一卷搞定物理高一年级下册答案_人教版高一年级物理下册学案

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　　【一】

　　知识与技能

　　1.掌握共点力的平衡条件，会用来解决有关平衡问题.

　　2.知道超重和失重的概念，知道超重和失重产生的条件.

　　过程与方法

　　1.通过运用牛顿定律解决平衡问题和超重、失重问题，培养学生运用数学知识解决物理问题的思维意识.

　　2.通过体验电梯内的超、失重现象和观察分析体重计上的下蹲过程中的现象，体会物理学的研究方法.

　　情感态度与价值观

　　通过搜集航天器中的超、失重现象，了解我国航天科技的成就，培养学生的民族自豪感和提高对科学知识的兴趣.

　　教学重点

　　1.共点力作用下物体的平衡.

　　2.超重和失重.

　　教学难点

　　超重和失重.

　　复习导入

　　师生共同回忆：（教师主要设问引导学生积极思考，开启思维之门）

　　1.力的正交分解法.

　　力合成的平行四边形定则.

　　2.牛顿第二定律：F=ma,特点用牛顿定律解决问题（二）教学设计

　　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.

　　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.（教师要将问题具体化，条理分明，语言精练）

　　问题1：处于平衡状态的物体有什么特点？物体若受多个共点力保持平衡，应满足什么条件？

　　讨论：（1）处于平衡状态的物体，其状态不发生变化，加速度为0.

　　（2）根据牛顿第二定律F=ma,当物体处于平衡状态时，加速度为0，因而物体所受的合外力F=0.

　　结论：共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.

　　问题2：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？

　　这个结论是否可以推广到多个力的平衡？

　　讨论：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课件展示教材中例题、三角形悬挂结构及其理想化模型.

　　悬挂路灯的一种三角形结构用牛顿定律解决问题（二）教学设计F1、F2的大小与θ角有什么关系？

　　图4-7-1图4-7-2

　　学生交流讨论，并写出规范解题过程(.

　　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.所以要结合具用牛顿定律解决问题（二）教学设计体情况适当选择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=.

　　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用牛顿定律解决问题（二）教学设计立作用原理解题.

　　二、超重和失重（教师以具体例子设问，引导学生思考，获得物理概念，以避免“填鸭式”）

　　例2如图4-7-3，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？

　　图4-7-3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，找出几个力用牛顿定律解决问题（二）教学设计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

　　F=G+用牛顿定律解决问题（二）教学设计ma

　　F=m(g+a)

　　人对地板的压力F′与地板对人的支持力F的大小相等，即F′=m(g+a).[来源:Zxxk.Com]

　　讨论：当电梯加速上升（或减速下降）时,a>0,m(g+a)>mg,人对地板的压力比人受到的重力大.

　　超重现象：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.

　　超重现象产生的条件：物体具有竖直向上的加速度，即做加速上升或减速下降运动.

　　当电梯加速下降（或减速上升）时，加速度向下,a<0,m(g+a)[来源:Z|xx|k.Com]

　　失重现象：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.

　　失重现象产生的条件：物体具有竖直向下的加速度，即做加速下降或减速上升运动.

　　如果物体以大小等于g的加速度竖直下落，则m(g+a)=0，物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有重力作用，这用牛顿定律解决问题（二）教学设计种状态是完全失重状态.

　　特别提示：（1）当系统中的一部分物体具有向上（或向下）的加速度时，它对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）也会大于（或小于）系统的重力，这种现象称为部分超（或失）重现象.

　　（2）物体在超重和失重过程中所受到的重力并没有变化，变化的只是重力产生的作用效果.物体具用牛顿定律解决问题（二）教学设计有向上的加速度时，它的重力产生的效果加强，这就是超重；当物体具有向下的加速度时，它的重力的作用效果减弱，这就是失重；当物体具有向下的大小为g的加速度时，重力产生的效果完全消失，这就是完全失重现象.

　　做一做

　　人站在体重计上，分别下蹲或起立时，观察体重计示数的变化情况，并解释这种现象.

　　观察与描述

　　课堂训练（教师通过具体例子，层层设问，多方面，不断激发学生思考，培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力）

　　弹簧上挂着一用牛顿定律解决问题（二）教学设计个质量m=1kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？（取g=10m/s2）

　　（1）以v=5m/s速度匀速下降.

　　（2）以a=5m/s2的加速度竖直加速上升.

　　（3）以a=5m/s2的加速度竖直加速下降.

