秒钟,接着又把此力改为向东,大小不变,历时1秒钟,如此反复只改变力的方向,共历时1分钟,在此1分钟内
A.物体时而向东运动,时而向西运动,在1分钟末静止于初始位置之东
B.物体时而向东运动,时而向西运动,在1分钟末静止于初始位置
C.物体时而向东运动,时而向西运动,在1分钟末继续向东运动
D.物体一直向东运动,从不向西运动,在1分钟末静止于初始位置之东
牛顿运动定律的应用
2、用 30N的水平外力 F,拉一静止放在光滑的水平面上质量为 20kg的物体,力 F作用 3秒后消失,则第5秒末物体的速度和加速度分别是
A.v = 7.5 m/s,a = l.5m/s2   B.v = 4.5m/s,a = l.5m/s2 
C.v = 4.5 m/s,a = 0D.v = 7.5 m/s,a =0
3、质量是3kg的木块,原来在光滑水平面上运动,受到8N的阻力后,继续前进9 m速度减为原来的一半,则原来的速度是m/s,木块作匀减速运动,直到静止的时间是  s
4、质量是 5kg的物体,在水平恒为F=20N的作用下,从静止开始经过 2s速度达到 2m/s,则物体与水平面间的动摩擦因数是   。
5、用2N的水平拉力,正好使木块在水平地面上作匀速直线运动,现用4N的水平拉力使木块在 2s内速度从2 m/s增加 6m/s,则木块的质量是   .
6、质量为2 kg的物体,在8N的水平力作用下以10m/s的速度沿粗糙水平面做匀速直线运动,撤去拉力后4秒钟内物体的位移是多少米?
7、一个物体从10m长,5m高的斜面顶端自静止开始滑下,设物体与斜面间的动摩擦因数为0.2,求它滑到斜面底端所用的时间和末速度。
课余作业
1、课后完成课本91页“问题与练习”中的习题。
2、课后你能否用图表的形式具体总结一下两种动力学题目的基本解题思路?
点评:布置课外研究作业,发现规律,深入研究,进一步培养学生的归纳总结能力。
教学体会
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
附录1
教材分析
本章主要内容是牛顿运动定律的教学,而牛顿运动定律的运用这方面的知识不仅是本章的一个难点,也是力学中常用的主要方法之一。
本节课的主要任务是培养学生应用学过的知识去分析、解决实际问题,提高学生的综合运用能力,应该着重培养学生具体问题具体分析,以科学、严谨的态度对待实际问题,特别注意画受力图时,不要多画力,也不要少画力。
力的平衡知识是初中所学内容,在此应注意加强复习。“正交分解法”是非常实用的分解方法,可明确给学生提出。
请学生回答问题时,不必请一些成绩好的学生,也可以找一些中等程度的学生回答,在回答问题时暴露出的缺陷更有利于教学。
本节课的例题教学,应尽量使用多媒体或幻灯机,以使达到较好的效果。
附录2
学生分析
学生在前面已经学习了物体受力分析、牛顿运动定律、匀变速直线运动的有关规律、二力平衡及建立平面直角坐标系的有关知识,但由于本节课的综合程度较高,特别是对高一学生来说,他们一时不太适应,所以教师在选题时每个题中出现的难点一时不可过多,应循序渐进。解题时要规范学生的解题步骤,注意提醒学生每写一个式子,都必须有客观依据,必须从基本公式着手。式子中的每一项,甚至每一个“+”、“-”号,必须有根据,不可想当然,主观臆断。
由于题目分析过程中牵涉到的知识点比较多,在课堂上可放手让学生讨论、交流。
 
