第四章 牛顿运动定律 4.7 用牛顿运动定律解决问题（二） ★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
5. 培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。 6. 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
7. 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。
8. 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。
★教学过程
一、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a?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？
F合知当m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。 二、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。
G
B
θ O A
F1cos??F2F1sin??GA
F1 θ F1Y
例2、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。
三、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3、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
N G 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：N?mg
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
N N?mg?ma?N?ma?mg?mg
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
G N?mg?ma?N?ma?mg?mg
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 N G ④⑤两题加速度方向均向下，合外力向下，于是有mg?N?ma?N?mg?ma?mg 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。大家可以看实验视频 观察实验视频
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