第二课时  物体运动状态的改变

【教学目标】

一、知识教学点

1．了解力的两个作用效果，使物体发生形变；使物体运动状态发生改变．

2．掌握物体运动状态的改变是指物体速度大小和速度方向的改变．

3．物体的受力，物体的质量是使物体运动状态改变的两个因素．

二、能力训练点

培养学生观察现象，动手实验并从中总结物理规律的能力．

三、德育渗透点

建立正确的认识论观点，透过现象看本质的思维方法与能力，正确认识客观事物．

四、美育渗透点

通过学习本节内容，使学生了解看问题，不能只看表面现象，体会到物理学中推理过程的逻辑美．

【教学方法】

对本节的内容建议以演示实验和师生共同讨论来阐述运动状态的变化及产生变化的原因．

【教学重点】

决定物体运动状态改变的两个因素：物体所受的外力和物体本身的质量．

【教学难点】

物体运动状态改变的其中一种形式：物体速度方向的改变．

物体运动状态改变的难易程度与物体运动改变的难易是一回事吗?

【教学过程】

明确目标

重点掌握决定物体运动状态改变的两个因素：物体的受力和物体的质量．

整体感知

力的效果除了使物体形变外，还可以使物体运动状态发生改变，在相同质量的情况下，力越大，运动状态越容易改变．物体的质量也决定了物体运动状态改变的难易程度，质量大重点、难点的学习与目标完成过程

牛顿第一定律及前面所学的知识告诉我们力的作用效果有两种，一种是使物体发生形变，另一种效果是使物体运动状态发生改变，所谓物体运动状态的改变是指物体速度大小改变了，或者物体速度方向改变了，或者速度大小，方向都改变了．物体运动状态的改变与哪些因素有关呢，即什么因素能决定物体运动状态的改变程度呢，我们通过一些实验分析来进行总结：

［实验］1．静止在桌上的小车，用力一推，小车开始运动，速度大小改变．

2．手抓住带细线的小球，用力使其在空中作圆周运动，速度方向改变．

3．使小球沿桌面滚下，在空中小球速度大小、方向都改变．

通过第二章的学习，使我们知道，速度大小改变，是因为有了加速度，而速度方向的改变，同样是因为有加速度，因此加速度是使物体发生运动状态改变的原因．那么，产生加速度的原因是什么呢?即物体运动状态改变的原因是什么呢?

［实验］1．将如图3－3所示的实验装置放到多媒体投影仪上演示：观察实验（使弹簧秤的读数慢慢增加）可知，要使静止在粗糙的水平面上的物体开始运动，必须有外力作用，而且这个外力必须大于物体与桌面的最大静摩擦力，物体才能改变它的运动状态，如果将所加外力撤去，物体在摩擦力的作用下又改变其运动状态，减速直至停止．

图3－3

［实验］2．如图3－4所示，将一带细线小球拴在光滑平板的钉子上让小球绕钉子做速度大小不变的圆周运动，小球的速度方向不断改变，此时细绳上有拉力，（可通过用手使小球作圆周运动来感觉这个拉力），正是这个拉力，改变了小球运动的方向，使小球的运动状态发生了改变，可见力是改变物体运动状态的原因，物体运动状态改变时，物体具备加速度，因此力是使物体产生加速度的原因，生活中力使物体产生加速度从而使物体运动状态发生了改变的例子很多，例如汽车开动时，牵引力使汽车从静止变为运动，汽车刹车，由于阻力作用，使汽车从运动变成逐渐减速至停下等等．

图3－4

力使物体运动状态发生改变，除此以外还有什么因素能影响物体运动状态的改变呢?

［演示实验］在桌面让乒乓球和铅球以相同的速度运动，然后用二相同纸片分别去挡乒乓球，铅球．观察实验，发现纸片挡住了乒乓球，却未挡住铅球．

实验说明，在相同力的情况下，乒乓球运动状态容易改变（被挡停下）而铅球的运动状态不易发生改变（虽挡未停），究其原因，铅球的质量大于乒乓球的质量，所以，质量是影响物体运动状态改变的原因之一，质量大的物体惯性大，运动状态难改变（例如铅球）质量小的物体惯性小，产生的加速度大，运动状态容易改变．

理论研究指出，质量是物体惯性大小的惟一量度，在生产、生活中经常会遇到利用和防止惯性的问题，往往加大或减少物体的质量来达到利用与防止的目的，如：水泵往往固定在大地上，增大其质量，使水泵运动状态难改变．又如，歼击机为了在战斗中灵活自如，往往抛掉副箱以减轻质量．

总结拓展

物体运动状态改变即产生了加速度，力是使物体运动状态改变的原因，故力是产生加速度的原因，质量是影响物体运动状态变化的另一因素，质量大的物体惯性大，运动状态难改变，即产生的加速度小．质量是物体惯性大小的惟一量度．

需要指出的是，物体运动状态变化是一个过程，考虑的是某一瞬间与接下来的另一瞬间物体运动状态是否相同，若相同，运动状态没变化，否则运动状态就发生了变化．基于这一点，竖直上抛到最高点的物体虽然此瞬间速度为零，但因为加速度（即力）的原因，下一瞬间，速度不为零，因此物体在此位置时运动状态亦处在变化之中．

【板书设计】

一、物体运动状态的改变

1．物体运动速度大小的改变

2．物体运动速度方向的改变

二、力是物体产生加速度的原因

1．力是物体运动状态发生改变的原因

2．物体运动状态改变是物体具有了加速度

3．力是使物体产生加速度的原因

三、质量是物体惯性的大小的量度

1．不同质量的物体，运动状态改变的难易程度不同，质量是影响物体加速度的原因．

2．质量是物体惯性大小的量度．

3．物体惯性在实际中的应用及防止．

十、背景知识与课外阅读

用“相对运动”巧解习题

物体在同一直线上运动，并且运动的物体间存在某种联系，是高中物理最常见的一类习题，在处理这类习题时，如果采用“相对运动”的知识，不但可以简化运动的描述而且能简化解题过程，因而用“相对运动”知识解题是一种必要的和有效的方法值得推广．

【例1】火车以速度 向前行驶，司机突然发现在前方同一轨道上距车s处另有一火车，正沿相同的方向以较小的速度 做匀速运动，于是司机立即刹车，使车做匀减速运动，其加速度大小为a，要使两车不相撞，则a应满足什么条件?

解析相对初速度 ＝ － ，相对末速度 ＝0，相对加速度 ＝a，相对位移 ≤s

因为 所以 ＝－2 解得 即a≥ 即a≥

【例2】如图3－5所示，ab和cd两棒长度均为L，b端和c端相距s，当悬挂ab棒的细线烧断的同时，将cd棒以初速 竖直上抛，求：（1）从开始运动到两棒相遇所用的时间?

图3－5

（2）从相遇到分开所用的时间?

解析（1）相对初速度 ＝ ，相对加速度a＝g－g＝0，即ab相对cd做 的匀速直线运动，所以从开始运动到两棒相遇，相对位移为s，所以用时为 ＝s／ ．

（2）从相遇到分开两棒的相对位移为2L，所以所用时间为 ＝2L／ ．

十一、随堂练习

1．在下列状态中，物体的运动状态一定发生变化的是

A．物体的位置不断变化

B．物体的位置不断增加

C．物体在做速度大小不变的圆周运动

D．物体作空气阻力不计的落体运动

2．下列关于物体惯性的大小的说法中，正确的是

A．在相等的力的作用下，不容易改变运动状态的物体惯性大

B．速度大的物体要使它停下来不容易，所以速度大的物体惯性大

C．物体所受的力越小，越不容易改变运动状态，所以受力小的物体惯性小

D．质量大的物体，不容易改变运动状态因而质量大的物体惯性大．

3．下列叙述的各种情况中，物体运动状态不发生变化的有

A．用细绳悬吊一物体在竖直面内来回摆动，当物体摆至最高点时

B．静止在加速行驶的汽车车厢里的木箱

C．不停地地行进在摩擦力不计的水平冰面上的物体

D．站在匀速上升的电梯中的人

4．关于力和运动的关系，下列说法正确的是（）

A．力是维持物体运动的条件，同一物体所受力越大，它的速度越大

B．作用在物体上的力消失以后，物体运动的速度将不断减小

C．放在水平桌面上的物体保持静止，是由于物体受到二力平衡

D．物体的运动状态发生了变化是与作用在物体上的外力分不开的

5．从行驶的汽车上跳下来容易（）

A．向汽车的行驶方向跌倒B．向汽车行驶的反方向跌倒

C．向汽车右侧跌倒D．向汽车左侧跌倒

6．下列几种说法，正确的是（）

A．运动得快的物体不容易停下来，是因为运动越快，惯性越大

B．小球由于重力作用而自由下落，它的惯性不存在了

C．把一个物体竖直上抛，在抛出后能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的惯性推力

D．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故

答案：1．CD2．AD3．CD4．CD5．A6．D

第三课时  牛顿第二定律

【教学目标】

一、知识教学点

1．在实验的基础上得出牛顿第二定律

2．掌握公式、物理量的意义

3．学习、应用牛顿第二定律应注意的问题

二、能力训练点

1．学生分组实验总结牛顿第二定律，对真理进行再发现，培养学生进行实验研究、总结规律，不断创新的能力．

2．初步掌握实验研究中的控制变量法．

三、德育渗透点

通过对实验误差处理、控制变量的学习，培养学生尊重事实，实事求是的美德．

四、美育渗透点

通过学生分组实验，让学生亲手操作，来体会科学研究，提高欣赏美与创造美的能力．

【教学方法】

1．以分组实验的方法，让学生带着问题去研究．

2．归纳总结，形成规律性认识．

【教学重点】

成功地完成分组实验，总结出牛顿第二定律．并掌握牛顿第二定律的初步应用．

【教学难点】

1．物理公式在确定物理量的数量关系的同时也确定了物理量的单位关系．

2．从牛顿第二定律可知，无论怎么小的力都可以使物体产生加速度，可是当用力推一个停在地面上的较大的物体时，却推不动，这是什么原因呢?这与牛顿第二定律的外延有无矛盾呢?

【教学过程】

明确目标

通过分组实验，总结牛顿第二定律，讲解学习牛顿第二定律应用时的注意事项，并掌握注意事项，会应用牛顿第二定律解题．

整体感知

通过实验，得出牛顿第二定律中a∝F，a∝ ，讲解后得出牛顿第二定律F＝ma，在应用牛顿第二定律时应注意力与加速度同时性，三个物理量单位的统一性，加速度与力的矢量性及公式适应于惯性参照系．

重点、难点的学习及目标完成过程

牛顿第一定律告诉我们：力是改变物体运动状态即产生加速度的原因．另外，质量对物体运动状态改变（产生加速度）也起影响作用，那么，力，加速度，质量之间有无某种定量的关系呢?这节课，我们来研究这个问题．

1．加速度和力的关系

［实验］，在研究加速度和力的关系时，要先排除质量对加速度的影响，为控制变量，同学们桌上的小车，两辆车的质量是相同的，请同学们按我在黑板上画的图（图3－6）将实验器材装配好，准备做实验．

图3－6

［实验1］

打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，小车走过一段距离后关上夹子，让两车停下，用直尺量出两小车走过的位移 ， ，读出砝码盘中两小车所受的力，从数据中精确感受力与位移的数量关系，启发学生得出s＝ a 公式，从而推导出在时间t相同情况下，力与加速度成正比（强调力只产生加速度，而a与s成正比，故借助比较小车位移来比较小车的加速度．）

同学们研究表明，对质量相同的物体来说物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，由同学写出 ∶ ＝ ∶     或a∝F

2．加速度和质量的关系

［实验］还用前面装置，在砝码盘上放上相同砝码（提问：为什么这样做?控制变量使力相等）在一小车上加上砝码，使两小车质量不同，重做上面的实验，测出位移和质量，得出小车通过位移与它们的质量成反比，再根据公式s＝ a ，得出加速度与质量成反比，即

∶ ＝ ∶

3．牛顿第二定律

总结上面的结果，得出牛顿第二定律，即物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向与力的方向相同．

A∝

上述比例式要改写成等式，必须加上比例常数，得k＝kma，选择国际单位制，力的单位用牛顿，质量的单位用千克，加速度单位用米／ ，则k＝1，上式则简化为F＝ma，可见，物理公式在确定物理量数量关系的同时，也确定了物理量间的单位关系．

请同学们想想，若把上述实验中的小车，改为滑块，则摩擦力的影响就不能忽略，小车将受到拉力及摩擦力的作用，于是牛顿第二定律的另一种表述为：物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合力的方向相同，写成数学表达式为 ＝ma