　　（4）以重力加速度g竖直减速上升.

　　解析：对物体受力分析，

　　（1）匀速下降时，由平衡条件得F=mg=10N.

　　(2)以向上为正方向，由牛顿第二定律

　　F-用牛顿定律解决问题（二）教学设计mg=maF=m(g+a)=15N.

　　(3)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律

　　mg-F=maF=m(g-a)=5N.

　　（4）取向下方向为正方向，由牛顿第二定律

　　mg-F=mgF=0N

　　处于完全失重状态.

　　下蹲前，体重计的示数等于人的重力；刚开始下蹲时，体重计示数减小；在下蹲结束时，体重计的示数又增加到大于人的重力.最后下蹲完成后,体重计的示数再次与人的重力相等.

　　站立过程中，开始时体重计示数大于人所受到的重力.然后体重计示数再减小，小于人所受到的重力.最后稳定时，体重计示数再次与人的重力相等.

　　讨论交流

　　下蹲前，人处于静止状态，重力和人受到的支持力是一对平衡力，大小相等、方向相反，人对体重计的压力与人受到的支持力是作用力反作用力，故体重计示数与重力相等；刚开始下蹲时，人的重心具有向下的加速度而处于失重状态，因而人对体重计的压力小于人本身的重力，体重计示数减小；下降到一定阶段后人重心必然要减速下降，具有向上的加速度而处于超重状态，对体重计的压力大于人本身的重力.因而体重计的示数大于本身的重力；当人完全静止时，又处于平衡状态，而示数等于重力.

　　站立过程开始时，人的重心向上加速，具有向上的加速度，处于超重状态，故示数大于人的重力；站到某一程度，重心又开始做向上的减速运动，加速度方向向下，处于失重状态，此时示数小于人的重力.

　　拓展深化：完全失重状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，天平不能再通过正常的操作而测量物体的质量；浸在液体中的物体不再受到浮力的作用；液柱也不再产生向下的压强等.（让问题意识贯穿教师与学生的教与学中，让学生学会主动学习，深度思考，增强学生的发现问题、提出问题、解决问题的能力！）

　　板书设计

　　用牛顿定律解决问题（二）

　　1.平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态[来源:Z_xx_k.Com]

　　共点力的平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0

　　2.超重和失重

　　（1）超重：物体具有竖直向上的加速度时，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

　　（2）失重：物体具有竖直向下的加速度时，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。

　　【二】

　　1、知识与技能

　　（1）理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义；

　　（2）P=w/t，P=Fv的运用。

　　2、过程与方法

　　（1）P=w/t通常指平均功率，为瞬时功率；

　　（2）P=Fv，分析汽车的启动，注意知识的迁移。

　　3、情感、态度与价值观：感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。

　　教学重点：理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。

　　教学难点：正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。

　　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。

　　教学工具：投影仪、投影片、录相资料、CAI课件。

　　教学过程：

　　第三节功率

　　(一)新课导入

　　在学习了功之后，我们来回忆一下这样的问题：力对物体所做的功的求解公式是什么?

　　功的定义式是：W＝F·L·cosa。

　　一台起重机在1min内把lt重的货物匀速提到预定的高度；另一台起重机在30s内把1t货物匀速提到相同的高度。这两台起重机做的功是不是一样呢?

　　两台起重机对物体做功的大小相同，那么这两台起重机做功有没有区别呢?区别是什么?（区别就在于他们做功的快慢不一样）为了进一步研究力对物体做功的快慢，我们进入这一节课的主题：功率

　　（二）进行新课

　　1、功率：功率是描述力对物体做功快慢的物理量。

　　还是刚才这两台起重机，它们对物体做功的快慢不同怎样比较它们做功的快慢呢?它们完成这些功所用的时间不同，第一台起重机做功所用时间长，我们说它做功慢；第二台起重机做同样的功，所用的时间短，我们说它做功快。

　　这样研究的前提条件是什么?它们做的功相同，在做功大小相同的条件下比较所用的时间，时间越短，做功越快。

　　一台起重机能在1min内把1t的货物提到预定的高度，另一台起重机用30s把0.4t的货物提到预定的高度。两台起重机谁做功更快？你是用什么方法比较它们做功快慢的？

　　力F1对甲物体做功为W1，所用时间为t1；力F2对乙物体做功为W2，所用时间为t2，在下列条件下，哪个力做功快？

　　A．W1=W2，t1＞t2B．W1=W2，t1＜t2

　　C．W1＞W2，t1=t2D．W1＜W2，t1=t2

　　总结：做功快慢的比较有两种方式：一是比较完成相同的功所用的时间；另一是比较在相同的时间内完成的功。

　　在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率。用p表示，则P＝w/t。那么功率的物理意义是什么?功率是描述力对物体做功快慢的物理量。

