演示三:現把紙板改裝如圖9-9二力在同一條直線上,左邊掛一個鉤碼,右邊掛二個鉤碼,也是先用手按住板紙,然後放手.問:(1)這一次紙板受到的二個力方向怎樣?大小如何?(2)紙板能否平衡?由學生回答後,教師總結三個演示實驗:(1)物體在同方向的二個力作用下,不能處於靜止狀態.(2)物體受到不在同一條直線上,方向相反的二個力作用,也不能處於靜止狀態.(3)物體受到的二力在同一條直線上,方向相反,但大小不相等也不能靜止.說明這三個演示實驗中物體受到的二個力是不平衡的,那麼究竟怎樣做才能使紙板靜止呢?怎麼樣的二力才能平衡呢?
現在請同學們一起動手做一個實驗.每個同學桌子上有一塊任意形狀的塑料板,板上已裝好幾個鉤子,怎樣使用二個彈簧秤,可以使塑料板靜止不動(注意:二彈簧秤要在一直線上).要求學生實驗後用上一節課學過的力的圖示,畫出這二個拉力的方向和大小.歸納一下物體靜止的條件是什麼?把結論寫在紙上.由學生得出的結論:二力大小要相等,方向相反,並且在同一條直線上.
演示四:教師驗證,按圖9-10所示方法懸掛紙板,我們都看到了紙板靜止不動.
請同學把書翻到第45頁閱讀第一段黑體字.並要求熟記.板書:作用在一個物體上的二個力,如果在同一條直線上,大小相等,方向相反,這兩個力就平衡.
學生驗證實驗:(介紹實驗裝置)
講台上長木板兩端各有一個滑輪,在小車兩端栓上細繩,繩子跨過滑輪,下端各吊一個小盤,兩小盤重量相等.實驗要求:在兩小盤中各放多少砝碼可以使小車靜止不動.大家可以先討論,然後請一位同學上來做,並要說明這樣做的道理.同學在兩盤中各放一個質量相同的砝碼.理由是:小車受到向左和向右二邊的拉力,二力方向相反且在同一條直線上,所以,隻要使二力的大小相等,就能使小車靜止不動.
通過我的演示和同學們自己動手做實驗,我們得出了二力平衡的條什.同學們看了第45頁上第一段黑體字,這一段話告訴我們在討論物體受二力作用下的平衡問題時,還必須注意什麼問題?指導學生再看這一段,注意隻有作用在同一個物體上的兩力才談得上平衡.同學們在解決實際問題時,往往容易忽視這一點.
(三)鞏固練習
1.小黑板上的三個圖(圖9-11)中,哪個物體上的二力是平衡的?
2.如圖9-12:物體在二力作用下處於靜止狀態,拉力F是2牛頓,請一個同學把另一個力的大小和方向畫出來.
3.放在窗台上的花盆,重力為20牛頓,花盆受到哪些力的作用?用力的圖示法畫出各力的大小、方向,說明二力是否平衡?
4.課本練習四第(1)、(2)題邊看邊思考,指定學生回答.
教師小結:今天我們學習了物體平衡的最簡單的情況,即在兩個力作用下,物體處於靜止狀態.這節課中我們用觀察實驗和分析討論的方法研究了二力平衡的條件.在討論物體平衡問題時,我們要特別注意二力一定要作用在同一個物體上,否則就談不上平衡問題.
(四)布置作業
1.課本第46頁練習四(3)、(4)、(5)題.
2.閱讀46頁上小實驗,並動手做一做.
3.思考題:一個物體在平衡力作用下處於靜止狀態,如果失去了一個力,物體處於什麼狀態?
[教學體會]
1.這節課著重做好演示實驗,在觀察現象中,使學生獲得一定的分析問題的能力.並能自己得出二力平衡的條件.課本中圖2-18的演示實驗,學生不易觀察清楚,為了增加此實驗的可見度,我們改用硬紙板懸掛法提高可見度,用很輕的彩色硬紙板代替小車作為受力物體.