下面对牛顿第二定律进一步讨论

（1）注意统一性：定律中的三个物理量的单位必须统一用国际单位制中的单位，即力用N为单位，质量用kg为单位，加速度用m／ 为单位

（2）注意矢量性：加速度方向始终和引起这个加速度的外力一致．

（3）注意同时性：加速度和合外力的关系具有同时性，是瞬时对应的关系，有外力，才有加速度，外力不变，加速度不变，外力随时间改变，加速度也随时间改变，外力停止作用，加速度随即消失．

（4）注意独立性：每个外力对应于一个加速度，合外力对应于合加速度．

（5）注意参照系：牛顿第二定律适用于惯性参照系．

分组讨论疑点并引导得出结论．

（四）总结、扩展

牛顿第一定律确定了力的涵义，指出力是改变物体运动状态的原因，牛顿第二定律则描述出力是怎样改变物体运动状态的即力与物体加速度成正比，物体加速度方向与力的方向相同．

【板书设计】

三、牛顿第二定律

一、质量一定时，物体加速度与外力成正比， ∶ ＝ ∶

二、外力一定时，物体加速度与质量成反比， ∶ ＝ ∶

三、牛顿第二定律

1．牛顿第二定律表达：物体加速度跟作用力成正比，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a＝

2．牛顿第二定律另一种表述：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合力的方向相同．

数学表达式为a＝

3．学习牛顿第二定律应注意的问题：

统一性、矢量性、同时性、独立性及适用于惯性参照系．

【背景知识与课外阅读】

牛顿第二定律的拓展公式及运用

1．拓展公式的推导

设有两个质量为 ， 的物体，分别受到外力 、 的作用，相互间的作用力为 和 ，加速度为 、 则：

∴  ＋ ＋ ＋ ＝ ＋

式中 ＋ 是两物体所受外力的矢量和，记∑F．由牛顿第三定律： ＝－ ．故有：

∑F＝ ＋ ，可以证明上式可以推广到有多个物体的情形，于是我们得到结论：

∑F＝ ＋ ＋…这就是牛顿第二定律的拓展公式．

2．拓展公式的运用

牛顿第二定律的拓展公式，由于不涉及系统的内力，因而可以很方便地用来处理不涉及内力的连接体运动问题．

（1）求解物体的受力情况

【例1】  如图3－7，A是电磁铁，B是质量为m的铁片，C是胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为M，整个装置用轻绳悬于O点，当给电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳的拉力大小为    （    ）

A．F＝Mg    B．Mg＜F＜（M＋m）g

C．F＝（M＋m）g    D．F＞（M＋m）g

图3－7

解析A、B、C组成的系统，所受的外力是轻绳的拉力和它们的重力，当铁片被吸引上升的过程中存在向上的加速度，故F－（M＋m）g＝ma

∴  F＞（M＋m）g    选D．

（2）求解物体运动情况

【例2】  如图3－8所示为一内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内环的半径为R（比细管的半径大得多）在管中有两个直径与细管内径相同的小球（可视为质点）A球的质量为 ，B球的质量为 ，它们沿环形管顺时针运动，经过最低点时的速度都是 ，设A球运动到最低点时B球恰好运动到最高点，若要此时两球作用于圆管的合力为零，则 ， ，R， 之间应满足什么关系?

解析设B球运动到最高点时的速度为v，则由机械能守恒定律，得

＋ g·2R

图3－8

以两球为研究对象，当两球作用于圆管的合力为零时，它们所受的合外力等于它们的重力，故：

（ ＋ ）g得（ － ） ＝（ ＋5 ）gR．这就是要求的关系式．

十一、随堂练习

1．由牛顿第二定律的变形公式m＝ 可知物体的质量    （    ）

A．跟合外力成正比    B．跟物体加速度成反比

C．跟物体所受合外力与加速度无关

D．可通过测量它的合外力和它的加速度求得

2．对于牛顿第二定律的叙述正确的是    （    ）

A．物体的加速度与其所受合外力成正比

B．物体的加速度与其质量成反比

C．物体的加速度与其所受合外力成正比与其质量成反比

D．以上说法均正确

3．如图3－9所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m，现将弹簧压缩至A点，然后释放，物体一直可以运动到B点，如果物体受到的摩擦力大小恒定则  （    ）

A．物体从A到O点先加速后减速

B．物体从A至O加速，从O至B减速

C．物体在A、O间某点所受合力为零

D．物体运动至O点时所受合力为零

图3－9

4．在光滑水平面上，某物体在恒力F作用下做匀加速直线运动，当速度达到 后将作用力逐渐减小至零，则物体的运动速度将    （    ）

A．由 逐渐减小到零

B．由 逐渐增加至最大值

C．由 先逐渐减小再逐渐增大至最大值

D．由 先增至最大值再逐渐减小至零

5．力 单独作用在物体上时产生的加速度为3m／ ，力 单独作用在此物体上时产生的加速度为4m／ ，两力同时作用在此物体上产生的加速度可能为    （    ）

A．1m／        B．5m／       C．4m／      D．8m／

思考题答案：1．C D  2．C  3．AC  4．B  5．ABC

第四课时  牛顿第三定律

【教学目标】

一、知识教学点

1.知道作用力与反作用力的概念

2.理解、掌握牛顿第三定律

3.区分平衡力跟作用力与反作用力

二、能力训练点

1．通过实验总结规律的能力

2．在具体受力分析中应用牛顿第三定律的能力

三、德育渗透点

进一步掌握实践是检验真理的惟一标准的哲学思想

四、美育渗透点

通过学习，使学生了解到物理世界中普遍存在的对称美

【教学方法】

1．通过实验演示总结规律．

2．师生共同讨论，研究对概念的理解加以完善．

【教学重点】

掌握牛顿第三定律

区分平衡力跟作用力与反作用力

【教学难点】

区分平衡力跟作用力与反作用力．

作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在一条直线上，它们能平衡吗?

马拉车向前运动是因为马拉车的力大于车拉马的力吗?

【教学内容】

（一）明确目标

掌握牛顿第三定律

区分作用力与反作用力跟平衡力

（二）整体感知

牛顿第三定律告诉我们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，有作用力必有反作用力，它们相互作用在对方上，不是一对平衡力．

（三）重点、难点的学习与目标完成过程

1．力是物体间的相互作用

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．

［实验1］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．

图3－10

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．

2．牛顿第三定律

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．

图3－11

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．

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．

3．平衡力、作用力和反作用力

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．

（四）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．

【板书设计】

四、牛顿第三定律

一、力是物体间的相互作用

1．力的作用是相互的

2．作用力与反作用力

二、牛顿第三定律

1．牛顿第三定律：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．

2．作用力与反作用力的同时性，同质性

三、平衡力跟作用力与反作用力的区别

背景知识与课外阅读

死亡加速度为何为500g

西方交通管理部门为了交通安全，特制定了死亡加速度500g这一数值，以醒世人．意思是如果行车加速度超过此值，将有生命危险，那么大的加速度，一般情况下车辆是达不到的，但如果发生交通事故时，将会达到这一数值，因为，一般车辆碰撞的时间短，大多为毫秒级．

例如，两辆摩托车时速每小时20km（5.6m/s），相向而行发生碰撞，碰撞时间毫秒级，那么在这样短的时间内，产生的加速度为a＝ ＝560g，可见在碰撞中能产生这么大的加速度．

为什么确定500g作为死亡加速度呢?这主要考虑了在碰撞时人体的受力情况，据测试人体受力最脆弱的部份是人的头部，它的最大承受力为22.8kN，假如人的头部质量为5kg，如发生上述碰撞，则人头部受力，f＝ma＝5 5.6＝28kN，如果以500g的加速度计算，则人体头部受力为25kN，接近22.8kN，故交通部门规定500g作为死亡加速度值．

为了避免交通伤亡，交通管理部门特规定，汽车驾驶员必须系安全带，骑摩托车必须带安全帽．安全帽、安全带有缓冲作用，根据动量定理我们知道，增加缓冲时间能极大的减少冲力，例如碰撞时间减为0.02s，则发生上述碰撞时，人体头部受力仅为1.4kN，这对人来说安全多了，认识了这个问题，人们在交通中就能自觉遵守这些交通规则．

随堂练习

1．跳高运动员从地面上跳起是由于    （    ）

A．地面对人的支持力大于他对地面的压力

B．运动员对地面的压力等于地面对他的支持力

C．地面对运动员的支持力大于他所受的重力

D．地面对运动员的支持力等于他所受的重力

2．重力不计的细线一端固定在天花板上另一端悬挂一个小球，小球的重力为G，小球对细线拉力为F，则以下说法正确的是    （    ）

A．G的反作用力作用在地球上，方向由地球球心指向小球

B．G和F是一对平衡力

C．F与天花板对细线的拉力是一对平衡力

D．F与细线对球的拉力是一对作用力与反作用力

3．人走路时，人和地球之间的相互作用力和反作用力的对数有    （    ）

B．三对    C．三对    D．四对

4．大人拉小孩，下列说法正确的是    （    ）

A．当小孩被拉走时，大人拉力大于小孩拉力

B．当小孩赖着不动时，大人拉力小于小孩拉力

C．不管什么情况下，大人的拉力总大于小孩的拉力，因为大人的力气比小孩大

D．不管什么情况下，大人的拉力总等于小孩的拉力

5．如果两个力彼此平衡，则它们    （    ）

A．必是作用力和反作用力

B．必不是作用力和反作用力

C．必是同种性质的力

D．可以是作用力和反作用力，也可以不是

答案：1．C  2．A C D  3．B 4．D 5．B

第五课时  力学单位制

【教学目标】

一、知识目标

1.知道什么是单位制，什么是基本单位，什么是导出单位.

2.知道力学中的三个基本单位.

3.明确单位制在物理计算中的应用.

二、能力目标

培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程的书写简化.

三、德育目标

使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想.

【教学重点】

1.什么是基本单位，什么是导出单位.

2.力学中的三个基本单位.

【教学难点】

统一单位后，计算过程的正确书写.

【教学方法】

讲练法、归纳法.

【教学过程】

［用投影片出示本节课的学习目标］

1.知道什么是单位制，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.

●学习目标完成过程

一、导入新课

［教师］不同的数字可以反映出其大小，那么我们在比较物理量时，是否可以只用数字来比较呢？

［学生］不可以.

［教师］为什么呢？试举例说明.

［学生］因为仅凭数字的大小关系并不能确定物理量的大小关系.例如：两人身高分别为160和1.70时，我们就很难说明哪个人的身高要高一些.要想能比较还必须加上单位.

［教师］由此可见，我们在对物理量进行描述时，除了有数外，还必须有单位.那么，各物理量的单位间有何关系呢？本节我们一起来讨论这一问题.

二、新课教学

(一）基本单位和导出单位

［教师］用投影片出示

（1）某人从相距15 km的甲地到乙地，需要3 h，则此人的行进速度是多少？

（2）某电动玩具半秒钟内，绕长为2.5 m的轨道转了一圈，试求此电动玩具的速度？

（3）试求质量为15 kg的物体的重量.

请同学们快速完成这三道简单题目.

［学生活动］完成上述题目.

［教师］检查运算结果.

［学生甲］人行进的速度是:v=5 km/h.

［学生乙］电动玩具的速度：v=5 m/s.

［学生丙］物体的重量为：G=150 N.

［教师］请问甲、乙、丙三位同学，你们是怎么样来确定计算结果的单位的呢？

［学生甲］我在用公式计算时，距离的单位取km，时间单位取h.根据公式即可推出：速度的单位是：km/h.

［学生乙］我在用公式计算时，距离的单位取m，时间的单位取s.根据公式推导出速度的单位是：m/s.

［学生丙］我在用公式计算时，质量的单位取kg，加速度的单位取m/s².根据公式推导出重量的单位：kg·m/s²=N.

［教师总结］从同学们上面的推导及运算过程可知：

物体公式在确定数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系.

用复合投影片出示计算结果如下表：

公式

已知量

数量

单位

所求量

数量

单位

v=

距离

15

km

速度

5

km/h

时间

3

h

v=

距离

2.5

m

速度

5

m/s

时间

0.5

s

G=mg

质量

15

kg

重量

150

N

重力加速度

10

m/s²

［巩固练习］

试利用公式推导：压强、功、密度三个物理量的单位.

［学生活动］应用公式进行推导.

［教师总结］同学们可能得到了各不相同的单位，但我们必须保证公式前后的单位是一致的.只要满足这一条件，那么同学们得到的结果就是正确的.不过，不同的单位会给我们在对物理量进行比较时带来不必要的麻烦.我们返回看上表.

［教师］用投影片显示上表.请同学们观察前两题的计算结果，其数值大小相同吗？

［学生］相同.

［教师］那么，我们就说这两个速度的大小是相同的，可以吗？

［学生］不可以.

