《用牛顿运动定律解决问题(二)》教案
一、教学目标
（一）知识与技能
1.认识超重和失重现象。
2.知道产生超重、失重现象的条件。
3.能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象
（二）过程与方法
1.经历实验观察、实例探究讨论交流的过程，体验超重和失重现象。
2.经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
（三）情感态度与价值观
1.体会生活中的超重和失重现象，生成“学以致用”的意识。
2.体验自主学习过程，养成乐于细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。
二、教学重点
什么是超重、失重及产生超重、失重现象的条件、实质。
三、教学难点
1.产生超重和失重现象的实质。
2.
运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重现象的实例分析。
四、课时安排
1课时
五、教学准备
多媒体课件、粉笔、图片。
六、教学过程
新课导入：
将钩码挂在一条对折的纸条的封闭端，如何在不依靠其他工具的情况下将其拉断？（迅速向上提起）
带着这个问题，我们进入今天的学习——超重和失重。
新课讲解：
一、重力及其称量
1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力
G=mg（实重）
2.重力的称量：
测量仪器显示的读数是指物体对台秤的压力或对弹簧秤的拉力（视重）
解释：
根据二力平衡的原理：物体受到的重力G=台秤对物体的支持力F
根据牛顿第三定律：物体对台秤的压力F'和台秤对物体的支持力F是一对作用力和反作用力。
因此物体的重力G=物体对台秤的压力F'(数值上）
二、超重和失重
1.
概念：
超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。
失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。
思考：超重现象真的是重力增加了吗？失重现象真的是重力减小了吗？
强调：超重和失重现象并非是重力发生变化，而是视重发生了变化！
实验探究：
在大家的桌子上都放有一把弹簧秤和一个钩码,请大家利用这两个实验仪器做实验,并完成以下表格
运动情况
加速度方向
拉力和重力的关系
现象
向上运动
加速上升
向上
F>G
超重
减速上升
向下
F失重
向下运动
加速下降
向下
F失重
减速下降
向上
F>G
超重
思考：
①物体的超重和失重是取决于速度方向还是取决于加速度方向？
答：取决于加速度方向
②根据表格的结果得出产生超重和失重现象的条件是什么？
超重：物体具有向上加速度
失重：物体具有向下加速度
例题:一个质量为60Kg的人乘电梯上楼。电梯开始以3m/s2的加速度匀加速向上运动时，求这时他对电梯地板的压力 快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度匀减速上升，求这时他对电梯地板的压力又是多少？(g取10
m/s2
)画受力图（注意这里我们选向上的方向为正方向）（用牛顿第二定律和牛顿第三定律进行分析）：学生板演
解析时强调：
超、失重问题处理的一般思路
①确定研究对象；
②对研究对象进行运动分析和受力分析；
③选取正方向，列出方程或方程组；
④求解方程，并对结果做必要说明
结果分析：超重现象——（F>mg）——a〉0
失重现象——（F进一步总结：
超重现象产生条件：物体具有向上加速度
失重现象产生条件：物体具有向下加速度
思考：
若物体与台秤共同做自由落体运动
，则台秤的示数为多少？《用牛顿运动定律解决问题(二)》习题
一、单选题(本大题共7小题，共28.0分)
1. 如图所示，小球靠在竖直固定挡板上与斜面保持静止，不计摩擦，当缓慢增大斜面的倾角时，小球对挡板的压力
F
N1和小球对斜面的压力
F
N2的变化情况是（ ）。
A. FN1变大，FN2变大
B. FN变大，FN2变小
C. FN1变小，FN2变小
D. FN1变小，FN2变大
2. 下列关于超重和失重的说法中，正确的是（ ）。
A. 物体处于超重状态时，其重力增加了
B. 物体处于完全失重状态时，其重力为零
C. 物体处于超重或失重状态时，其质量不变，但重力发生了改变
D. 物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化
3. 在如图所示的装置中，重4
N的物块被平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上，整个装置被固定在台秤上并保持静止，斜面的倾角为30°。如果物块与斜面间无摩擦，装置稳定以后，当细线被烧断而物块正下滑时，与稳定时比较，台秤的读数（ ）。
A. 增大4
N
B. 增大3
N
C. 减小1
N
D. 不变
4. 如图所示，重20
N的物体静止在倾角为
θ＝30°的粗糙斜面上，物体与固定在斜面上的轻弹簧连接，设物体与斜面间的最大静摩擦力为12
N，则弹簧的弹力（ ）。
①可能为零；
②可能为22
N，方向沿斜面向上；
③可能为2
N，方向沿斜面向上；
④可能为2
N，方向沿斜面向下。
A. ①②③
B. ②③④
C. ①②④
D. ①②③④
5. 如图所示，一个质量为50
kg的人，站在竖直向上运动着的升降机内，他看到升降机上挂着质量为5
kg重物的弹簧测力计上的示数为40
N，这时人对升降机地板的压力是（
g取10
m/s
2）（ ）。
A. 600
N
B. 400
N
C. 500
N
D. 以上答案都不对
6. 长方体木块静止在倾角为
θ的斜面上，其受力情况如图所示，那么木块对斜面作用力的方向（ ）。
A. 沿斜面向下
B. 垂直于斜面向下
C. 沿斜面向上
D. 竖直向下
7. 共点的五个力平衡，则下列说法中不正确的是（ ）。
A.