 
4.7用牛顿定律解决问题(二)
新课标要求
(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
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
1、创设情景——导入目标一一分析推理——归纳总结一一根据理论提出猜想——实验验证。
2、通过实例分析、强化训练,使学生能够更加熟练地运用牛顿运动定律解决问题。
教学用具:
多媒体、体重计、装满水的塑料瓶等。
教学过程
(一)引入新课
开门见山,阐明课题:这节课我们继续用牛顿运动定律解决问题。
(二)进行新课
教师活动:指导学生完成实验:
1、甲站在体重计上静止,乙说出体重计的示数。
提出问题:
2、甲突然下蹲时,体重计的示数是否变化?怎样变化?(乙说出示数的变化情况:变小)
3、甲突然站起时,体重计的示数是否变化?怎样变化?(乙说出示数的变化情况:变大)
学生活动:甲乙两位同学到讲台上,甲站在体重计上,乙观察体重计的示数并报给全班同学。
点评:由实验引入课题,激发学生的学习热情和求知欲。
教师活动:1、引导学生分析,物体保持静止或做匀速直线运动,其共同点是什么?(速度保持不变,就是状态不变)
2、给出平衡状态的概念。
学生活动:学生思考、交流、作答。
可能出现的答案:1、仅受重力和支持力,都是属于二力平衡。2、速度保持不变态的概念并让学生理解
点评:给出平衡状态的概念并让学生理解。
教师活动:提问学生:那么共点力作用下物体的平衡条件是什么?
和学生一起对答案进行评析。
学生活动:学生根据上面的实例和平衡状态的概念积极思考并回答:
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。
教师活动:教师让学生列举生活中物体处于平衡状态的实例。同时可列举例子: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?
教师和学生一起对答案进行评析,加深对平衡状态的理解。
教师引导过渡:平衡状态随处可见,因此研究它很有实际意义。引出下面的例题。
学生活动:学生观察思考列举实例,如桌上的书、吊着的电灯、做匀速直线运动的汽车等等。
点评:列举生活中物体处于平衡状态的实例,加深对平衡状态的理解。
教师活动: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。
教师帮助学生分析三角形理想化模型中:
1、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。
2、给出轻质直杆仅两端受力时的特点是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,不论其状态如何所受合外力一定为零。
上面的分析借助牛顿第二定律进行。
学生活动:学生讨论、交流解答。
点评:通过例题锻炼学生的受力分析能力和运用平衡条件解决实际问题的能力。
教师活动:将学生的解答进行投影并进行评判,总结出解决三力平衡问题时常用的方法;
1、合成法:任意两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反。
2、分解法(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。
3、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。
投影出示正确答案。就结果引导学生联系实际讨论。
学生活动:学生汇报讨论。
点评:培养学生一题多解和联系实际、具体问题具体分析的能力。
教师活动:投影:课后问题练习1、2。
学生活动:完成练习。
点评:在应用中加深对平衡条件的理解,熟练掌握处理三力平衡的方法。
教师活动:检查练习结果,进行评价和讨论。
学生活动:汇报讨论
教师活动:多媒体投影例题:人站在电梯中,人的质量为m。如果
①人随电梯以加速度a加速上升,人对地板的压力为多大?
②人以加速度a减速下降,这时人对地板的压力又是多大?
③人以加速度a加速向下运动,这时人对地板的压力多大?
④人随电梯以加速度 a减速上升,人对地板的压力为多大?
⑤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?
⑥人对地板的压力与人的运动方向有无关系?
学生活动:学生思考解答,教师提示学生合理的选取研究对象及解题步骤要规范。
点评:引导过渡,提出问题。进一步培养学生运用牛顿运动定律解决实际问题的能力。
教师活动:教师通过多媒体投影学生的解答.并与学生一起进行评价和讨论,并投影出正确答案.(注意根据牛顿第三定律转换研究对象求出待求作用力的反作用力后,做答时一定根据牛顿第三定律再转换回来。)
学生活动:汇报讨论。
教师活动:给出超重和失重概念,引导学生分析出发生超重、失重现象的条件。
学生活动:学生参与归纳和总结。
教师活动:提出问题:
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?
教师评析,并与学生一起归纳总结得出超重,失重的实质。
学生活动:学生作答。理解超重、失重的实质。
教师活动:实验验证
1、取一装满水的塑料瓶,在靠近底部的侧面打一小孔,当瓶做不同的运动时,请同学们仔细观察并作解释。
2、演示并分析:
①静止时我们看到小孔处水向外喷出,为什么?
②瓶做自由落体运动时,水不再向外喷出,这又是为什么?
教师请学生回答,并和学生一起评析。
③思考:如瓶竖直向上抛出,水会喷出吗?为什么?
④现在你能解释人站在台秤上,突然下蹲和站起时出现的现象了吗?
教师和学生共同评析。
学生活动:甲、乙两位同学到讲台上做演示实验。(以激发学生的学习兴趣,培养其动手能力)。学生根据所学知识思考交流并做汇报。
点评:实验验证,加深对失重的理解。
教师活动:出示课堂练习。
学生活动:完成练习。
教师活动:检查结果,进行评价和讨论。
点评: 在应用中加深对所学知识的理解并进行反馈矫正。培养学生的概括总结能力。
(三)课堂总结、点评
教师活动:教师指导学生总结本节所研究的内容。
学生活动:学生自己总结后作答,其他同学补充。
点评:培养学生概括总结能力。
(四)实例探究
超重、失重概念的应用
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<F<(M+m)g
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量,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
课余作业
1、课后完成课本94页“问题与练习”中的习题。
2、通过乘坐电梯等,了解和体验超重和失重。
3、通过因特网查询了解超重、失重在现代科技中的应用。
点评:布置课外研究作业,发现规律,深入研究,进一步培养学生的归纳总结能力。
教学体会
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
章节复习
教学目标
1、通过实验,探究加速度与质量、物体受力之间的关系。
2、理解牛顿运动定律,用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。
3、通过实验认识超重和失重。
4、认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。
复习重点
牛顿运动定律的应用
教学难点
牛顿运动定律的应用、受力分析。
教学方法
复习提问、讲练结合。
教学过程
(一)投影全章知识脉络,构建知识体系
 
