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高一物理人教版必修一 4.7用牛顿运动定律解决问题（二）教案
用牛顿运动定律解决问题（二）
重/难点
重点：共点力作用下物体的平衡；超重和失重。 难点：超重和失重。
重/难点分析
重点分析：平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态。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，称为超重现象。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，称为失重现象。
难点分析：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了(甚至消失了)，地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化。即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小。当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系。超(失)重现象是指物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于(小于)重力的现象。“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向。
突破策略
一、共点力的平衡条件
桌上的书、屋顶的灯，虽然都受到力的作用，但都保持静止。火车车厢受到重力、支持力、牵引力、阻力作用，但仍可能做匀速直线运动。
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如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线状态，我们就说这个物体处于平衡状态。共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。
若一个物体受三个力而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力间满足怎样的关系？
三个力平衡，合外力为零，则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反。推广到多个力的平衡，若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反。
例1. 课件展示例题、三角形悬挂结构及其理想化模型。
F1、F2的大小与?角有什么关系？悬挂路灯的一种三角形结构
学生交流讨论，并写出规范解题过程。 课件展示学生解题过程。
解析：F1、F2、F3合力为0，则这三个力在x方向的分矢量之和及y方向的分矢量之和也都为0，即
F2?F1·cos??0 ① 2 / 7
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F1??F3?0 ② sin解①②组成的方程F1?F3GG= 。 F2?F1·cos??sin?sin?tan?应用拓展：根据解题结果，在此类路灯等的安装过程中应该注意哪些问题？ 讨论交流：由公式看出当θ很小时，sinθ和tanθ都接近0，F1、F2就会很大。对材料强度要求很高，所以钢索的固定点A不能距B太近。但A点过高则材料消耗过多。所以要结合具体情况适当选择θ角。
若利用推论“三个力平衡，则某一个力与其余两个力的合力大小相等、方向相反”解题，则该题如何解决？
解析：由平衡条件F1、F2的合力与F3等大反向，即
F?F3?G 由力的矢量三角形的边角关系 F1? F2?G sin?G。 tan?总结：物体受到三个共点力而处于平衡状态，利用推论：任两个力的合力与
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第三个力等大反向，结合力的合成的平行四边形定则可使解题更加简洁明了。受三个以上共点力平衡时多用正交分解法和力的独立作用原理解题。
二、超重和失重
例2. 如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力F′是多大？电梯启动、制动时，体重计的读数怎样变化？
分析：人受到两个力：重力G和电梯地板的支持力F。地板对人的支持力F与人对地板的压力F′是一对作用力反作用力。根据牛顿第三定律，只要求出F就可知道F′。
电梯静止时，地板对人的支持力F与人所受的重力G相等，都等于mg。当电梯加速运动时，这两个力还相等吗？
根据牛顿定律列出方程，找出几个力之间及它们与加速度之间的关系，这个问题就解决了。
解析：取向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律写出关于支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程。
F-G=ma
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