［教师］为什么呢？

［学生］因为它们的单位不同.

［教师］我们能比较出哪个速度大一些吗？

［学生］也不能.

［教师］那么，我们怎样就能进行比较了呢？

［学生］统一单位.

［教师］怎样去统一单位呢？

［学生］把公式中已知量的单位统一后，根据公式推导出的单位也就一样了.

［教师总结］由于物理量的单位带有一定程度的任意性，所以在统一单位时不同国家可能有不同的单位.这就给经济全球化的发展带来麻烦.为了避免这种麻烦的发生，国际组织对几个基本物理量的单位作了规定（见下表），这样就使全球有了一系列通用的单位.我们把这几个量的单位叫基本单位.

物理量名称

单位名称

单位符号

长度

米

m

质量

千克（公斤）

kg

时间

秒

s

电流

安（培）

A

热力学温度

开（尔文）

K

发光强度

坎（德拉）

cd

物质的量

摩（尔）

mol

［教师］现在请同学们利用规定的国际单位推导一下速度、加速度、力的单位.

［学生活动］利用公式对上述物理量的单位进行推导.

［教师］检查推导情况后，用投影片出示推导结果下表:

公式

已知量

单位

所求量

单位

v=

s

m

v

m/s

t

s

a=

v

m/s

a

m/s²

t

s

F=ma

m

kg

F

kg·m/s²=N

A

m/s²

［教师总结］像我们刚才所推导的速度、加速度、力的单位都是在基本单位的基础上，利用公式推导出来的.我们把这些单位叫导出单位.由基本单位、导出单位等一系列单位所构成的单位体系叫单位制，又叫国际单位制.

［巩固训练］

1.请同学们把密度的单位：克/升转换成国际单位制中的单位.

2.现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空：

①密度、②米/秒、③牛顿、④加速度、⑤质量、⑥秒、⑦厘米、⑧长度、⑨时间、⑩千克

A.属于物理量的有：______.

B.在国际单位制中，作为基本单位的物理量有______.

C.在国际单位制中属基本单位的有______，属导出单位的有______.

参考答案：

1.由ρ=m/V得：

克/升=1×10^-3 kg/1×10^-3 m³=kg/m³

2.A.①④⑤⑧⑨

B.⑤⑧⑨

C.⑥⑩；②③

（二）单位制在物理计算中的应用

在物理计算中，如果所有已知量都用同一种单位制的单位表示，那么计算结果就用这种单位制的单位表示.反则若没有对单位先进行统一，那么在计算中的每一步都必须让单位参与运算，否则，计算结果的单位很可能要出现错误.

［例题教学］投影片出示

质量为10 g的子弹，以300 m/s的速度，水平射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹穿出的速度为200 m/s，板厚10 cm，求子弹对木板的平均作用力.

［分析］本题要求子弹对木板的平均作用力大小，该力又直接作用于木板.正常要选木板作为研究对象.但由于板的受力及运动情况均未说明，故选板作为研究对象不可能求出该力.根据牛顿第三定律知；作用力和反作用力总是大小相等、方向相反.故我们只要求得其反作用力便可间接求出此力，而其力的反作用力就是板对子弹的平均阻力，所以，我们关键是要求子弹穿过木板过程中所受的阻力.而这一阻力的作用对象是子弹，因此我们选子弹作为研究对象.

要求子弹所受的阻力，则必清楚子弹的受力，故先对子弹进行受力分析（如图所示）.在子弹所受的重力、支持力、阻力三个力当中,重力和支持力是一对平衡力，故这两力的作用效果相抵消，即合力为零.所以子弹所受的合力就等效于阻力.

根据牛顿第二定律的矢量性可知，子弹运动时的加速度a的方向就与子弹所受合力（即子弹所受阻力）方向相同，而其加速度的大小就由阻力的大小来决定.由F_合=F_阻=ma知，要求子弹所受阻力，则必先求子弹的加速度.

由子弹运动情况知：

a=(v_t²-v₀²)/2s

至此，本题得解

解：因为v_t=200 m/s,v₀=300 m/s,s=10 cm

所以由v_t²-v₀²=2as得：

a=(v_t²-v₀²)/2s

=

= =-2.5×10⁵ m/s²

又因为m=10 g=10×10^-3 kg=10^-2 kg

所以由牛顿第二定律得：

F_f=F_合=ma

=10^-2 kg×(-2.5×10⁵) m/s²

=-2.5×10³ kg·m/s²

=-2.5×10³ N

根据牛顿第三定律知，板所受平均作用力：

F=-F_f=2.5×10³ N

［教师总结］从上述解题过程中可见，若题中各已知量的单位如都用国际单位表示后，那么结果中的单位也一定是国际单位.既然如此，我们在运算中就不必一一写出各物理量的单位，而只在后面写出正确的单位即可.

用投影片给出简化后的解题过程

a=(v_t²-v₀²)/2s

= m/s²

=2.5×10⁵ m/s²

F_f=F_合=ma=10×10^-3×2.5×10⁵ N=2.5×10³ N

［巩固训练］

1.下列有关力学单位制的说法中，正确的是

A.在力学的分析计算中，只能采用国际单位，不能采用其他单位

B.力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、时间、质量

C.力学单位制中，采用国际单位制的基本单位有：千克、米、秒

D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示

2.一原来静止的物体，质量是700 g，受到1.4 N的力的作用.求物体10 s所经过的路程？

答案与解析：

1.正确选项为BCD

在国际单位制中共有七个物理量的单位被作为基本单位，其中是力学部分的有长度的单位：m；质量的单位：kg；时间的单位：s.而其余物理量的单位都在这些基本物理量的基础上应用公式推导而得出，即其他物理量的单位（导出单位）由基本单位来表达.国际单位制只是诸多单位制中的一种，在实际生活中还存在有其他的单位制.

2.要求物体从静止开始10 s所经过的路程，根据物体的受力情况知它所做的是匀变速直线运动，所以可由s= at²来求解，而在本式中的a又是未知量，故必先求得a.由牛顿第二定律及物体的受力情况可知：F=ma

即a=F/m，至此，本题得解：

解：已知：m=700 g=700×10^-3 kg=0.7 kg

F=1.4 N,t=10 s

由牛顿第二定律：F_合=ma得：

a=F/m=1.4/0.7 m/s²=2 m/s²

由运动学公式可知：

s= at²= ×2×10² m=100 m

总结

通过本节课的学习，我们知道了什么是基本单位，什么是导出单位，什么是单位制，知道了力学中的三个基本单位以及统一单位后，解题过程的正确书写方法.

【板书设计】

第六课时  牛顿运动定律的应用

【教学目标】

一、知识与技能

1．巩固对物体进行受力分析的方法

2．掌握用牛顿第二定律解决问题的基本思路和基本方法

二、过程与方法

1．通过例题分析、讨论，培养学生掌握用牛顿第二定律解题的方法．

2．通过解题训练、培养学生审题能力及分析问题、解决问题的能力．

三、情感态度价值观

培养学生透过现象看本质，抓主要矛盾，掌握题干的要求及坚韧不拔的性格与品质．

通过对牛顿运动定律的应用，使学生把审美欣赏与审美操作相结合．

【教学方法】

1．利用问题教学，教师归纳总结．

2．学生分析、应用，培养能力．

【教学重点】

正确地对物体进行受力分析，掌握用牛顿第二定律解决的两类力学问题及解决这两类问题的基本思想与方法．

【教学难点】

对物理情景及物理过程的分析

用牛顿第二定律解题关键何在

【教学过程】

【教学过程】

一、复习引入(5min)

二、教学过程设计(35min)

1．已知作用在物体上的力，分析、确定物体的运动状态．

【例1】一个静止在水平面上的物体，质量为2kg，受水平拉力F＝6N的作用从静止开始运动，已知物体与平面间的动摩擦因数μ＝0.2，求物体2s末的速度及2s内的位移．

〔审题分析〕此题描述的物体过程是：停在粗糙水平面上的物体在恒定外力作用下的运动，是一个已知物体受力而求解物体运动情况的问题，物体受拉力及摩擦力，初速度为零，运动时间为2s

〔解题步骤〕

①确定研究对象，对物体进行受力分析：

研究对象为物体，其受力分析如图：物体受4个力作用，其中竖直方向的重力G与弹力N大小相等，方向相反，互相平衡，在水平方向受到拉力F和摩擦力f．

②求出物体所受合力并用牛顿第二定律求解物体加速度

F－μmg＝ma，a＝

③根据运动学公式求解速度与位移

＝ ＋at＝0＋1×2＝2m／s

s＝ t＋ ＝2m

【例2】一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角是30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数为μ＝0.04，求5s内滑下的路程?

〔审题分析〕：该题物理过程是静止在山坡上的滑雪人在恒力作用下从山坡上滑下．是已知物体受力求物体运动情况的问题，与上题是同一类型习题．

〔解题步骤〕

①确定研究对象并对其进行受力分析：研究对象是滑雪人，其受力分析如图3－14，受重力G，弹力N和摩擦力F·G可分解为沿斜面向下的力 和垂直斜面的力

    在垂直斜面方向上N－ ＝0

    在沿斜面方向上 ＝ －F

②求出 并根据牛顿第二定律求加速度

    ＝ －F＝mgsinθ－μmgcosθ

    a＝ ＝ g（sinθ－μcosθ）

    ＝10 ＝4.65m／

③根据运动学公式求出5秒内滑下的路程

s＝ ×4.65×25＝57m

2．已知物体运动情况，求解物体受力情况

【例3】1000T的列车由车站出发做匀加速直线运动，列车经过100s，通过的路程是1000m，已知运动阻力是车重的0.005倍，求列车机车的牵引力大小?

〔审题分析〕此题的物理情景是列车在牵引力和阻力的作用下做匀加速直线运动．从静止开始，经100s通过了1000m路程．是一个已知物体运动状态，求物体受力的问题．

〔解题步骤〕

1．确定研究对象，分析物体运动状态

此题的研究对象为列车，列车的运动状态为初速度为零的匀加速直线运动．

2．由运动学公式求得物体加速度

因为 所以a＝ ＝0.2m／

    3．由牛顿第二定律，求物体所受合外力

    因为 ＝ma     ∴  ＝1000000×0.2＝100000N

4．由力的合成与分解求某个力

由于 ＝ －     且 ＝0.005G

∴ ＝ ＋ ＝100000＋10000000×0.005＝1.5× N

【例4】在汽车中的悬线上挂一个小球，实际表明，当汽车做匀变速运动时，悬线与竖直方向成一角度，已知小球质量为m，汽车的加速度为a，求悬线张力F为多大?

〔审题分析〕此题的物理情景是，汽车内悬挂的小球，当汽车做匀变速直线运动时，小球偏离竖直方向一个角度，然后相对汽车静止，和汽车具有相同的加速度．如果以地面为参照，小球以加速度α向前运动如图所示．这是一个已知物体运动状态求物体受力的问题．

〔解题步骤〕

1．选取小球为研究对象，受力分析如图所示，小球受到悬线拉力和重力，它们的合力应充当小球产生加速度的外力．

2．小球运动状态和汽车一样以水平方向的加速度a作匀加速直线运动，由牛顿第二定律得到小球所受的合外力 ＝ma

3．在已知合力与一个分力的大小与方向的情况下，用力的分解求另一个分力F

课堂练习

1．放在水平地面上的物体，在水平恒力作用下从静止开始运动，在时间t去掉恒力F，物体继续滑行2ts后静止，求物体受到的摩擦力 多大?

2．质量为1kg的物体，沿倾角为30°的斜面滑下，若以斜面顶端为坐标原点，其位移时间关系为s＝33.5 ＋3t（cm）求物体与斜面间的动摩擦因数μ为多少?

