【一】
知識與技能
1.掌握共點力的平衡條件，會用來解決有關(guān)平衡問題.
2.知道超重和失重的概念，知道超重和失重產(chǎn)生的條件.
過程與方法
1.通過運用牛頓定律解決平衡問題和超重、失重問題，培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的思維意識.
2.通過體驗電梯內(nèi)的超、失重現(xiàn)象和觀察分析體重計上的下蹲過程中的現(xiàn)象，體會物理學(xué)的研究方法.
情感態(tài)度與價值觀
通過搜集航天器中的超、失重現(xiàn)象，了解我國航天科技的成就，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和提高對科學(xué)知識的興趣.
教學(xué)重點
1.共點力作用下物體的平衡.
2.超重和失重.
教學(xué)難點
超重和失重.
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
師生共同回憶：（教師主要設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生積極思考，開啟思維之門）
1.力的正交分解法.
力合成的平行四邊形定則.
2.牛頓第二定律：F=ma,特點用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計
一、共點力的平衡條件
桌上的書、屋頂?shù)臒�，雖然都受到力的作用，但都保持靜止.火車車廂受到重力、支持力、牽引力、阻力作用，但仍可能做勻速直線運動.
如果一個物體在力的作用下保持靜止或勻速直線狀態(tài)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài).（教師要將問題具體化，條理分明，語言精練）
問題1：處于平衡狀態(tài)的物體有什么特點？物體若受多個共點力保持平衡，應(yīng)滿足什么條件？
討論：（1）處于平衡狀態(tài)的物體，其狀態(tài)不發(fā)生變化，加速度為0.
�。�2）根據(jù)牛頓第二定律F=ma,當物體處于平衡狀態(tài)時，加速度為0，因而物體所受的合外力F=0.
結(jié)論：共點力作用下物體的平衡條件是合力為0.
問題2：若一個物體受三個力而處于平衡狀態(tài)，則其中一個力與另外兩個力的合力間滿足怎樣的關(guān)系？
這個結(jié)論是否可以推廣到多個力的平衡？
討論：三個力平衡，合外力為零，則其中一個力與另外兩個力的合力必定大小相等、方向相反.推廣到多個力的平衡，若物體受多個力的作用而處于平衡狀態(tài)，則這些力中的某一個力一定與其余力的合力大小相等、方向相反.
例1課件展示教材中例題、三角形懸掛結(jié)構(gòu)及其理想化模型.
懸掛路燈的一種三角形結(jié)構(gòu)用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計F1、F2的大小與θ角有什么關(guān)系？
圖4-7-1圖4-7-2
學(xué)生交流討論，并寫出規(guī)范解題過程(.
應(yīng)用拓展：根據(jù)解題結(jié)果，在此類路燈等的安裝過程中應(yīng)該注意哪些問題？
討論交流：由公式看出當θ很小時，sinθ和tanθ都接近0，F(xiàn)1、F2就會很大.對材料強度要求很高，所以鋼索的固定點A不能距B太近.但A點過高則材料消耗過多.所以要結(jié)合具用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計體情況適當選擇θ角.
若利用推論“三個力平衡，則某一個力與其余兩個力的合力大小相等、方向相反”解題，則該題如何解決
解析：由平衡條件F1、F2的合力與F3等大反向，即
F=F3=G
由力的矢量三角形的邊角關(guān)系
F1=
F2=.
總結(jié)：物體受到三個共點力而處于平衡狀態(tài)，利用推論：任兩個力的合力與第三個力等大反向，結(jié)合力的合成的平行四邊形定則可使解題更加簡潔明了.受三個以上共點力平衡時多用正交分解法和力的獨用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計立作用原理解題.
二、超重和失重（教師以具體例子設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生思考，獲得物理概念，以避免“填鴨式”）
例2如圖4-7-3，人的質(zhì)量為m，當電梯以加速度a加速上升時，人對地板的壓力F′是多大？
圖4-7-3電梯啟動、制動時，體重計的讀數(shù)怎樣變化？
分析：人受到兩個力：重力G和電梯地板的支持力F.地板對人的支持力F與人對地板的壓力F′是一對作用力反作用力.根據(jù)牛頓第三定律，只要求出F就可知道F′.
電梯靜止時，地板對人的支持力F與人所受的重力G相等，都等于mg.當電梯加速運動時，這兩個力還相等嗎？
根據(jù)牛頓定律列出方程，找出幾個力用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計之間及它們與加速度之間的關(guān)系，這個問題就解決了.