(二)本章复习思路突破
Ⅰ物理思维方法
l、理想实验法:它是人们在思想中塑造的理想过程,是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要思想方法。“理想实验”不同于科学实验,它是在真实的科学实验的基础上,抓主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际过程作出更深层次的抽象思维过程。
惯性定律的得出,就是理想实验的一个重要结论。
2、控制变量法:这是物理学上常用的研究方法,在研究三个物理量之间的关系时,先让其中一个量不变,研究另外两个量之间的关系,最后总结三个量之间的关系。在研究牛顿第二定律,确定F、m、a三者关系时,就是采用的这种方法。
3、整体法:这是物理学上的一种常用的思维方法,整体法是把几个物体组成的系统作为一个整体来分析,隔离法是把系统中的某个物体单独拿出来研究。将两种方法相结合灵活运用,将有助于简便解题。
Ⅱ基本解题思路
应用牛顿运动定律解题的一般步骤
1、认真分析题意,明确已知条件和所求量。
2、选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的整体.同一题目,根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。
3、分析研究对象的受力情况和运动情况。
4、当研究对象所受的外力不在一条直线上时,如果物体只受两个力,可以用平行四边形定则求其合力;如果物体受力较多,一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力;如果物体做直线运动,一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。
5、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程,物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式,按代数和进行运算。
6、求解方程,检验结果,必要时对结果进行讨论。
(三)知识要点追踪
Ⅰ物体的受力分析
物体受力分析是力学知识中的基础,也是其重要内容。正确分析物体的受力情况,是研究力学问题的关键,是必须掌握的基本功。
对物体进行受力分析,主要依据力的概念,分析物体所受到的其他物体的作用。具体方法如下:
1、明确研究对象,即首先要确定要分析哪个物体的受力情况。
2、隔离分析:将研究对象从周围环境中隔离出来,分析周围物体对它都施加了哪些作用。
3、按一定顺序分析:先重力,后接触力(弹力、摩擦力)。其中重力是非接触力,容易遗漏,应先分析;弹力和摩擦力的有无要依据其产生的条件认真分析。
4、画好受力分析图。要按顺序检查受力分析是否全面,做到不“多力”也不“少力”。
Ⅱ动力学的两类基本问题
1、知道物体的受力情况确定物体的运动情况
2、知道物体的运动情况确定物体的受力情况
3、两类动力学问题的解题思路图解
 