　　上式是功率的定义式，也是功率的量度式，P与w、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定。根据这一公式求出的是平均功率，同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W＝pt。

　　根据公式，功率的单位是什么?（J／s）瓦特，符号是W。

　　这两种表示方法是等效的，以后我们就用瓦特作为功率的单位，符号是w，除了瓦特这个单位之外，功率还有一些常用单位，例如千瓦(kW)，它和W之间的换算关系是1kW＝1000W，另外还有一个应该淘汰的常用单位马力，1马力＝735W。

　　功率的这种定义方法叫做什么定义方法?（比值定义法）我们以前学过的哪一个物理量也是用这种方法来进行定义的?

　　（1）这样定义的物理量非常多，例如：密度的定义是质量和体积的比值，压强的定义是压力和面积的比值，电阻的定义是电压和电流的比值等。

　　（2）高中物理中的速度的定义是位移和时间的比值，加速度是速度变化量和时间的比值。

　　提示：某一个物理量与时间的比值叫做这个物理量的变化率，速度是位移的变化率，加速度是速度的变化率，功率应该叫做功的变化率。

　　公式p＝w/t是平均功率还是瞬时功率?

　　回答：（1）p＝w/t指平均功率。（2）用这个公式也可以表示瞬时功率，当△t→0。时，即表示瞬时功率。

　　2、对额定功率和实际功率的学习

　　指导学生阅读教材7页“额定功率和实际功率”一段，提出问题，你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力。

　　（1）额定功率：指机器正常工作时的输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。

　　（2）实际功率：指机器工作中实际输出的功率。

　　机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。实际功率如果大于额定功率容易将机器损坏。机车起动过程中，发动机的功率指牵引力的功率而不是合外力或阻力的功率。

　　3、功率与速度

　　提问1：力、位移、时间都与功率相联系，请同学们用学过的知识推导出功率与速度的关系式；推不出来的同学可以先阅读教材“功率与速度”部分，然后自己再推导。

　　分析：公式的意义。

　　（1）P=Fv，即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。当F与v不在一条直线上时，则用它们在一条直线上的分量相乘。

　　（2）公式P=Fv中若v表示在时间t内的平均速度，P表示力F在这段时间t内的平均功率。

　　（3）如果时间t取得足够小，公式P=Fv中的v表示某一时刻的瞬时速度时，P表示该时刻的瞬时功率。

　　问题2：汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释。

　　根据公式P=Fv

　　（1）当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。当交通工具的功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。

　　（2）当速度v一定时，P与F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽车从平路到上坡时，若要保持速率不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。

　　（3）当力F一定时，功率P与速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升，输出的功率不等，速度越大，起重机输出的功率越大。

　　4、实例探究

　　关于功率的计算

　　例1：质量m=3kg的物体，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s，求：

　　（1）力F在t=3s内对物体所做的功？

　　（2）力F在t=3s内对物体所做功的平均功率？

　　（3）在3s末力F对物体做功的瞬时功率？

　　解析：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可求出加速度a=F/m=2m/s2，则：物体在3s末的速度v=at=6ｍ/s物体在3s内的位移s=at2/2=9m

　　（1）力F做的功W=Fs=6×9J=54J

　　（2）力F在3s内的平均功率P==18W

　　（3）3s末力F的瞬时功率P=Fv=6×6W=36W

　　关于机车的启动问题

　　例2：汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g=10ｍ/s2，问：

　　（1）汽车保持额定功率从静止起动后能达到的速度是多少?

　　（2）若汽车保持0.5ｍ/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?

　　解析：（1）当牵引力F大小等于阻力f时，汽车的加速度a=０，速度达到值vm，据公式Ｐ=Fv，可得出汽车速度vmP额=Fv=fvmVm=p/F=P额/f=12m/s

　　（2）汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵，阻力为f，据牛顿第二定律，有：F牵=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ

　　当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为v′m，据功率公式P=Fv得：v′m=P额/F=8m/s

　　设汽车能维持匀加速运动的时间为t0，则：

　　vm′=at0得：t0=vm′/a=16s

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