图3－17

3．在水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为 和 ，与地面间的摩擦系数均为μ．若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起运动，如图3－17所示．求A、B两物体间的相互作用力为多大，若将力F作用于B物体，AB间的相互作用力又为多大．

4．风洞实验中可产生水平方向的、大小可调节的风力，如图3－18所示现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔略大于细杆直线，（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2做匀速运动，这时小球所受风力是小球重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数；（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向的夹角为37°并固定，则小球从静止出发在杆上滑下距离为s所需时间为多少?（sin37°＝0.6    cos37°＝0.8）

图3－18

5．如图所示，质量为0.5kg的物体在与水平面成30°角的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直线运动，经过0.5m的距离，速度由0.6m／s变为0.4m／s，已知物体跟桌面间的动摩擦因数μ＝0.1，求作用力F的大小（g＝9.8m／ ）．

    答案1． ＝ ；2．μ＝0.5    3．T＝ 相同

    4．μ＝0.5    t＝      5．0.48N

总结

应用牛顿第二定律解题可分为二类、一类是已知物体受力情况求解物体的运动状况，另一类是已知物体运动状况，求解物体受力．无论哪一类习题，它们的解题方法都遵循基本规律，应用牛顿第二定律的解题步骤为：

①认真分析题意，建立物理图景．明确已知量和所求量．

②选取研究对象，所选取的对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统（有关这一点，我们以后再讲解）．

③对研究对象的受力进行分析．利用力的合成与分解，求合力表达式方程或分力表达式方程．

④对研究对象的运动状态进行分析，运用运动学公式，求得物体加速度表达式．

⑤根据牛顿第二定律F＝ma，联合重力的合成、分解的方程和运动学方程组成方程组．

⑥求解方程组，解出所求量，若有必要，对所求量进行讨论．

【板书设计】

六、牛顿运动定律的应用

一、应用牛顿第二定律解题

1．已知物体受力，求解物体运动状态

2．已知物体运动状态，求解物体受力

二、牛顿第二定律解题一般步骤

【教学反思】
第七课时  超重和失重

【教学目标】

一、知识与技能

1．掌握超重、失重现象及其实质

2．用牛顿第二定律解释超重和失重的原因．

二、过程与方法

培养学生应用牛顿第二定律分析，解决实际问题的能力．

三、情感态度价值观

知识是力量的源泉，知识是能力的基础的辩证唯物主义思想的渗透．

通过本节教学，使学生在推理中了解现象的本质，体验自然规律的逻辑美．

【教学方法】

1．运用讨论式引人超失重现象，引起学生思考．

2．利用演示实验，结合牛顿第二定律讨论原因．

3．师生讨论视重与重力的辩证关系．

【教学重点】

超重和失重的实质不是物体重力发生了变化，而是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力发生了变化．

【教学难点】

示重，视重与实重的概念及区别．

超重和失重在生产生活中有什么用途?

【教学过程】

一、复习引入(5min)

自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重，究竟什么是超重和失重呢?今天我们来研究这个问题．

二、教学过程设计(35min)

1．超重现象

〔实验1〕将图3－20所示装置放到桌上，用多媒体投影仪放大弹簧秤读数．装置左边为弹簧秤和弹簧秤下挂一钩码，右边为一重锤．

用手抓住重锤，使整个装置处于静止状态，请学生观察屏幕上弹簧秤的读数并记录下来．

图3－20

将抓住重锤的手放开，与此同时请学生观察屏幕上弹簧秤示数．

比较两次读数，发现后者弹簧秤示数比前者大，为什么呢?

当用手握住重锤时，物体处于静止状态（平衡状态）此时弹簧秤示数应等于钩码的重力，也就是钩码对弹簧秤的拉力等于钩码自身重力．

当放开握重锤的手时，在重锤作用下，弹簧秤与钩码加速上升，设加速度为a，以钩码为研究对象，据牛顿第二定律 ＝mg可知

F－mg＝ma      ∴  F＝mg＋ma＞mg

由分析可知，当物体具有竖直向上的加速度时，弹簧秤对物体的拉力大于物体的重力，根据牛顿第三定律，物体对弹簧秤的拉力大于物体的重力（平衡时物体对弹簧秤拉力等于物体重力）

结论：当物体存在向上的加速度时，它对悬挂物的拉力大于物体的重力，这种现象称为超重

学生活动

①学生思考并回答：若将一称体重的体重计放在加速上升的升降机上，你所看到的读数与体重比较是增大了?还是相等?还是减少?

②请同学用一根细线拴住重锤缓慢上提．细线不断，若同学们迅速通过细线将重物上提，细线则被拉断．这个实验证明了什么?

上述三个实验现象中，重锤或钩码或人的质量变了吗?重力变了吗?（回答均未变）

所以，发生超重现象时，是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力增大了，物体自身重量没有发生变化．

2．失重现象

〔实验〕：如3－21装置铁架台左边是弹簧秤下挂的重锤，右边为钩码，仍请同学观察屏幕上弹簧秤读数并记下．

图3－21

先用手抓住钩码，使整个装置平衡，请同学观察弹簧秤读数并记录下来．

迅速放开抓住钩码的手，重锤加速下降，与此同时，请同学观察屏幕上弹簧秤示数，并记录下来．

结论是第二次弹簧秤示数小于第一次弹簧秤示数．

什么原因造成的呢，我们来分析

当用手握住钩码，整个装置平衡，弹簧秤示数应等于重锤的重力，或者说重锤对弹簧秤的拉力等于重锤的重力．

当放开握钩码的手时，重锤加速下降，由牛顿第二定律：mg－F＝ma     ∴  F＝mg－ma＜mg

可见，当物体有竖直向下的加速度时，物体对悬挂物的拉力小于物体的重力，这种现象称为失重．失重时，物体自身重力不变化．

讨论：

（1）当电梯里放有一台体重计，人站在电梯里的体重计上，电梯静止时，体重计读数与人体重比较应如何，当电梯加速下降时呢?

（2）若电梯下降的加速度为g，体重计示数为多少?（这种现象称完全失重）．

3．示重、视重与实重

上面所说弹簧称的读数，体重计的读数，习惯上称为示重或视重，而物体受地球引力产生的重力为实重．

三、课堂练习

1．一个弹簧秤最多能挂上60kg的物体，在以5m／ 加速下降的电梯里，则它最多能挂上__________kg物体，如果在电梯内弹簧秤最多能挂上40kg物体，此刻电梯在作_________________运动加速度值为__________________m／ （g取10m／ ）

2．一电梯从静止开始上升，在电梯顶板的弹簧秤下悬挂一质量为3kg的物体，前5s内弹簧秤示数为36N，第二个5s内示数为30N，最后5s内示数为24N，且在第15s末电梯停止，求电梯在此15s内上升高度．

3．关于超重与失重，下列说法中正确的是    （    ）

A．超重就是物体的重力增加了

B．失重就是物体的重力减少了

C．完全失重就是物体的重力一点都没有了

D．不论是超重还是失重，物体的重力是不变的

4．如图3－24所示，在原来静止的木箱内，放有A物体，物体被一伸长的弹簧拉住且恰好静止，突然发现A被弹簧拉动，则木箱的运动情况可能是    （    ）

A．加速下降            B．减速上升

C．匀速向右运动        D．加速向左运动

图3－24

5．某人在一以2.5m／ 加速度匀加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体，在地面上最多能举起多少千克的物体?若此人在一匀加速上升的电梯里最多能举起40kg的物体，则此电梯的加速度是多少?

答案：1．120；匀减速下降或匀加速上升；5m／s2    2．100m    3．D    4ABD  5．60kg，2.5m／

总结拓展

物体具有竖直向上的加速度时，物体就超重；物体具有竖直向下的加速度时，物体就失重，若向下的加速度为g，则称为完全失重．

超重与失重的实质是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力增大或减小了，而物体自身重力并未发生改变．

超重与失重在生活中常见，为减轻桥梁所受压力，桥一般造成凸型，使汽车过桥时有一个向下的加速度而使桥梁所受压力减轻，如图3－22所示．当车经过凹陷的路面时，由于有竖直向上的加速度而出现超重现象，往往使车轮胎由于压力大而爆破．

图3－22

在宇宙飞船上，由于失重现象，食品主要是流体，象棋需磁性棋子等．

【板书设计】

七、超重和失重

一、超重现象

二、失重现象

三、示重、视重与实重

【课后反思】

第八课时  惯性系和非惯性系

【教学目标】

一、知识与技能

1.了解什么是惯性系，什么是非惯性系.

2.知道什么是惯性力.

二、过程与方法

培养学生的分析能力.

三、情感态度价值观

使学生明确任何一种规律都是有一定的适用范围的.

【教学重点】

惯性系和非惯性系、惯性力.

【教学难点】

对惯性力的正确理解.

【教学方法】

讲授法、阅读归纳法.

【教学用具】

投影仪、自制投影片.

【教学过程】

一、复习引入(5min)

［教师］请同学们回忆一下,在直线运动中,怎样去确定物体运动与否呢?

［学生］任意选一参考系,看物体相对于参考系的位置是否发生了变化,若变化则是运动的；若没变,则是静止的.

［教师］选择不同的参考系确定出物体的运动情况相同吗?

［学生］可能相同,也可能不同.

［教师］由此可见,在运动学中选择不同参考系时,物体的运动情况不相同,但仍可以确定其运动,故参考系是可以任意选取的.但在运用牛顿运动定律时,它所需的参考系却不能是任意的.本节我们一起来讨论这一问题.

二、教学过程设计(35min)

(一)惯性系与非惯性系

［教师］用投影片出示题目

在一升降机内,放一质量为m的物体,物体随升降机一起运动,试讨论:

(1)当升降机对地静止时,物体对地和对升降机的运动及受力情况.

(2)当升降机匀速运动时,物体对地和对升降机的运动及受力情况.

(3)当升降机变速运动时,物体对地和对升降机的运动及受力情况.

［学生活动］阅读题目,并进行讨论.

［教师］在第一种情况下,物体对地做何运动?受哪些力的作用?

［学生］物体对地是静止的,这时受重力和升降机地面支持力两个力的作用.

［教师］受力情况和运动情况符合牛顿运动定律吗?

［学生］根据牛顿第一定律知,物体做匀速直线运动或静止时,其所受合力应为零.在本题中,物体所受的重力和支持力是一对平衡力,故其合力为零,满足牛顿运动定律.

［教师］物体对升降机做何运动,受力与运动的关系是否满足牛顿运动定律?

［学生］此时,物体对升降机静止,重力和支持力平衡,也满足牛顿运动定律.

［教师］在第二问中,物体对地做何运动?受哪些力的作用?其运动和力的关系是否满足牛顿运动定律?

［学生］此时,物体对地做匀速直线运动,受重力和支持力两个力的作用.由于这两个力仍平衡,故满足牛顿第一定律.

［教师］物体对升降机又是做何运动呢?它的受力与运动的关系是否还满足牛顿运动定律呢?

［学生］物体对升降机来说是静止的,受力仍和前面一样受重力和支持力两个力的作用,且是一对平衡力,即其合力为零,所以仍满足牛顿第一定律.

［教师总结］由上述分析可见:

以相对于地面静止或做匀速直线运动的物体作为参考系时,牛顿运动定律是成立的.我们把牛顿运动定律成立的参考系叫惯性参考系,简称惯性系.

下面接着讨论第三问所述情况.

［教师］在第三问所述情况下物体对地做何运动?受哪些力的作用?

［学生］物体相对于地面做变速直线运动,此时物体受重力和支持力的作用,但重力与支持力不再是平衡力.

［教师］此时的受力与运动情况的关系满足牛顿运动定律吗?

［学生］满足.由于重力与支持力不平衡,故要产生加速度,并且这一加速度就是物体做变速运动时的加速度,即:

F_支+G(=F_合)=ma

满足牛顿第二定律.

［教师］那么物体对升降机又做何运动呢?

［学生］物体随升降机一起运动,所以它的运动状态与升降机相同.故它相对于升降机是静止的.

［教师］此时的受力与运动关系还符合牛顿运动定律吗?

［学生］不符合.

［教师］为什么呢?

［学生］以升降机为参考系确定出物体的运动情况是静止的,若牛顿运动定律成立,则它所受的合力就应为零,而事实上并不为零.所以,此时牛顿运动定律就不再成立了.

［教师总结］从上面讨论可知,牛顿运动定律并不是在任何情况下都成立的.当以相对于地面变速运动的物体作为参考系时,牛顿运动定律便不再成立.我们把牛顿运动定律不成立的参考系叫非惯性参考系,简称非惯性系.

［巩固训练］

1.______叫惯性系；______物体可以认为是惯性系.

2.______叫非惯性系；______物体是非惯性系.

参考答案：

1.牛顿运动定律成立的参考系；地面、以及相对于地面静止或匀速运动的

2.牛顿运动定律不成立的参考系；相对于地面做变速运动的

［教师总结］从上面学习可知:牛顿运动定律在非惯性系中是不成立的,所以我们要养成尽量不以非惯性系为参考系的习惯,以减少在应用牛顿运动定律时出错的机会.

但在应用牛顿运动定律时,是否就一定不能以非惯性系作为参考系了呢?下面我们接着来讨论这一问题.

(二)惯性力

［教师］在前面的第三问中,我们如何修改条件就可使牛顿运动定律成立了呢?

［学生］要使牛顿运动定律成立,则合力就应为零,而实际物体的受力又不为零,所以要想使牛顿运动定律成立,必须增加一假设的力,使物体满足合力为零的条件.

［教师］是否加一任意力都行呢?如不是,那么应加一个什么样的力呢?