解析：取向上的方向為正方向，根據(jù)牛頓第二定律寫出關(guān)于支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程.
F-G=ma
F=G+用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計ma
F=m(g+a)
人對地板的壓力F′與地板對人的支持力F的大小相等，即F′=m(g+a).[來源:Zxxk.Com]
討論：當電梯加速上升（或減速下降）時,a>0,m(g+a)>mg,人對地板的壓力比人受到的重力大.
超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象.
超重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向上的加速度，即做加速上升或減速下降運動.
當電梯加速下降（或減速上升）時，加速度向下,a<0,m(g+a)[來源:Z|xx|k.Com]
失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象.
失重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向下的加速度，即做加速下降或減速上升運動.
如果物體以大小等于g的加速度豎直下落，則m(g+a)=0，物體對支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有重力作用，這用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計種狀態(tài)是完全失重狀態(tài).
特別提示：（1）當系統(tǒng)中的一部分物體具有向上（或向下）的加速度時，它對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┮矔笥冢ɑ蛐∮冢┫到y(tǒng)的重力，這種現(xiàn)象稱為部分超（或失）重現(xiàn)象.
�。�2）物體在超重和失重過程中所受到的重力并沒有變化，變化的只是重力產(chǎn)生的作用效果.物體具用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計有向上的加速度時，它的重力產(chǎn)生的效果加強，這就是超重；當物體具有向下的加速度時，它的重力的作用效果減弱，這就是失重；當物體具有向下的大小為g的加速度時，重力產(chǎn)生的效果完全消失，這就是完全失重現(xiàn)象.
做一做
人站在體重計上，分別下蹲或起立時，觀察體重計示數(shù)的變化情況，并解釋這種現(xiàn)象.
觀察與描述
課堂訓(xùn)練（教師通過具體例子，層層設(shè)問，多方面，不斷激發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力）
彈簧上掛著一用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計個質(zhì)量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數(shù)各為多少？（取g=10m/s2）
（1）以v=5m/s速度勻速下降.
�。�2）以a=5m/s2的加速度豎直加速上升.
�。�3）以a=5m/s2的加速度豎直加速下降.
（4）以重力加速度g豎直減速上升.
解析：對物體受力分析，
�。�1）勻速下降時，由平衡條件得F=mg=10N.
(2)以向上為正方向，由牛頓第二定律
F-用牛頓定律解決問題（二）教學(xué)設(shè)計mg=maF=m(g+a)=15N.
(3)取向下方向為正方向，由牛頓第二定律
mg-F=maF=m(g-a)=5N.
�。�4）取向下方向為正方向，由牛頓第二定律
mg-F=mgF=0N
處于完全失重狀態(tài).
下蹲前，體重計的示數(shù)等于人的重力；剛開始下蹲時，體重計示數(shù)減�。辉谙露捉Y(jié)束時，體重計的示數(shù)又增加到大于人的重力.后下蹲完成后,體重計的示數(shù)再次與人的重力相等.
站立過程中，開始時體重計示數(shù)大于人所受到的重力.然后體重計示數(shù)再減小，小于人所受到的重力.后穩(wěn)定時，體重計示數(shù)再次與人的重力相等.
討論交流
下蹲前，人處于靜止狀態(tài)，重力和人受到的支持力是一對平衡力，大小相等、方向相反，人對體重計的壓力與人受到的支持力是作用力反作用力，故體重計示數(shù)與重力相等；剛開始下蹲時，人的重心具有向下的加速度而處于失重狀態(tài)，因而人對體重計的壓力小于人本身的重力，體重計示數(shù)減��；下降到一定階段后人重心必然要減速下降，具有向上的加速度而處于超重狀態(tài)，對體重計的壓力大于人本身的重力.因而體重計的示數(shù)大于本身的重力；當人完全靜止時，又處于平衡狀態(tài)，而示數(shù)等于重力.
站立過程開始時，人的重心向上加速，具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故示數(shù)大于人的重力；站到某一程度，重心又開始做向上的減速運動，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，此時示數(shù)小于人的重力.