 
 
 
 
 
 
注:我们遇到的问题中,物体受力情况一般不变,即受恒力作用,物体做匀变速直线运动,故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式,如
 等
(四)本章专题剖析
[例1]把一个质量是2kg的物块放在水平面上,用12 N的水平拉力使物体从静止开始运动,物块与水平面的动摩擦因数为0.2,物块运动2 s末撤去拉力,g取10m/s2.求:
(1)2s末物块的瞬时速度.
(2)此后物块在水平面上还能滑行的最大距离.
解析:(1)前2秒内,有F- f =ma1,f=μΝ,
FN=mg,则
 
(2)撤去F以后 
[例2]如图所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体受到大小为20 N,与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的加速度是多大?(g取10 m/s2)
 
解析:以物体为研究对象,其受力情况如图所示,建立平面直角坐标系把F沿两坐标轴方向分解,则两坐标轴上的合力分别为
 
物体沿水平方向加速运动,设加速度为a,则x轴方向上的加速度ax=a,y轴方向上物体没有运动,故ay=0,由牛顿第二定律得 
所以 
又由滑动摩擦力 
以上三式代入数据可解得  
物体的加速度a =0.58 m/s2
点评:当物体的受力情况较复杂时,根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系,利用正交分解法来解.
[例3]静止在水平地面上的物体的质量为2 kg,在水平恒力F推动下开始运动,4 s末它的速度达到4 m/s,此时将F撤去,又经6 s物体停下来,如果物体与地面的动摩擦因数不变,求F的大小.
解析:物体的整个运动过程分为两段,前4 s物体做匀加速运动,后6 s物体做匀减速运动.
前4 s内物体的加速度为
   ①
设摩擦力为Fμ,由牛顿第二定律得
 ②
后6 s内物体的加速度为
   ③
物体所受的摩擦力大小不变,由牛顿第二定律得
    ④
由②④可求得水平恒力F的大小为
 
小结:解决动力学问题时,受力分析是关键,对物体运动情况的分析同样重要,特别是像这类运动过程较复杂的问题,更应注意对运动过程的分析.
在分析物体的运动过程时,一定弄清整个运动过程中物体的加速度是否相同,若不同,必须分段处理,加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量.分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化,哪些力没发生变化.
[例4]如图所示,质量为2m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计.在已知水平推力F的作用下,A、B做加速运动.A对B的作用力为多大?
解析:取A、B整体为研究对象,其水平方向只受一个力F的作用
根据牛顿第二定律知:F=(2m+m)a
a=F/3m
取B为研究对象,其水平方向只受A的作用力F1,根据牛顿第二定律知:
F1=ma
故F1=F/3
点评:对连结体(多个相互关联的物体)问题,通常先取整体为研究对象,然后再根据要求的问题取某一个物体为研究对象.
(五)课堂练习
1、质量为2.0 kg的物体在9.8 N的水平拉力作用下,由静止开始沿光滑水平面运动后,0.5s时的速度是多大?若要使该物体由静止开始在1.0 s内运动5.0 m,则作用在物体上的水平拉力应多大?
2、质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动,如图所示的两条直线分别表示物体受到水平拉力作用和不受拉力作用的v-t图线.则图线b与上述的 状态相符.该物体所受到的拉力是 N. 
 