［学生］并不是加一任意力都行.根据题中条件物体此时实际做加速运动,故应满足牛顿第二定律.由牛顿第二定律得:

F_合=F_支+G=ma                                                                                                 ①

而以升降机为参考系时要求物体受力，满足：

F_合=F_支+G+F′=0                                                                                     ②

结合①②两式可知，要使②式成立，则：

F′=-ma

即需增加一大小等于ma、方向和参考系加速度反向的力,这样牛顿运动定律便成立.

［教师］这个力是真实存在的吗?

［学生］不是真实存在的.

［教师］为什么呢?

［学生］因为它是人为假设的.

［教师］那它和“真实的”力有何区别呢?

［学生］根据“力是物体相互作用”知:只要有力,则一定有施力物和受力物,而这个力找不到施力物.

［教师总结］从上述分析可知,当我们以非惯性系作为参考系应用牛顿运动定律时,须增加一假设的力F′,且大小等于物体质量与参考系运动加速度的乘积,方向与加速度相反,这样牛顿运动定律才能成立.我们把这一假设的力叫惯性力.

［巩固训练］

1.在前面例题中,若升降机以加速度a加速下降时,试以升降机为参考系,求物体对升降机地板的压力.

2.如图所示,小车的支架上通过细绳悬挂有质量为m的小球,当小车从静止开始以加速度a向右做匀加速运动时,小球将怎样运动?利用本节课内容作出解释.

参考答案：

1.mg-ma,方向向下.

取向下为正.

［解］因为以升降机为参考系时,物体静止.

所以F_合=mg-F_N-ma=0

即:F_N=m(g-a)

根据牛顿第三定律知:支持力F_N与物体对地板压力为一对相互作用力,

所以:F′=-F_N=-m(g-a)

负号表示与支持力方向相反,即向下.

2.以小车作为参考系,小车做变速运动,小车从静止开始以加速度a向右做匀加速运动时(此时设向右为正),小球除了受到真实的力——重力G和绳子的拉力F外,还受到方向向左的惯性力F,因此小球向左偏离,当偏离竖直方向为某一角度θ时,F和G的合力与惯性力大小相等、方向相反,小球相对于车厢静止.

［教师总结］当我们引入惯性力后,就可以使一些问题得以解决.例如研究大气和海水流动这类大范围的运动,要考虑地球自转的影响,这时地面参考系不能认为是惯性系,而是非惯性系.由于人们生活在地球上,用地面作参考系比较习惯,故只能引入惯性力去解决这类问题.但我们在高中阶段对这部分内容不作要求,同学们只要简单了解一下就可以了.

总结拓展

本节课我们主要学习了

1.牛顿运动定律成立的参考系，叫惯性系.

2.牛顿运动定律不成立的参考系，叫非惯性系.

3.为了在非惯性系中研究问题的方便，引入了一种形式上假想的力，叫惯性力.它没有施力物体.

作业

1.阅读本节课文，并查找资料，了解广义相对论的知识.

2.思考题：

“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，请同学们分析一下，“小小竹排江中游”是选择什么作为参考系？这个参考系是惯性参考系还是非惯性参考系？“巍巍青山两岸走”是选择什么作为参考系？它是惯性系还是非惯性系？

参考答案：

“小小竹排江中游”是以河岸景物为参考系，属于惯性系；“巍巍青山两岸走”是以竹排为参考系，若竹排匀速运动则是惯性系.若竹排变速运动则是非惯性系.

【板书设计】

八、惯性系和非惯性系

1、惯性系

(1)定义：牛顿运动定律成立的参照系．

(２)常风惯性系：相对地面静止或匀速直线运动的物体

２、非惯性系

(１)定义：牛顿定律不成的参考系

(２)常风非惯性系：相对于地面做变速运动的物体

３、惯性力：

(１)Ｆ＝-ma

(2)假想力

(３)与真实力不同

【课后反思】
九、牛顿运动定律的适用范围

【教学目标】

一、知识与技能

1.知道牛顿运动定律的适用范围.

2.了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用.

3.知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时间的变化.

二、过程与方法

培养学生的自学能力和分析概括能力.

三、情感态度价值观

通过对牛顿运动定律适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围.

【教学重点】

牛顿运动定律的适用范围.

【教学难点】

高速运动的物体，速度和质量之间的关系.

【教学方法】

阅读法、归纳法、讲练法.

【教学用具】

投影仪、投影片.

【教学过程】

一、复习引入(5min)

［教师］这一章中我们学习了牛顿的哪些定律，其内容各是什么？

［学生］我们学习了牛顿的三条运动定律.

第一定律：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.

第二定律：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合力方向相同.

第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在一条直线上.

［教师］这些定律是否在任何条件下都是成立的呢？

［学生］不是.

［教师］在什么情况下就不再成立了呢？

［学生］在非惯性系中牛顿运动定律就不再成立了.

［教师］不成立是不是说就不再适用了?

［学生］不是.

［教师］怎么样做就可以适用了?

［学生］增加一个假设的、大于等于ma、方向与加速度相反的惯性力后仍可适用.

［教师］那么，是不是说在任何情况下，牛顿运动定律都适用呢？本节我们一起来学习这一内容.

二、教学过程设计(35min)

（一）经典力学的成就

［教师］请同学们阅读课文第一自然段，阅读时考虑下列问题：

用投影片出示

1.经典力学和天文学相结合，建立了天体力学.试举例说明经典力学在这方面的应用.

2.经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学.试举例说明经典力学在这方面的应用.

3.这些领域内的物体有何共同点？

［学生甲］昼夜交换、四季变换、天体运动等天体的运动规律都遵循经典力学.

［学生乙］拦河筑坝、修建桥梁、机械设计等实际应用技术也都服从经典力学的规律.

［学生丙］这些领域内的物体有两个共同的特点：①这些物体都比较大，属宏观物体.

②这些物体的运动都比较慢，属低速运动.

［教师总结］自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，在科学研究和生产技术中得到广泛的应用，为社会的发展做出了巨大的贡献.但随着科学技术的发展，牛顿运动定律越来越体现出了它的局限性.下面我们来讨论这一问题.

（二）牛顿运动定律的适用范围

［教师］请同学们阅读课文的二、三、四自然段，同时考虑下列问题：

用投影片出示

1.牛顿运动定律在哪些领域不能适用？

2.为什么牛顿运动定律在这些方面不能再适用了？

3.牛顿运动定律的适用范围是什么？

［学生A］牛顿运动定律在微观领域和高速运动领域不再适用.

［学生B］因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用.

［学生C］从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动.

［教师总结］从上面讨论可知，牛顿运动定律在微观领域、高速运动的情况下不再适用.那么对这些领域的问题又应如何研究呢？下面给大家简单介绍一些近代物理知识.

（三）从经典力学到相对论的发展

以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关.一根尺静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样.这就是经典力学的绝对时空观.

到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难.在新事物面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论.狭义相对论指出：长度、时间和质量都是随物体的运动速度而变化的.长度、时间和质量随速度的变化关系可以用下列方程表达式：

l=l₀ （通称尺缩效应）

t= (钟慢效应）

m= (质—速效应)

上式中，各式里的v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，l₀和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；t和t₀分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；m₀和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量.

但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（v《c)，则上面的一些结果就变为l≈l₀,t≈t₀,m≈m₀,因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的.

继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间——时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了.“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论.

总结拓展

通过本节课的学习，我们知道了牛顿运动定律只适用低速运动的宏观物体，但是这并不意味着牛顿运动定律失去了它的意义.

【板书设计】

【课后反思】

第五章 曲线运动

第一课时  曲线运动

【教学目标】

一、知识教学点

1．明确曲线运动的速度方向，理解曲线运动是变速运动．

2．理解物体做曲线运动的条件，会用来分析具体问题．

二、能力训练点

提高观察能力、想像能力和逻辑推理能力．

三、德育渗透点

运动是可以认识的

四、美育渗透点

通过形象而具体的实例，使学生在不知不觉中审美体验中进入极大的注意状态．

【教学方法】

采用形象而直观的教学方法来分析总结曲线运动的成因．

【教学重点】

明确曲线运动的速度方向，理解物体做曲线运动的条件．

【教学难点】

理解曲线运动是变速运动，会根据物体做曲线运动的条件分析具体问题．

做曲线运动的物体一定受到力的作用，这个力对改变速度起什么作用．

【教学过程】

明确目标

（略）

整体感知

这是曲线运动的第一节，要充分利用学生已有的观察和感知．已有的概念和知识，理解曲线运动的特点和条件．

重点、难点的学习与目标宪成过程

1．曲线运动的速度方向

提出课题：我们已经学习了直线运动，而普遍发生的是曲线运动．

播放录像片：铁饼、标枪做曲线运动；导弹、飞机做曲线运动；汽车、摩托车做曲线运动……这些物体运动的轨迹是曲线．

曲线运动比直线运动复杂，但我们仍可用学过的直线运动的运动学基本概念以及动力学的基本规律来研究曲线运动的问题．

（1）曲线运动的速度方向时刻改变，方向沿曲线的切线方向．

曲线运动中速度的方向是时刻改变的，我们的任务是确定物体曲线运动任意时刻速度的方向．

播放录像片：水星沿砂轮的切线飞出；水滴沿伞边切线飞出；……

引导学生分析：火星、水滴由于惯性，以离开物体时的速度做直线运动，因此火星、水滴沿切线飞出的速度方向就是飞出点处原点的速度方向．

结合课本图5－6进一步理解切线的意义．

（2）曲线运动是变速运动，一定具有加速度．

复习速度是矢量，速度的改变一定有加速度，指出物体在曲线运动时，即使速度的大小不改变，但由于速度的方向时刻改变，因此曲线运动的物体一定具有加速度，也一定受到力的作用．

提醒学生注意：

（1）物体速度改变有加速度，并不是指加速度也一定改变，加速度可能改变，也可能不改变，要具体情况具体分析．

（2）速度改变的方向就是加速度的方向．在直线运动中，速度的方向和速度改变的方向在同一条直线上；在曲线运动中，速度的方向和速度改变的方向一定不在一条直线上．

2．物体做曲线运动的条件

（1）曲线运动的条件

播放录像片：一个在水平面上做直线运动的小钢球，如果从旁侧用一根条形磁铁不断给小钢球施加一个侧向力．它的运动方向时刻改变而做曲线运动．

实验分析：

（1）如果对小钢球不施加力，小钢球继续做匀速直线运动；

（2）如果对小钢球施加的力在小球运动方向上．小钢球继续做直线运动；

（3）如果小钢球静止，用条形磁铁一端正对小球，小钢球做直线运动．

在实验分析的基础上学生总结得出物体做曲线运动的条件：当运动物体的受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上，物体就做曲线运动．

分析条件可见有三点：物体必须有初速度；必须受到力；且速度和力的方向不在同一直线上．

结合条件进行实例分析：抛出的石子做曲线运动；人造地球卫星做曲线运动．

（2）合力在物体做曲线运动中所起的作用

着重阅读教材最后自然段，提出要点：合力不但能改变速度的大小，同时还能改变速度的方向．

教师分析：平行速度方向的力改变速度的大小；垂直速度方向的力改变速度的方向，可以结合教材这样说明：当合力的方向跟物体速度的方向在同一条直线上，物体做直线运动，这时没有垂直速度方向的力；当合力的方向跟物体速度方向成一角度时，物体做曲线运动，这时可以把合力分解为平行速度方向的分力和垂直速度方向的分力，而平行速度方向的分力是使物体做直线运动的，因此物体速度方向改变是由垂直速度方向的分力引起．

课堂练习：教材练习一第（2）题

①如图所示，学生标出铅球在各点的速度方向

②学生标出铅球在各点受力的方向（不计空气阻力）

③讨论分析：铅球抛出后的轨迹为什么是曲线．

④讨论分析：从力和运动的关系分析铅球从A到B、从C到D的运动速度是增大还是减小．

⑤讨论分析：从作出的力的图示可以看出，力的方向总是指向轨迹弯曲的内侧，这是否总是如此?