其中四个力的合力与第五个力等大反向
B.
其中三个力的合力与其余的两个力的合力等大反向
C.
五个力合力为零
D.
撤去其中的三个力，物体一定不平衡
二、填空题(本大题共5小题，共20.0分)
8. 如图4-7-4所示，两物体A、B,质量分别为2
kg、1
kg,用跨过定滑轮的轻绳相连.A静止于水平地面上,不计摩擦,绳对A的拉力大小为
?N,地面对A作用力的大小为
?N.(取g=10m/s
2)
图4-7-4
9. 一个质量为m的物体静止于粗糙的水平面上,现对物体施加一沿水平方向的力F,如果F由零逐渐增加,但物体始终保持静止,则此过程中物体所受合外力将
物体所受摩擦力将
(填“增大”“减小”或?“不变”)
10. 如图4-7-9所示，两轻环E和D分别套在光滑杆AB和AC上，AB与AC的夹角为θ，E和D用细线连接，一恒力F沿AC方向拉环D，当两环平衡时，细线与AC间的夹角为________，细线的拉力为________
图4-7-9
11. 1999年11月20日,我国发射了“神舟”号载人飞船，次日返回舱着陆，实验获得成功.返回舱在将要着陆之前,由于空气阻力作用有一段匀速下落过程,若空气阻力与速度的平方成正比,比例系数为k,返回舱的质量为m,则此过程中返回舱的速度应为________.
12. 如图4-7-3所示，倾斜索道与水平方向成37°角，当载人车厢加速向上运动时，人对车厢底板的压力为体重的1.25倍，这时人与车厢仍然是相对静止.则车厢对人的静摩擦力是人体重的____________.
图4-7-3
三、计算题(本大题共4小题，共40.0分)
13. 如图4-7-8所示，用力F拉用细绳连在一起的A、B两物体，以4.9m/s
2的加速度匀加速竖直上升.已知A、B的质量分别为1
kg和2
kg，绳子最大承受的张力是35N，则求（取g=9.8m/s
2）：?
图4-7-8
(1) 力F的大小；
(2) 为使绳子不被拉断，加速上升的最大加速度.
14. 手提下面挂着质量为2
kg钩码的弹簧秤，求下列各种情况下弹簧秤的读数.（g取10m/s
2）?
(1) 手提弹簧秤静止时.?
(2) 手提弹簧秤竖直向上做匀速运动.?
(3) 手提弹簧秤以2m/s
2的加速度竖直向上做匀加速运动.??
(4) 手提弹簧秤以2
m/s
2的加速度竖直向下做匀加速运动.??
(5) 放开手让弹簧秤和钩码一起自由下落.?
15. 在竖直方向的弹簧秤的秤钩上挂一个4
kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的读数分别是多大？（g取9.8m/s
2）?
?
A.以0.2
m/s
2的加速度加速上升?
B.以0.2
m/s
2的加速度减速上升?
C.以0.2
m/s
2的加速度加速下降?
D.以0.2
m/s
2?的加速度减速下降?
16. 升降机的天花板上挂一弹簧秤，其下端挂一重物.升降机静止时，弹簧秤的示数是10N；升降机下降时，弹簧秤的示数变为8
N，求升降机的加速度.（g取10m/s
2）?
【答案】
1. A 2. D 3. C 4. D 5. B 6. D 7. D
8. 10
10
9. 不变
增大
10. -θ
F／sinθ
11.
12.