3、质量为m1和m¬2的两个物体,由静止从同一高度下落,运动中所受的空气阻力分别是F1和F2.如果发现质量为m1的物体先落地,那么
A. m1>m2  B. F1<F2 
C. F1/m1<F2/m2  D. F1/m1>F2/m2
4、如图所示,质量m=2 kg的物体与竖直墙壁间的动摩擦因数μ=0.5,物体受到一个跟水平方向成53°角的推力F作用后,可紧靠墙壁上下滑动,其加速度的大小为5 m/s2.(g取10 m/s2,sin3°=0.8,cos53°=0.6),求:
(1)若物体向上匀加速运动,推力F的大小是多少?
(2)若物体向下匀加速运动,推力F的大小是多少?
5、质量为m的物体在水平恒力F的作用下由静止开始沿水平面运动,经时间t后撤去外力F,物体又经时间2t后重新静止.求:
(1)物体所受阻力.
(2)物体发生的总位移.
参考答案:
1、 2.45m/s  20 N  
2、受F拉力作用  1.8 
3、C
4、(1)60N  (2)9.09N
5、(1)F/3  (2)F t 2/m
课余作业
复习本章内容,准备章节过关测试。
章节测试题
(时间 60分钟   满分 100分)
一、选择题(每小题4分,共40分)
1.下面关于惯性的说法中,正确的是 ()
A.运动速度大的物体比速度小的物体难以停下来,所以运动速度大的物体具有较大的惯性
B.物体受的力越大,要它停下来就越困难,所以物体受的推力越大,则惯性越大
C.物体的体积越大,惯性越大
D.物体含的物质越多,惯性越大
2.关于作用力与反作用力,下列说法中正确的有 ()
A.物体相互作用时,先有作用力,后有反作用力
B.作用力与反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,因而这二力平衡
C.作用力与反作用力可以是不同性质的力,例如,作用力是弹力,其反作用力可能是
摩擦力
D.作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上
3.在一种叫做“蹦极跳”的运动中,质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软的橡皮绳,从高处由静止开始下落1.5L时达到最低点,若不计空气阻力,则在弹性绳从原长达最低点的过程中,以下说法正确的是()
A.速度先减小后增大
B.加速度先减小后增大
C.速度先增大后减小
D.加速度先增大后减小
4.一物体向上抛出后,所受空气阻力大小不变,从它被抛出到落回原地的过程中 ()
A.上升时间大于下降时间
B.上升加速度大于下降加速度
C.上升阶段平均速度大于下降阶段平均速度
D.上升阶段平均速度小于下降阶段平均速度
5.下面哪一组单位属于国际单位制的基本单位()
A. m、N、kg B. kg、m/s2、s
C. m、kg、s D. m/s2、kg、N
6.质量为M的木块位于粗糙的水平面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为A.当
   拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a′,则 ()
A. a′=a B. a′<2a
C. a′>2a D. a′=2a
7.(2002年春上海大综试题)根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是 ()
A.人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在车厢的原来位置
B.人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
C.人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
D.人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳点的后方
8.如图所示,悬挂于小车里的小球偏离竖直方向θ角,则小车可能的运动情况是 ()
A.向右加速运动   B.向右减速运动  
C.向左加速运动 D.向左减速运动
9.如图所示为一光滑竖直圆槽,AP、BP、CP为通过最低点P与水
   平面分别成30°、45°、60°角的三个光滑斜面,与圆相交于A、
   B、C点.若一物体由静止分别从A、B、C滑至P点所需的时间
   为t1,t2,t3,则()