总结、扩展

1．这是本章的第一节，涉及的是曲线运动“是什么”和“为什么”的基本问题．学习时注意分别从运动学和力的角度以及二者关系等几个方面来理解，同时注意和直线运动相比较．

2．本节的学习对培养能力具有很积极的作用．观察和想像生活生产中的实际例子，有利于培养观察能力和想像能力；从个别现象、个别实验找到普遍规律，有利于培养分析综合能力；根据火星，水滴沿切线飞出分析曲线运动速度方向，根据小钢球的曲线运动分析物体做曲线运动的条件．根据力和运动的关系说明曲线运动合力的作用，这些都有利于培养逻辑推理的能力．

【板书设计】

第五章曲线运动

一、曲线运动

1．曲线运动的速度方向

（1）曲线运动的速度方向时刻改变，原点在某一点的速度方向在曲线这一点的切线方向．

（2）曲线运动是变速运动，一定具有加速度．

2．物体做曲线运动的条件

（1）条件

（2）合力的作用

十、背景知识与课外阅读

纳米技术

纳米是一种长度单位，1纳米是1米的10亿分之一，相当于是十个氢原子一个挨一个地排起来的长度，20纳米相当于1根头发丝的三千分之一，而纳米技术则是指在纳米尺寸范围内通过直接操作和安排原子、分子来创造新物质．

科学家告诉我们，于细微处显神奇的纳米技术，已经悄然进入了寻常百姓家，渗透到了衣、食、住、行等领域，纳米技术可以使许多产品旧貌换新颜，把纳米颗粒或者纳米材料添加到传统材料中，可改进或获得一系列的功能，这种改进不见得昂贵，但却使产品更具市场竞争力，纳米的世界丰富多彩，离我们并不遥远．

十一、随堂练习

1．一个原点由西向东运动，现施加一个正北方向的力的作用．则原点的运动方向将向（    ）

A．正北方向偏折    B．正南方向偏折

C．东北方向偏折    D．东南方向偏折

2．一个原点受两个恒力作用，在水平面上做匀速直线运动，现撤去其中一个力，则物体    （    ）

A．一定做直线运动    B．可能做直线运动

C．一定做曲线运动    D．可能做曲线运动

3．关于曲线运动下列说法正确的是    （    ）

A．曲线运动一定是变速运动

B．曲线运动一定是变加速运动

C．做曲线运动的物体所受到的外力一定是变力

D．变速运动一定是曲线运动

4．如图5－1所示：物体在恒力F作用下，沿曲线从A点运动到B点，这时突然使它所受力大小不变，但方向改变180°，即由F变成－F，则在此力的作用下，物体以后的运动情况是    （    ）

A．物体将沿曲线a运动

B．物体将沿曲线b运动

C．物体将沿曲线c运动

D．物体将沿原曲线由B点返回A点

图5－1

5．物体运动的速度方向，加速度方向与作用在物体上合外力的方向的关系是    （    ）

A．物体的速度方向、加速度方向、合外力方向三者总是相同的

B．物体速度方向可与加速度方向成任何夹角，但加速度方向总与合外力的方向一致

C．物体速度方向总与合外力的方向一致，加速度的方向与合外力的方向可能一致也可能不同

D．速度方向可以与加速度方向或合外力方向成任意夹角

答案：1．C    2．BD    3．A    4．C    5．BD

第二课时  运动的合成和分解

【教学目标】

一、知识教学点

1．知道合运动、分运动、知道合运动和分运动是同时发生的，并且互不影响，能在具体的问题中分析和判断．

2．理解运动的合成、运动的分解的具体意义．理解运动的合成和分解遵循平行四边形定则．

3．会用图示方法和教学方法求解位移，速度合成、分解的问题．

二、能力训练点

培养观察和推理的能力、分析和综合的能力．

三、教育渗透点

辩证地看待问题

四、美育渗透点

学生在学习过程运用概念进行推理、判断，能体会到物理学科中所渗透出的逻辑美．

【教学方法】

1．充分利用直观教学，让学生体会到等效的含义．

2．师生共同讨论运动的合成与分解的原则．

【教学重点】

明确一个复杂的运动可以等效为两个简单的运动的合成或等效分解为两个简单的运动，理解运动合成、分解的意义和方法．

【教学难点】

认识分运动和分运动相互独立、互不相干；分运动和合运动的同时性．理解两个直线运动的合运动可以是直线运动，也可以是曲线运动．

运动的合成和分解与力的合成和分解有什么联系和区别．

【教学过程】

明确目标

（略）

整体感知

本节的地位比较特殊．为知识的学习，涉及到许多基本概念和基本规律；作为方法的介绍，体会把较复杂的运动看作是几个简单运动的合成；作为能力的培养，提高观察和推理能力，分析和综合的能力

重点、难点的学习与目标完成过程

1．什么是分运动、合运动?

演示实验（具体操作见课本）

学生观察蜡块的运动：由A到B沿玻璃管竖直向上匀速直线运动；由A到D随玻璃管向右匀速直线运动；蜡块实际的运动是上述两个运动的合成．即由A到C的匀速直线运动，如图5－2所示．

图5－2

演示课件，指出蜡块的实际运动可以看成同时参与上述两个运动，是这两个运动合成的结果．

结合实验指出分运动、合运动，说明分位移、分速度；合位移、合速度，强调两点：

（1）合运动是实际发生的运动，是分运动的合成；

（2）合运动和分运动是同时发生的，所用的时间相同．

2．怎样求解运动的合成、分解?

（1）运动的合成和分解遵循平行四边形定则．

描述运动的物理量如位移、速度、加速度等是矢量，运算时矢量运算，要按照平行四边形定则合成或分解．

（2）已知分运动求合这运动叫运动的合成；已知合运动求分运动叫分运动的分解．

注意说明分力、合力和分运动、合运动的异同．从实际存在和等效替代的角度分析讨论．

例题分析：教材 ［例1］

求蜡块合速度有两种方法：求出合位移，再求合速度；求出分速度；再求合速度；提醒学生注意，后一种解法是基本解法，适合于不是匀速运动的一般情况．

例题分析：教材 ［例2］

分解时要根据实际情况来分析，说明两个分速度的实际作用：水平分速度使飞机前进；竖直分速度使飞机上升．

3．两个互相垂直的直线运动的合运动是怎样的运动?

（1）两个互相垂直的直线运动的合运动可以是直线运动，也可以是曲线运动．

演示课件：两个匀速直线运动的合运动是匀速直线运动，用直角坐标系，采用描点法说明．

结合课件分析：

①定性分析：由于分速度的矢量是恒定的，故合速度的矢量也是恒定的，所以合运动是匀速直线运动．

②定量分析，在x方向运动方程是x＝ t，在y方向运动方程是y＝ t，相比约去时间t得

由于 ， 是定值，故二者比值为定值，即有y＝tx，此值为直线型方程，表明合运动是匀速直线运动．

演示课件：竖直方向的匀速运动和水平方向的初速为零的匀加速运动是曲线运动，用直角坐标系，采用描点法说明．

结合课件说明：

①定性分析，由于水平分速度矢量不再是恒定的，故合速度的矢量也不是恒定的，大小、方向都在改变，所以不再是直线运动，而是曲线运动．

②定量分析，在x方向有x＝ a ，在y方向有y＝ t，约去时间t得

故 ＝kx．此为抛物线型方程，表明合运动是曲线运动．（定量分析可结合学生情况留给学生课后思考）

（2）一个曲线运动可以分解为两个方向上的直线运动

既然两个直线运动的合运动可以是曲线运动，反过来，一个曲线运动可以用两个方向上的直线运动来等效替代．也就是说，分别研究这两个方向上的受力情况和运动情况，弄清楚分运动是直线运动的规律，就可以知道作为合运动的曲线运动的规律．

总结、扩展

1．在进行运动的合成和分解时，一定要明确合运动是物体实际的运动．分运动是假想的，这与力的合成和分解是有区别的，如图5－3所示．通过一定滑轮拉一物体，使物体在水平面上运动，如果是讨论运动的合成和分解，物体实际运动即合运动的速度方向是水平的，沿绳方向的速度是分运动的速度；如果是讨论力的合成和分解，沿绳方向的拉力是物体实际受到的力，沿水平方向的力是拉力的分力．

图5－3

2．合成和分解的精髓是“等效”的思想．学习时要深刻体会，可以结合课本“思考和讨论”进一步说明．

【板书设计】

运动的合成和分解

1．什么是合运动?分运动?

（1）分运动：A→B、A→D的运动

（2）合运动：A→C的运动

（3）合运动是实际发生的运动，是分运动的合成；合运动和分运动是同时发生的，所用的时间相同．

2．怎样求解运动的合成和分解

（1）运动的合成和分解遵循平行四边形定则．

（2）运动的合成：已知分运动求合运动（例题）

（3）运动的分解：已知合运动求分运动（例题）

3．两个互相垂直的直线运动的合运动是怎样的运动

（1）可以是直线运动，也可以是曲线运动．

（2）曲线运动可以用两个直线运动等效替代．

十、背景知识与课外阅读

古诗中的热学问题

题1唐朝岑参在《出关经华岳寺访法华云公》中写道“五月山雨热，三烽火云蒸，侧闻樵人语，深谷犹积冰”．火云指的是夏天的热空气，为什么高山的峰上那么热，而深深的山谷里却积着冰呢?

解释：产生对流的条件是下层空气温度高，上层空气温度低，热空气上升，冷空气下降形成对流，但诗句反应的情况却相反，对流不能产生，冰不会受热熔解．

题2古诗“山光物态弄春晖，莫为轻阴便拟归．纵使晴明无雨色，入云深处亦沾衣”．大意是劝游人不要因为天气稍阴就怕雨淋湿了衣服，而失去游览的机会，就是在阳光明媚的日子里，登上云雾笼罩着的山顶，也会把衣服沾湿的，这是为什么?

解释：高山上的气温比山下低得多，地表的水蒸气升到高空，便液化成小水球或凝华成小冰晶．这些小水珠或小冰晶附着在空气中的尘埃上便形成了云，大片的云形成了美丽的云海，游客上山时，遇到温度较高的衣服，云中的小水滴便沾在衣服上，小冰晶也在衣服上熔化，弄湿衣服也就正常了．

十一、随堂练习

1．如图所示，如果在定滑轮端拉绳的速度为v，绳与水平面的夹角为θ时，物体运动的速度是多大?如果是匀速拉绳，物体在做什么运动?

2．一只沿垂直于河岸的方向，以恒定的速度渡河，当船运动到河中央时，河水的流速突然增大，则船渡河的时间将    （    ）

A．增大    B．不变    C．减小     D．无法确定

3．关于运动的合成，以下说法正确的是    （    ）

A．合运动的速度一定大于分运动的速度

B．合运动的速度方向就是物体实际运动的方向

C．合运动的时间一定跟分运动的时间相等

D．合运动的加速度方向一定跟合运动的速度方向相同

4．关于两个互成角度的初速不为零的匀变速直线运动的合成，下列说法正确的是（    ）

A．一定是直线运动

B．一定是曲线运动

C．可能是直线运动，也可能是曲线运动

D．一定是匀变速运动

答案：1．物体是速度是v／cosθ，物体做变加速运动  2．B  3．BC  4．CD

第三课时  平抛物体的运动

【教学目的】

（l）使学生理解平抛物体运动是水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动。

（2）使学生掌握平抛运动的规律，并能利用其分析和解决问题。

（3）使学生进一步理解运动的合成与分解，提高学生前后知识联系的能力。

【重点及难点】

平抛运动的分解，及其规律的掌握应用。

【教学过程】

1．引入新课（5分钟）

上节讲到运动的合成和分解，同学们知道，任何一个复杂的运动都可以看作是由两个或几个简单运动复合而成的，本节我们将研究一种由同一平面上的两种简单运动复合而成的运动一一平抛物体的运动。（课题板书：平抛物体的运动）

2．新课教学

2．l平抛运动的概念（15分钟）（板书）

[注：以后凡板书内容全用楷体打印，不另说明]

2．2．l平抛运动的定义

先给学生做一个简单演示：将一粉笔头水平抛出，引导学生得出定义。

将物体用一定的速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动叫平抛运动。

2．1．2平抛运动的条件

引导学生对前面的粉笔头进行受力分析，得出运动的条件，使学生由运动的路径认识到平抛运动是曲线运动。

物体受到与速度方向成角度的重力作用，且 。（ 为初速度）

设问：既然平抛运动是曲线运动，那么它是由怎样的分运动会成的呢？

2．1．3平抛运动的分解

下面用电脑给学生演示《平抛运动》多媒体课件。

演示一：平抛运动与自由落体运动的比较（如图1）

对桌面上的红色小球，给它一水平速度 ，当它离开桌面的同时将另一绿色小球从桌子边沿自由下落。（这时两小球用慢镜头下落，学生看得非常清楚）

在下落过程中我们可随时单击鼠标使运动暂停进行观察，可以看到任一时刻两小球在同一水平线上，从而使学生清楚地看到平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。

演示二：平抛运动与匀速直线运动的比较（如图2）

让红色小球以水平速度 抛出的同时，让另一黄色小球以速度 沿水平方向作匀速直线运动，同样可随时单击鼠标使运动暂停进行观察。可以看到，任一时刻两小球都在同一竖直线上，从而使学生清楚地看到平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。

演示三：竖直及水平方向上的全面观察（如图3）。

让红色小球以水平速度 抛出的同时，让黄色小球以速度 沿水平方向作匀速直线运动，让绿色小球从桌子边沿自由下落，同样可随时单击鼠标使运动暂停。可以看到，任一时刻平抛红球与竖直方向自由落体的绿球在同一水平线上，与水平方向匀速运动的黄球在同一竖直线上。