2.這節課重點要學生掌握好二力平衡的條件,為使學生容易掌握重點,在舉例和練習中隻講把物體掛、放等簡單情況,為幫助學生解決難點,反複引導學生分析物體的受力情況.
二、動量定理(高中選修課)
教學目的:
在學生已掌握的牛頓定律的基礎上,通過一個典型情況推導出動量定理.使學生掌握物體所受到的合力F與作用時間△t之積——衝量跟在時間△t內物體動量的增量之間的密切關係,即要求學生初步掌握動量定理.
重點和難點:
這裏課的教學重點是動量定理.在教學中必須突破下述難點.
1.在應用動量定理時,應明確研究對象是一個物體,因此在解決問題時首先要把研究對象找準確.
2.在應用動量定理時,考慮的不是某一瞬時而是一段時間△t,雖然在碰撞,打擊現象中△t很短暫,但動量定理確實是物體在一個力的作用過程中所遵循的規律.
3.物體所受到的衝量中的F,指的是物體所受到的合力.
4.在力的作用時間△t內物體動量的增量△p是矢量.而求△p時要應用到矢量減法.矢量減法學生不熟悉,我們可以設法改為用加法去突破這一難點.
上述幾點根據多年教學實踐證明,學生是容易忽視的,一旦遇到較複雜的問題,就會出現概念上的錯誤.隻有突破了上述難點,在動量定理的教學過程中才能夠使學生懂、會、熟、巧.
教學過程:
教師提問:兩個質量不等的物體,在一定的衝量作用下,由靜止狀態出發,所得到的速度相等嗎?
學生板演:
F△t=M1v1
F△t=m2v2
m1v1是第一個物體△t末這一時刻的動量,也是時間△t內動量的增量.m2v2是第二個物體△t末這一時刻的動量,也是時間△t內動量的增量,且:
m1v1=m2v2
由於m1≠m2,所以v1≠v2
結論:一定的衝量作用在不同質量的物體上,引起的動量的增量相等,但速度不等,質量大的所得到的速度小,質量小的所得到的速度大.
教師講述:通過上述問題可以清楚地看出,物體所受到的衝量跟物體動量的增量之間有著密切關係,現在來進一步研究衝量和動量的關係.
如圖9-14所示,質量為m的物體,初速度為v,在力F的作用下,經過時間△t,速度變為v′.
教師啟發提問:質量為m的物體是我們的研究對象.我們規定初速度v的方向為矢量的正方向,那麼物體的運動性質是怎樣的?為什麼?
學生回答:因為我們的研究對象所受到的恒力F的作用方向跟物體的初速度v的方向是一致的,因此物體是做勻加速直線運動.
教師追問:物體運動的加速度a如何計算?
學生回答:根據牛頓第二定律可知:
a=F/m
加速度a的方向與力F的方向相同.因為力F是恒定的,所以加速度a也是恒定的.
教師提醒:從加速度的定義這一角度來看呢?
學生回答:由加速度定義可知:
教師講述:由以上兩個關係可知:
整理:
F△t=m(v′-v)=mv′-mv(1)
mv′是△t之末物體的動量p′=mv′,mv是△t之初物體的動量p=mv.因此式(1)可以改寫成:
F△t=p′-p=△p
△p=p′-p物體動量的增量是矢量,實際計算時可以改寫為△p=p′+(-p).這樣同學們就會用矢量加法來處理矢量減法問題了.(後麵有例題具體說明)
板書:一物體所受到的衝量F△t等於在△t內物體動量的增量.這就是動量定理,其數學表達式:
F△t=△p
板演例題:(在解題過程中,注意啟發學生思考,回答各步的做法).
例1.質量為1噸的汽車,在恒定的牽引力作用下,經過2秒鍾的時間速度由5米/秒提高到8米/秒,如果汽車所受到的阻力為車重的0.01,求汽車的牽引力?
已知:汽車的質量m=1000千克;
初速度v=5米/秒;
末速度v′=8米/秒;
力的作用時間△t=2秒;
阻力係數K=0.01.
求:汽車所受到的恒定的牽引力F.
解:根據題意可先畫出研究對象——汽車的動力學分析圖.如圖9-15所示.