A.t1<t2<t3 B.t1>t2>t3
C.t1=t2=t3   D.t1=t2<t3
10.如图所示水平面上,质量为10 kg的物块A拴在一个被水平拉
伸的弹簧一端,弹簧的另一端固定在小车上,小车静止不动,弹簧对物块的弹力大小为
5 N时,物块处于静止状态,若小车以加速度a=1 m/s2沿水平地面向右加速运动时()
A.物块A相对小车仍静止
B.物块A受到的摩擦力将减小
C.物块A受到的摩擦力大小不变
D.物块A受到的弹力将增大
二、填空题(每题8分,共24分)
11.某火箭发射场正在进行某型号火箭的发射试验.该火箭起飞时质量为2.02×103 kg,起飞推力2.75×106 N,火箭发射塔高100 m,则该火箭起飞时的加速度大小为_______ m/s2;在火箭推动力不变的情况下,若不考虑空气阻力及火箭质量的变化,火箭起飞后,经_______s飞离火箭发射塔.(g=9.8 m/s2)
12.用一个力作用在A物体上产生的加速度为a1,作用于B物体上产生的加速度为a2,若将该力同时作用在A、B两物体上时,A、B的加速度为_______.
13.一辆小车在水平恒力F作用下,由静止开始在水平面上匀加速运动t1 s后撤去F,小车再经过t2 s停下.则小车加速阶段的位移s1与减速阶段的位移s2之比s1∶s2=______;小车牵引力F与所受的摩擦力Ff之比F∶Ff=______.
四、计算题(共36分)
14.(12分)质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少?(g=10 m/s2)
(1)升降机匀速上升;
(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升;
(3)升降机以5 m/s2的加速度匀加速下降.
15.(12分)质量为m的物体在水平恒力F的作用下由静止开始沿水平面运动,经时间t后撤去外力F,物体又经时间2t后重新静止.求:
(1)物体所受阻力.
(2)物体发生的总位移.
16.(12分)总质量为M的热气球由于故障在高空以速度v匀速竖直下降,为了阻止继续下降,在t=0时刻,从热气球中释放了一个质量为m的沙袋,不计空气阻力,经多长时间气球停止下降?这时沙袋的速度为多大?(沙袋尚未着地)
参考答案:
1.D2.D3.BC4.BC 5.C
6.C设阻力为f,依题意有F-Ff=Ma,2F-Ff=Ma′,由上述两式可得a′>2A. 
7.C8.AD9.C10.AC
11.1.35×103;0.385
12.a1a2/(a1+a2)
13.t1∶t2;F∶Ff=(t1+t2)∶t1
14.解析:人站在升降机中的体重计上受力情况.
(1)当升降机匀速上升时由牛顿第二定律得
F合=FN-G=0
所以,人受到的支持力FN=G=mg=60×10N=600N.根据牛顿第三定律,人对体重计的压力即体重计的示数为600N.
(2)当升降机以4 m/s2的加速度加速上升时,根据牛顿第二定律FN-G=ma,FN=G+ma=m(g+a)=60×(10+4)N=840N,此时体重计的示数为840N,大于人的重力600 N,人处于超重状态.
(3)当升降机以5 m/s2的加速度加速下降时,根据牛顿第二定律可得mg-FN=ma
 N=300 N,体重计的示数为300 N,小于
人本身的重力,人处于失重状态.
15.解析:有F作用时,物体做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得F-f=ma1 ①
t时刻速度为v=a1t  ②
撤去F后,物体做匀减速直线运动,
有f=ma2③
v=2a2t  ④
联立①、②、③、④式可求得   f=F/3,v=2Ft/3m,
物体前后两段的平均速度    
总位移x= •3t=Ft2/m. 
16.解析:设气球受的空气浮力为F,它匀速下降时有F=Mg ①
丢掉质量为m的沙袋后,气球所受的浮力不变,气球向下做匀减速运动,其加速度为a,
由牛顿第二定律得 F-(M-m)g=(M-m)a ②
由①②可求得   ③
气球速度减小到零所用的时间为    ④
沙袋离开气球后以重力加速度向下做匀加速运动,气球速度为零时沙袋的速度为
 
 

本文标题:高一物理教案下册 原文链接:http://www.smbfz.com/article/28.html

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