通过上面的演示，让学生总结，得出结论：

分运动的合运动

设问：平抛运动的分解搞清楚后，那么它的运动规律怎样呢？

2．2平抛运动的规律（15分钟）

让学生阅读课本第10页到第11页。

2．2．l坐标公式

由上面的分析，我们可以分别算出平抛运动在任一时刻t的坐标x和y，取水平方向为x轴，正方向与初速度 方向相同，取竖直方向为y轴，正方向向下，取抛出点为坐标原点。由于加速度方向与y轴正方向相同，所以是正值a=g，引导学生自己得出：

，（水平方向是匀速直线运动）

。（竖直方向是自由落体运动）

2．2．2轨迹

让学生进一步观察前面演示三的画面，分析红色小球留下的曲线痕迹，可以看出，曲线上的小圆点正好位于与其对应的水平线上小圆点和竖直线上小圆点的垂直交叉处，将这些交叉点用光滑的曲线连接起来，就是平抛运动的轨迹。

接下来引导学生看课本第11页的例子，动手描绘平抛运动的轨迹。

2．2．3t末的瞬间值（在学生活动中讨论得出）

， 。

t末的速度 的大小： 。

的方向可以用 与x轴的正方向的夹角表示，即： 。

2．3例题与思考（8分钟）

[例1]分析课本第11页~第12页例题，让学生思考：

（1）平抛运动中物体飞行时间由什么决定？（由 ， ，即t由h决定）

（2）平抛运动的水平距离大小由什么决定？（ ，即x由 和h共同决定）

[例2]由电脑演示如下题目，并让学生总结出后面两条结果：

有一气球（类似母球）在某高空以一定速度匀速运动，若该母球每隔1s生出一个小球下落，这些小球在空中的排列是怎样的？这些小球落地后，小球之间怎样排列？

（1）这些小球在空中排列是一条竖直线（如图4所示）。

（2）这些小球落地后排列在一条直线上，且小球之间距离相等（如图5所示）。

第四课时  匀速圆周运动 向心力

【教学目标】

一、物理知识方面

(1)理解匀速圆周运动是变速运动；

(2)掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系；

(3)初步掌握向心力概念及计算公式。

二、通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程，培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力

三、渗透科学方法的教育。

【教学重点】

向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点，也是难点。通过生活实例及实验加强感知，突破难点。

【教学过程】

引入新课

演示：将一粉笔头分别沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出，观察运动轨迹。

复习提问：粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么？

启发学生回答：速度方向与力的方向在同一条直线上，物体做直线运动；不在同一直线上，做曲线运动。

进一步提问：在曲线运动中，有一种特殊的运动形式，物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示)，称为圆周运动。请同学们列举实例。

(学生举例教师补充)

电扇、风车等转动时，上面各个点运动的轨迹是圆……大到宇宙天体如月球绕地球的运动，小到微观世界电子绕原子核的运动，都可看做圆周运动，它是一种常见的运动形式。

提出问题：你在跑400米过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜？铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道，为什么路面总是外侧高内侧低？可见，圆周运动知识在实际中是很有用的。

引入：物理中，研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。

板书：匀速圆周运动

教学过程设计

思考：什么样的圆周运动最简单？

引导学生回答：物体运动快慢不变。

板书：1．匀速圆周运动

物体在相等的时间里通过的圆弧长相等，如机械钟表针尖的运动。

思考：匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢？

(学生自由发言)

板书：2．描述匀速圆周运动快慢的物理量

恒量。

当t很短，s很短，即为某一时刻的瞬时速度。线速度其实就是物体做圆周运动的瞬时速度。当物体做匀速圆周运动时，各个时刻线速度大小相同，而方向时刻在改变。那么，线速度方向有何特点呢？

演示：水淋在小伞上，同时摇动转台。观察：水滴沿切线方向飞出。

思考：说明什么？

师生分析：飞出的水滴在离开伞的瞬间，由于惯性要保持原来的速度方向，因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。

　　板书：方向：沿着圆周各点的切线方向。如图3。

单位：rad/s。

(3)周期：质点沿圆周运动一周所用的时间。如：地球公转周期约365天，钟表秒针周期60s等，周期长，表示运动慢。

　(角速度、周期可由学生自己说出并看书完成)

【板书设计】

　　思考：物体做匀速圆周运动时，v、ω、T是否改变？(ω、T不变，v大小不变、方向变。)

　　讲述：匀速周周运动是匀速率圆周运动的简称，它是一种变速运动。

　　提出问题：匀速圆周运动是一种曲线运动，由物体做曲线运动的条件可知，物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用，这个合外力的方向有何特点呢？

　　学生小实验(两人一组)：

　　线的一端系一小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动。小球质量很小(可用橡皮塞等替代)，甩动时线速度尽量大，小球重力与拉力相比可忽略，以保证拉线近似在水平方向。

　　观察并思考：

　　①小球受力？

　　②线的拉力方向有何特点？

　　③一旦线断或松手，结果如何？

　　(提问学生后板书并图示)

　　概括：要使物体做匀速圆周运动，必须使物体受到与速度方向垂直而指向圆心的力作用，故名向心力。

　　板书：3．向心力：物体做匀速圆周运动所需要的力。

　　提出问题：向心力的大小跟什么因素有关？

　　(学生自己设想，用刚才的仪器做小实验，凭感觉粗略体验。学生经实验、讨论有了自己的看法后，自由发言。)

　　演示实验(验证学生的设想)：研究向心力跟物体质量m、轨道半径r、角速度ω的定量关系。

　　提问：实验时能否让三个量同时变。

　　保持两个量不变，使一个量变化。

　　实验装置：向心力演示器。

　　演示：摇动手柄，小球随之做匀速圆周运动。

　　提问：向心力由什么力提供？如何测量？

　　小球向外压挡板，挡板对小球的反作用力指向转轴，提供了小球做匀速圆周运动的向心力，两力大小相等，同时小球压挡板的力使挡板另一端压缩套在轴上的弹簧，弹簧被压缩的格数可以从标尺中读出，即显示了向心力大小。

　　演示内容：

　　①向心力与质量的关系：ω、r一定，取两球使mA=2mB观察：(学生读数)FA=2FB结论：向心力F∝m

　　②向心力与半径的关系：m、ω一定，取两球使rA=2rB观察：(学生读数)FA=2FB结论：向心力F∝r

　　③向心力与角速度的关系：m、r一定，使ωA=2ωB观察：(学生读数)FA=4FB结论：向心力F∝ω2

　　归纳：综合上述实验结果可知：物体做匀速圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。但不能由一个实验、一个测量就得到一般结论，实际上要进行多次测量，大量实验，但我们不可能一一去做。同学们刚才所做的实验得出：m、r、ω越大，F越大；若将实验稍加改进，如课本中所介绍的小实验，加一弹簧秤测出F，可粗略得出结论(要求同学回去做)。我们还可以设计很多实验都能得出这一结论，说明这是一个带有共性的结论。测出m、r、ω的值，可知向心力大小为：F=mrω2。

　　反馈练习：

　　①对于做匀速圆周运动的物体，下面说法正确的是：A速度不变；B速率不变；C角速度不变；D周期不变。

　　②如图7为一皮带传动装置，在传动过程中皮带不打滑。试比较轮上A、B、C三点的线速度、角速度大小。

　　③物体做匀速圆周运动所需要的向心力跟半径的关系，有人说成正比，有人说成反比。你对这两种说法是如何理解的？

　　④(前后呼应)解释跑400m弯道时身体为何要倾斜等一类问题。(火车拐弯要求课后看书)

　　(三)课堂小结

　　1．科学方法

　　①点明建立概念的过程：是通过大量实例，概括抽象出本质的内容，即由个别到一般的思维过程。

　　②点明实验归纳的过程：必须经过多次实验，必须有足够的事实，由多个特殊的共同结论才能归纳出一般情况下的结论。

　　2．知识内容：(见板书)

　　3．对向心力的理解：向心力并不是一种特殊性质的力，它的名称只是根据始终指向圆心这一作用效果来命名的。下节课再进一步讨论。

　　五、说明

　　1．向心力、向心加速度的讲授顺序。向心力概念的建立有两条途径：一是先通过实验建立向心力概念，归纳出向心力公式，再推出向心加速度；二是先通过理论推导导出向心加速度，再推出向心力。

　　先讲加速度，理论推导严谨，又能训练学生的推理能力，但方法较抽象，对基础差的学生难度较大。考虑到我所任班级学生的实际情况，我选用了先讲向心力，降低了难度，便于学生理解、接受，现行必修教材采用的也是这一顺序。不足之处是：由于实验存在误差，只能粗略得出结论，而且课堂不可能做很多实验，实验归纳的事实不足。解决的关键是尽量减小实验误差，补充实例，弥补实验事实不足的缺陷。

　　2．对向心力的教学，本节完成了感知、概括、定义，即完成了个别到一般的过程和简单的再认。而进一步的再认即一般到个别，留待下节完成，所以本节对向心力的要求教学目标定为初步掌握。

第五课时  向心力、向心加速度

【教学目标】

一、知识目标

1、理解向心加速度和向心力的概念

2、知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。

3、掌握向心力与向心加速度之间的关系。

二、能力目标

1、学会用运动和力的关系分析分题

2、理解向心力和向心加速度公式的确切含义，并能用来进行计算。

三、德育目标

通过a与r及 、v之间的关系，使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。

【教学重点】

1、理解向心力和向心加速的概念。

2、知道向心力大小 ，向心加速的大小 ，并能用来进行计算。

【教学难点】

匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变，方向在时刻改变。

【教学方法】

实验法、讲授法、归纳法、推理法

【教学过程】

一、引入新课

1：复习提问（用投影片出示思考题）

（1）什么是匀速圆周运动

（2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？

（3）上述物理量间有什么关系？

2、引入：由于匀速云的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？加速度又如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。

二、新课教学

（一）用投影片出示本节课的学习目标：

1、理解什么是向心力和向心加速度

2、知道向心力和向心加速度的求解公式

3、了解向心力的来源

（二）学习目标完成过程

1：向心力的概念及其方向

（1）在光滑水平桌面上，做演示实验

a：一个小球，拴住绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态

b：用手轻击小球，小球做匀速直线运动

c：当绳绷直时，小球做匀速圆周运动

（2）用CAI课件，模拟上述实验过程

（3）引导学生讨论、分析：

a：绳绷紧前，小球为什么做匀速圆周运动？

b：绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？

（4）通过讨论得到：

a：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。

b：向心力指向圆心，方向不断变化。

c：向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。

2、向心力的大小

（1）体验向心的大小

a：每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个，让学生拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次。

b：引导学生猜想：向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。

c：过渡：刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关，那么，我们的猜想是否正确呢？下边我们通过实验来检验一下。

（2）a：用实物投影仪，投影向心力演示器。

b：介绍向心力演示的构造和使用方法

构造：（略） 主要介绍各部分的名称

使用方法：匀速转动手柄1，可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值。

（3）操作方法：

a：用质量不同的钢球和铝球，使他们运动的半径r和角速度 相同 观察得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力也越大。

b：用两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系

c：仍用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。

（4）总结得到：向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度 都有关系，且给出公式：F＝mr 2（说明该公式的得到方法，空气变量法、定量测数据）

（5）学生据 推导向心力的另一表达式

3、向心加速度

（1）做圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。

（2）结合牛顿运动定律推导得到

4、说明的几个问题：

（1）由于a向的方向时刻在变，所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。

（2）做匀速圆周运动的物体，向心力是一个效果力，方向总指向圆心，是一个变力。

（3）做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。

三、巩固训练

1：向心加速度只改变速度的    ，而不改变速度的    。

2、一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速度为原来的2倍时，它的线速度、向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当角速度变为原来的2倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍

3、（1）用CAI课件展示思考与讨论中的物理情景

（2）分析木块受几个力的作用？各是什么性质的力？

（3）木块所受的向心力是由什么提供的？

四、小结

1：什么是向心力和向心加速度？它们的大小和方向有什么特点？

2：向心力的求解公式（1）    （2）

3：向心加速度的求解公式（1）    （2）

4、匀速圆周运动是一种什么性质的运动？

【板书设计】

第六课时  匀速圆周运动的实例分析

【教学目标】

一、知识教学点

　　1．会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力．

　　2．掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面、竖直面的问题．

　　3．知道向心力，向心加速度的公式也适应变速圆周运动，理解如何使用．

二、能力训练点

　　1．具体问题具体分析，理论联系实际，提高分析和解决问题的能力．

　　2．注意统一性和特殊性，注意一般方法和特殊方法，提高综合分析的能力．

三、德育渗透点

　　学习的目的是为了应用，科学技术是第一生产力．

四、美育渗透点

　　通过实际演练，使学生在巩固知识的同时，领略到将理论应用于实际解决问题而带来的成功的娱乐．

【教学方法】

　　学生自学教材，在例题分析时采用师生共同讨论的教学方式．

【教学重点】

　　（1）理解向心力是按效果命名的力．

　　（2）会在具体问题中分析向心力，综合运用牛顿定律分析解决问题．

【教学难点】

　　（1）具体问题具体分析，理论联系实际．

　　（2）临界问题的分析和讨论．

【教学过程】

明确目标

　　（略）

整体感知

　　这一节课结合两个实际例子进行分析．要充分发挥教师的主导作用和学生的主导作用，师生共同讨论，拓展知识．

重点、难点的学习与目标完成过程

　　复习提问：

　　匀速圆周运动的物体受到向心力．向心力是怎样产生的？

　　用已熟悉的例子说明：

　　（1）绳拉物体做匀速圆周运动，绳的拉力提供向心力．

　　（2）物体随水平圆盘做匀速周围运动，静摩擦力提供向心力．

　　小结：向心力是由物体实际受到的一个力或几个力的合力提供的；向心力是按作用效果命名的力．

　　我们从分析向心力角度进一步研究几个实例：

　　1．火车转弯

　　学生阅读课本

　　演示课件1（可随提问讨论展开）

　　提问讨论：

　　（1）火车匀速直线运动和匀速转弯是否同种状态？

　　不是，火车匀速直线运动时合外力为零，火车匀速转变时受向心力，合外力不为零．

　　（2）火车转弯时所需的向心力如何产生？分两种情况讨论：内外轨一样高；外轨比内轨高．

　　当内外轨一样高时，铁轨对火车竖直向上的支持力和火车重力平衡向心力由铁轨外轨的轮缘的水平弹力产生．这种情况下铁轨容易损坏．轮缘也容易损坏

　　当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以减轻轨和轮缘的格压．

　　最佳情况是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力．

　　定量分析火车转弯的最佳情况．

　　①受力分析：如图5－14所示火车受到的支持力和重力的合力的水平指向圆心，成为使火车拐弯的向心力．

5－14

　　②动力学方程：根据牛顿第二定律得

　　mgtanθ＝m

　　其中r是转弯处轨道的半径， 是使内外轨均不受力的最佳速度．

　　③分析结论：解上述方程可知

　　 ＝rgtanθ

　　可见，最佳情况是由 、r、θ共同决定的．

　　当火车实际速度为v时，可有三种可能，

　　当v＝ 时，内外轨均不受侧向挤压的力；

　　当v＞ 时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）；

　　当v＜ 时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）．

　　（4）还有哪些实例和这一模型相同？

　　自行车转弯，高速公路上汽车转弯等等．

　　小结：

　　我们讨论的火车转弯问题，实质是物体在水平面的匀速圆周运动，从力的角度看其特点是；合外力的方向一定在水平方向上，由于重力方向在竖直方向，因此物体除了重力外，至少再受到一个力，才有可能使物体产生在水平面匀速圆周运动的向心力．

　　2．汽车过拱桥

　　学生阅读课文

　　演示课件2（可随提问讨论展开）

　　提问讨论：

　　（1）汽车静止在桥顶与通过桥顶是否同种状态？

　　不是，汽车静止在桥顶、或通过桥顶，虽然都受到重力和支持力．但前者这两个力的合力为零，后者合力不为零．

　　（2）汽车过拱桥桥顶的向心力如何产生？方向如何？

　　汽车在桥顶受到重力和支持力，如图5－15所示，向心力由二者的合力提供，方向竖直向下．

图5－15

　　（3）运动有什么特点？

　　①动力学

　　方程：

　　由牛顿第二定律设

　　G－ ＝m

　　解得 ＝G－m

　　②汽车处于失重状态

　　汽车具有竖直向下的加速度， ＜mg，对桥的压力小于重力．这也是为什么桥一般做成拱形的原因．

　　③汽车在桥顶运动的最大速度为

　　根据动力学方程可知，当汽车行驶速度越大，汽车和桥面的压力越小，当汽车的速度为 时，压力为零，这是汽车保持在桥顶运动的最大速度，超过这个速度，汽车将飞出桥顶．

　　（4）题扩展

　　①如果物体从竖直曲面的内侧通过最高点时，情况如何？

　　②受力图如图5－16所示．动力学方程是 ＋G＝m

图5－16

　　即 ＝m －mg

　　分析可知， 是物体运动到最高点的最小速度．

　　②如果汽车通过凹形桥最低点时，情况如何．

　　学生依照上述讨论行分析．

　　小结：

　　我们讨论的汽车过桥问题，实质是物体在竖直面的圆周运动，要求掌握的是在最高点和最低点的情况，从力的角度看：在最低点，物体除了重力外，还必须受到一个竖直向上的压力．在最高点，重力可以提供同心力，即

　　mg＝m ,      ＝

　　 是最高点的临界速度（可以是最大值，也可以是最小值），根据在最高点接触物体的特点，可能再提供竖直向上的力，也可能再提供竖直向下的力，要具体情况具体分析

总结、扩展

　　1．在讨论水平面的匀速圆周运动时，可结合学生情况，结合圆锥摆进行讨论．

　　2．在讨论竖直面的周围运动时，对于最高点的情况，可结合绳、杆施力的特点进一步说明．

　　3．在竖直面内、物体一般不是做匀速圆周运动，注意说明向心力和向心加速度公式虽然是从匀速圆周运动得出的，但也适用于变速圆周运动．

【板书设计】

圆周运动的实例分析

　　1．火车转弯——水平面的周围运动

　　2．汽车过拱桥——竖直面的周围运动．

　　十、背景知识与课外阅读

爱因斯坦对我们的忠告……不要让“常识”欺骗了你

　　这里提到的“常识”即“生活经验”．爱因斯坦称这类生活中没有经过认真推敲或对事物的片面的认识为“常识”．他说：“常识是18岁以前没在思想上的一层偏见”．这个忠告应特别引起我们的注意，因为有些常识是不真实的，是感觉上的错误，许多常识虽然是正确的，但只在一定的范围内表现为真理，这样的例子在你学习物理的时候经常遇到．例如，要想骑自行车在平直的马路上匀速行驶，就一定要用力蹬，你就认为要维持物体运动就一定需要力；再例如，下雨天你坐在汽车里看到外面的雨点斜向下运动，而实际雨点是向下运动的，例子不一而足，只是借此栏目告诉初学物理的同学，要用准确的物理知识纠正过去自己错误或片面的生活经验，从而更好地掌握物理规律．

　　十一、随堂练习

　　1．一个小球在竖直放置的光滑圆环的内槽做圆周运动，则关于小球加速度方向正确的是    （    ）

　　A．一定指向圆心

　　B．一定不指向圆心

　　C．只在最高点和最低点处指向圆心

　　D．不能确定是否指向圆心

　　2．质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的使用使得木块的速率不变，如图5－17所示，那么    （    ）

　　A．因为速率不变，所以木块的加速度为零

　　B．木块下滑过程中所受的合外力越来越大

　　C．木块下滑过程中所受的摩擦大小不变

　　D．木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心

图5－17

　　3．如图5－18所示，质量为M和m的两物块A、B用线连接套在光滑的水平杆上，已知M∶m＝2∶1，现在杆绕轴匀速转动，A和B在稳定后它们到轴线O 的距离之比为多少？

图5－18

　　4．如图5－19所示，绳一端系着质量为M＝0.6kg的物体A，静止于水平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m＝0.3kg的物体B，A的中点距圆孔0.2m，并知A和水平面间的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴成转动，问角速度 在什么范围内B会处于静止状态？（g＝10m／ ）

　　答案：1．C  2．D  3．1∶2  4．2.9rad／s≤ω≤6.5rad／s

图5－19

第七课时  离心现象及其应用

【教学目标】

一、知识教学点

1．知道什么是离心现象，明确物体做离心运动的条件

2．能结合课本提出的问题具体分析，了解离心运动的应用和防止．

二、能力训练点

培养分析说理的能力，提高科学表述的能力．

三、德育渗透点

事物都是一分为二的，有利也有弊，充分扬长避短，是一种科学态度，也是一种科学方法．

四、美育渗透点

通过学生对几种离心机的使用，把审美欣赏与操作有机结合，从而提高学生审美的感受力和鉴别力．

【教学方法】

让学生动手去做各种离心演示实验，激发学生在结合学过的向心力知识寻找本质规律．

【教学重点】

理解离心运动的条件、知道离心运动的应用和防止．

【教学难点】

结合具体事例分析离心运动，融会贯通，举一反三．

离心运动是否受到“离心力”？

【教学过程】

明确目的

（略）

整体感知

这一节课不是可有可无的课，要充分利用课本的素材，提高学生综合运用知识的能力．

重点、难点的学习与目标完成过程

1．离心现象

提问：物体为什么能做圆周运动？

是因为物体受到向心力，向心力使物体维持在圆周轨道上，而不是沿圆周切线方向飞离轨道．

反问：如果向心力突然消失，会出现什么情况？

学生议论．

演示录像片．

再问：如果合力不足于提供所需的向心力，会出现什么情况？

演示录像片，学生议论．

小结：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动称做为离心运动．

注意：离心运动的原因是合力突然消失，或不足以提供向心力，而不是物体又受到什么“离心力”．

2．离心运动的应用和防止

教学方法是：现看录像或课件，思考其中原因，互相议论交流．

注意学生表述的科学性，培养习惯，提问能力．

实例1：离心干燥器

实例2：洗衣机脱水

实例3：体温计甩水银柱

实例4：棉花糖的产生

实例5：汽车转弯

实例6：高速转动的砂轮

鼓励学生再举例说明离心运动的应用和防止

总结、扩展

离心现象是一种常见的现象，要理解其产生的原因，并会用来解释有关的问题．

讨论：撑开的雨伞上附有雨水，转动伞柄，雨水会被甩去，试分析雨滴运动的轨迹．

作业

阅读课文

对雨伞甩雨水问题定量讨论：若已知伞柄半径为r，角速度为ω，高为h，求雨滴落到地面上的轨迹．

【板书设计】

离心现象及其应用

1．离心现象

2．离心运动的应用和防止

十、背景知识与课外阅读

潮汐产生的原因

到过海边的人都知道，海水有涨潮和落潮现象．涨潮时，海水上涨，波浪滚滚，景色十分壮观；退潮时，海水悄然退去，露出一片海滩．我国古书上说：“大海之水，朝生为潮，夕生不汐”．那么，潮汐是怎样产生的？

古时候，很多资哲都探讨过这个问题，提出过一些假想．古希腊哲学家柏拉图认为地球和人一样，也要呼吸，潮汐就是地球的呼吸．他猜想这是由于地下岩穴中的振动造成的，就像人的心脏跳动一样．

随着人们对潮汐现象的不断观察，对潮汐现象的真正原因逐渐有了认识．我国古代余道安在《海潮图序》一书中说：“潮之涨落，海非增减，盖月之所临，则之往从之．”汉代思想家王充在《论衡》中写到：“涛之起也，随月盛衰”．他们都指出了潮汐与月球有关系．到了17世纪80年代，英国科学家牛顿发现了万有引力定律以后，提出了潮汐是由于月球和太阳对海水的吸引力引起的假设，从而科学地解释了潮汐产生的原因．

原来，海水随着地球自转也在旋转，而旋转的物体都受到离心力的作用，使它们有离开旋转中心的倾向，这就好像旋转张开的雨伞，雨伞上水珠将要被甩出去一样．同时海水还受到月球、太阳和其他天体的吸引力，因为月球离地球最近，所以月球的吸引力较大．这样海水在这两个力的共同作用下形成了引潮力．由于地球、月球在不断运动，地球、月球与太阳的相对位置在发生周期性变化，因此引潮力也在周期性变化，这就使潮汐现象周期性地发生．

十一、随堂练习

1．汽车在半径为R的水平弯道上转弯，如果汽车与地面间的动摩擦因数为μ，那么使汽车发生侧滑的最小速度为    （    ）

A．     B．     C．     D．

2．物体做离心运动时，它的加速度    （    ）

A．一定变为零    B．可能变为零

C．一定不变      D．可能保持不变

3．雨伞半径为R，高出地面h，雨伞以角速度ω旋转时，雨滴从伞边缘飞出（    ）

A．沿飞出点半径方向飞出，做平抛运动

B．沿飞出点切线方向飞出，做平抛运动

C．雨滴落在地面上后形成一个和伞半径相同的圆圈

D．雨滴落在地面上后形成半径r＝R 的圆圈

答案：1．B    2．BD    3．B