拓展深化：完全失重狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，天平不能再通過正常的操作而測量物體的質(zhì)量；浸在液體中的物體不再受到浮力的作用；液柱也不再產(chǎn)生向下的壓強等.（讓問題意識貫穿教師與學(xué)生的教與學(xué)中，讓學(xué)生學(xué)會主動學(xué)習(xí)，深度思考，增強學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的能力�。�
板書設(shè)計
用牛頓定律解決問題（二）
1.平衡狀態(tài)：物體保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)[來源:Z_xx_k.Com]
共點力的平衡條件：在共點力作用下物體的平衡條件是合力為0
2.超重和失重
（1）超重：物體具有豎直向上的加速度時，對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象
�。�2）失重：物體具有豎直向下的加速度時，對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象。
【二】
1、知識與技能
�。�1）理解功率的定義及額定功率與實際功率的定義；
�。�2）P=w/t，P=Fv的運用。
2、過程與方法
（1）P=w/t通常指平均功率，為瞬時功率；
（2）P=Fv，分析汽車的啟動，注意知識的遷移。
3、情感、態(tài)度與價值觀：感知功率在生活中的實際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)物理科學(xué)的價值觀。
教學(xué)重點：理解功率的概念，并靈活應(yīng)用功率的計算公式計算平均功率和瞬時功率。
教學(xué)難點：正確區(qū)分平均功率和瞬時功率所表示的物理意義，并能夠利用相關(guān)公式計算平均功率和瞬時功率。
教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。
教學(xué)工具：投影儀、投影片、錄相資料、CAI課件。
教學(xué)過程：
第三節(jié)功率
(一)新課導(dǎo)入
在學(xué)習(xí)了功之后，我們來回憶一下這樣的問題：力對物體所做的功的求解公式是什么?
功的定義式是：W＝F·L·cosa。
一臺起重機在1min內(nèi)把lt重的貨物勻速提到預(yù)定的高度；另一臺起重機在30s內(nèi)把1t貨物勻速提到相同的高度。這兩臺起重機做的功是不是一樣呢?
兩臺起重機對物體做功的大小相同，那么這兩臺起重機做功有沒有區(qū)別呢?區(qū)別是什么?（區(qū)別就在于他們做功的快慢不一樣）為了進一步研究力對物體做功的快慢，我們進入這一節(jié)課的主題：功率
�。ǘ┻M行新課
1、功率：功率是描述力對物體做功快慢的物理量。
還是剛才這兩臺起重機，它們對物體做功的快慢不同怎樣比較它們做功的快慢呢?它們完成這些功所用的時間不同，第一臺起重機做功所用時間長，我們說它做功慢；第二臺起重機做同樣的功，所用的時間短，我們說它做功快。
這樣研究的前提條件是什么?它們做的功相同，在做功大小相同的條件下比較所用的時間，時間越短，做功越快。
一臺起重機能在1min內(nèi)把1t的貨物提到預(yù)定的高度，另一臺起重機用30s把0.4t的貨物提到預(yù)定的高度。兩臺起重機誰做功更快？你是用什么方法比較它們做功快慢的？
力F1對甲物體做功為W1，所用時間為t1；力F2對乙物體做功為W2，所用時間為t2，在下列條件下，哪個力做功快？
A．W1=W2，t1＞t2B．W1=W2，t1＜t2
C．W1＞W(wǎng)2，t1=t2D．W1＜W2，t1=t2
總結(jié)：做功快慢的比較有兩種方式：一是比較完成相同的功所用的時間；另一是比較在相同的時間內(nèi)完成的功。
在物理學(xué)中，一個力所做的功W跟完成這些功所用時間t的比值w/t，叫做功率。用p表示，則P＝w/t。那么功率的物理意義是什么?功率是描述力對物體做功快慢的物理量。
上式是功率的定義式，也是功率的量度式，P與w、t間無比例關(guān)系，做功的快慢由做功的物體本身決定。根據(jù)這一公式求出的是平均功率，同時這個公式變形后給我們提供了一種求功的方法：W＝pt。
根據(jù)公式，功率的單位是什么?（J／s）瓦特，符號是W。
這兩種表示方法是等效的，以后我們就用瓦特作為功率的單位，符號是w，除了瓦特這個單位之外，功率還有一些常用單位，例如千瓦(kW)，它和W之間的換算關(guān)系是1kW＝1000W，另外還有一個應(yīng)該淘汰的常用單位馬力，1馬力＝735W。
功率的這種定義方法叫做什么定義方法?（比值定義法）我們以前學(xué)過的哪一個物理量也是用這種方法來進行定義的?