13. 44.1N
7.7
m/s
2
14. （1）20
?N （2）20
N （3）24
N （4）16
N （5）0
15. A.40
N；B.38.4
N；C.38.4
N；D.40
N
16. 2
m/s
2
【解析】
1. 按照力的分解原则，将小球的重力
G沿垂直于挡板和垂直于斜面方向分解为
F
1和
F
2，则
F
N1＝
F
1，
F
N2＝
F
2，如图所示，由于斜面倾角
α在缓慢变大，故力
F
2在缓慢地改变大小和方向，而
F
1方向不变，大小缓慢变化，但无论如何变化，
F
1与
F
2、
F
1′与
F
2′、
F
1″与
F
2″…的合力始终为重力
G(即对角线一定)，由图可知，倾角
α增大时，
F
N1、
F
N2均是增大，故选项A正确。
2. 物体处于超重或者失重状态时，质量、重力大小均没有发生变化，只是对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化。
3. 物块下滑的加速度
a＝
gsin
30°＝
g，方向沿斜面向下。此加速度的竖直分量
a
1＝
asin
30°＝
g，方向向下。所以物块失重，其视重为
F
视＝
G－
ma
1＝
mg＝3
N，台秤的读数减小1
N，选项C正确。
4. 假设物体有向下滑的趋势，则受到的静摩擦力沿斜面向上，达到最大值时，弹力向下有最大值为2
N；假设物体有向上滑的趋势，则受到的静摩擦力沿斜面向下，达到最大值时，弹力向上有最大值为22
N。故①②③④均正确，正确选项为D。
5. 略
6. 略
7. 略
8. 受力分析如图4－7－5所示，由于A、B都处于平衡状态，所以T+N=GT′=G′又因为T=T′，所以绳对A的拉力T等于B的重力，地面对A的作用力N=G-T.?
图4-7-5
9. 由于物体始终处于静止状态，所以合力一直为零.物体受力情况如图4－7－3所示，由平衡条件可知f=F.?
图4-7-3
10. D、E为轻环，重力不计，用力F拉D环时，稳定后，细线拉紧，且细线必与AB杆垂直.E环处于二力平衡状态，D环处于三力平衡状态.
两环稳定时，两环受力如右图所示.细线与AC间夹角为
-θ.对D环，有Tcos(
-θ)=F，即Tsinθ=F，
所以细线拉力T=
.
11. 思路由题意知：返回舱在着陆之前做一段匀速下落,所以
F
阻-mg=0
①
又空气阻力与速度的平方成正比，F
阻=kv
2
②
①②联立得v=
.
12. 对人受力分析如图所示，建立如图所示的直角坐标系，沿x方向：F
f=macosθ.沿y方向：F
N-mg=masinθ，F
N=1.25mg.由以上各式联立可得F
f=
mg，即车厢对人的静摩擦力是人体重的
.
13. A、B两物体属于超重状态，由牛顿第二定律列方程：?
以AB整体为研究对象，有?
F-(m
a+m
b)g=(m
a+m
b)a?
解得F=44.1N??
以B为研究对象，有T
m-m
bg=m
ba
1?
解得a
1=7.7m/s
2?.
14. 弹簧秤的读数是钩码对弹簧秤的拉力T′的大小，而它又与弹簧秤对钩码的拉力T是一对作用力与反作用力，大小相等.以钩码为研究对象.?
（1）物体处于静止状态，合力为零.T′=T=G=mg=20N.?
（2）物体匀速运动，合力为零.T′=T=G=mg=20N.?
（3）加速上升时加速度向上，合力向上.F
合=T-mg=ma?
弹簧秤的读数T′=T=m(g+a)=2×(10+2)N=24N.?
（4）加速下降时加速度向下，合力向下.F
合=mg-T=ma?
弹簧秤的读数T′=T=m(g-a)=2×(10-2)
N=16N.?
（5）F
合=mg-T=mg 弹簧秤拉力T=0.?
15. 弹簧秤的读数——视重，等于物体对弹簧的拉力F的大小.A、D两种情况下，加速度都是向上的，所以物体处于超重状态，视重大于实重，以物体为研究对象，由牛顿第二定律列方程（以竖直向上为正方向）?
F-mg=ma，解得F=m（g+a）=4×（9.8+0.2）N=40N.??
?
B、C两种情况下，加速度都是向下的，所以物体处于失重状态，视重小于实重，以物体
为研究对象，由牛顿第二定律列方程（以竖直向下为正方向）?
mg-F=ma，解得F=m（g-a）=4×（9.8-0.2）N=38.4N.??
16. 弹簧秤的示数等于重物对弹簧的拉力大小.升降机静止时，拉力就等于重力大小，升降机下降时，由于拉力比重力小，所以属于失重状态.由牛顿第二定律列方程?
G-T=ma?
又G=mg?
解得a=g-
=10-
m/s
2=2
m/s
2