�。�1）這樣定義的物理量非常多，例如：密度的定義是質(zhì)量和體積的比值，壓強的定義是壓力和面積的比值，電阻的定義是電壓和電流的比值等。
�。�2）高中物理中的速度的定義是位移和時間的比值，加速度是速度變化量和時間的比值。
提示：某一個物理量與時間的比值叫做這個物理量的變化率，速度是位移的變化率，加速度是速度的變化率，功率應(yīng)該叫做功的變化率。
公式p＝w/t是平均功率還是瞬時功率?
回答：（1）p＝w/t指平均功率。（2）用這個公式也可以表示瞬時功率，當△t→0。時，即表示瞬時功率。
2、對額定功率和實際功率的學(xué)習(xí)
指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材7頁“額定功率和實際功率”一段，提出問題，你對“額定功率和實際功率”是怎樣理解的通過學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀理解能力。
�。�1）額定功率：指機器正常工作時的大輸出功率，也就是機器銘牌上的標稱值。
�。�2）實際功率：指機器工作中實際輸出的功率。
機器不一定都在額定功率下工作。實際功率總是小于或等于額定功率。實際功率如果大于額定功率容易將機器損壞。機車起動過程中，發(fā)動機的功率指牽引力的功率而不是合外力或阻力的功率。
3、功率與速度
提問1：力、位移、時間都與功率相聯(lián)系，請同學(xué)們用學(xué)過的知識推導(dǎo)出功率與速度的關(guān)系式；推不出來的同學(xué)可以先閱讀教材“功率與速度”部分，然后自己再推導(dǎo)。
分析：公式的意義。
�。�1）P=Fv，即力F的功率等于力F和物體運動速度v的乘積。當F與v不在一條直線上時，則用它們在一條直線上的分量相乘。
�。�2）公式P=Fv中若v表示在時間t內(nèi)的平均速度，P表示力F在這段時間t內(nèi)的平均功率。
�。�3）如果時間t取得足夠小，公式P=Fv中的v表示某一時刻的瞬時速度時，P表示該時刻的瞬時功率。
問題2：汽車等交通工具在啟動和行駛過程中，其牽引力和行駛速度是怎樣變化的？請同學(xué)們閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，用自己的話加以解釋。
根據(jù)公式P=Fv
�。�1）當功率P一定時，F(xiàn)與v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。當交通工具的功率一定時，要增大牽引力，就要減小速度。所以汽車上坡時，司機用換檔的辦法減小速度來得到較大的牽引力。
（2）當速度v一定時，P與F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽車從平路到上坡時，若要保持速率不變，必須加大油門，增大發(fā)動機功率來得到較大的牽引力。
�。�3）當力F一定時，功率P與速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重機吊起同一物體時以不同的速度勻速上升，輸出的功率不等，速度越大，起重機輸出的功率越大。
4、實例探究
關(guān)于功率的計算
例1：質(zhì)量m=3kg的物體，在水平力F=6Ｎ的作用下，在光滑水平面上從靜止開始運動，運動時間t=3s，求：
（1）力F在t=3s內(nèi)對物體所做的功？
�。�2）力F在t=3s內(nèi)對物體所做功的平均功率？
�。�3）在3s末力F對物體做功的瞬時功率？
解析：物體在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律，可求出加速度a=F/m=2m/s2，則：物體在3s末的速度v=at=6ｍ/s物體在3s內(nèi)的位移s=at2/2=9m
�。�1）力F做的功W=Fs=6×9J=54J
（2）力F在3s內(nèi)的平均功率P==18W
�。�3）3s末力F的瞬時功率P=Fv=6×6W=36W
關(guān)于機車的啟動問題
例2：汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，g=10ｍ/s2，問：
�。�1）汽車保持額定功率從靜止起動后能達到的大速度是多少?
�。�2）若汽車保持0.5ｍ/s2的加速度做勻加速運動，這一過程能維持多長時間?
解析：（1）當牽引力F大小等于阻力f時，汽車的加速度a=０，速度達到大值vm，據(jù)公式Ｐ=Fv，可得出汽車大速度vmP額=Fv=fvmVm=p/F=P額/f=12m/s
�。�2）汽車做勻加速運動所能維持的時間應(yīng)該從開始到汽車達到額定功率的時候，設(shè)汽車做勻加速運動時的牽引力為F牽，阻力為f，據(jù)牛頓第二定律，有：F牽=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ
當汽車的功率增大到額定功率時，汽車做勻加速過程結(jié)束，設(shè)這時汽車的速度為v′m，據(jù)功率公式P=Fv得：v′m=P額/F=8m/s
設(shè)汽車能維持勻加速運動的時間為t0，則：
vm′=at0得：t0=vm′/a=16s
