高中物理第四章牛顿运动定律7用牛顿运动定律解决问题2学案新人教必修.docx

7用牛顿运动定律解决问题(二)学 习 目 标知 识 脉 络1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念以及共点力作用下物体的平衡条件(重点)2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题(难点)3.通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质(重点、难点)共 点 力 的 平 衡 条 件1平衡状态：一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的状态2平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.1直道上以很大的速度匀速跑过的赛车处于平衡状态()2百米竞赛中，运动员在起跑的瞬间，速度为零，处于平衡状态()3平衡木上体操运动员做翻转动作时处于平衡状态()如何判断物体是否处于平衡状态？【提示】物体处于平衡状态的实质是F合0(a0)与物体运动速度的大小，方向无关从物体所处的状态判断就是：物体保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态探讨1：列举生活中物体处于平衡状态的实例【提示】悬挂在天花板上的吊灯，静止在路边的汽车，放在地面上的讲桌以及放在讲桌上的黑板擦等探讨2：速度等于零时，物体一定处于平衡状态吗？【提示】不一定平衡状态表现为速度始终不变，当物体某一瞬间的速度为零时，但速度要发生变化，即加速度不为零时，就不是平衡状态 1两种平衡情形(1)物体在共点力作用下处于静止状态(2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态2两种平衡条件的表达式(1)F合0.(2)其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力3由平衡条件得出的三个结论1如图471所示，一质量为m的沙袋用不可伸长的轻绳悬挂在支架上，一练功队员用垂直于绳的力将沙袋缓慢拉起使绳与竖直方向的夹角为30，且绳绷紧，则练功队员对沙袋施加的作用力大小为()图471A. B.mg C.mg Dmg【解析】如图，对建立直角坐标系对沙袋进行受力分析有：由平衡条件有：Fcos 30Tsin 300Tcos 30Fsin 30mg0联立可解得： F故选A.【答案】A2倾角30的斜面固定，重为G的物体恰好可以沿斜面匀速下滑，现对物体施加一拉力(图中未画出)，使物体沿斜面匀速上滑，则该拉力的最小值为() 【导学号：57632077】图472A.G B.GC.GDG【解析】木块匀速下滑过程中，受力如图所示根据平衡条件可得：mgsin Ff，mgcos FN，其中FfFN，解得：tan 设F的方向与斜面夹角为，斜向上，根据平衡条件得：Fcos mgsin (mgcos Fsin )整理得：F，当时，F最小，最小为2mgsin cos 2GG，故C正确【答案】C求解共点力平衡问题的一般步骤1选取研究对象2对所选取的研究对象进行受力分析，并画出受力示意图3对研究对象所受的力进行处理，采用合成法(或分解法)、或者正交分解法，建立合适的直角坐标系，对各个力进行正交分解4由平衡条件列方程，Fx合0，Fy合0.5应用解三角形的方法或利用方程组求解，必要时需对解进行讨论超 重 和失 重 1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2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3完全失重：当物体向下的加速度为g时，物体对支持物、悬挂物没有作用力，好像完全不受重力作用1物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的重力减小()2物体处于超重状态时，可以向斜下方运动()3在太空中，宇航员处于完全失重状态，所以说宇航员在太空中不受重力作用()物体处于超重或失重状态是由速度的方向决定的？还是由加速度的方向决定的？【提示】是由物体加速度的方向决定的，与速度方向无关小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼小星在电梯里放了一台台秤如图473所示设小星的质量为50 kg，重力加速度g取10 m/s2.求下列情况中台秤的示数图473(1)当电梯以a2 m/s2的加速度匀加速上升；(2)当电梯以a2 m/s2的加速度匀减速上升；(3)当电梯以a2 m/s2的加速度匀加速下降；(4)当电梯以a2 m/s2的加速度匀减速下降；从以上例子中归纳总结：什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象？【提示】(1)匀加速上升时，以人为研究对象，受力情况、加速度方向、速度方向如图1所示选向上为正方向根据牛顿第二定律：图1FN1mgma得：FN1mgma50(102)N600 N(2)匀减速上升时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图2所示选向下为正方向图2根据牛顿第二定律：mgFN2ma得：FN2mgma50(102)N400 N(3)匀加速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图3所示，选向下为正方向，根据牛顿第二定律，有mgFN3ma图3得：FN3mgma50(102)N400 N(4)匀减速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图4所示，选向上为正方向，图4根据牛顿第二定律有FN4mgma得：FN4mgma50(102)N600 N归纳总结：(1)、(4)中，物体具有向上的加速度时，将发生超重现象；(2)、(3)中，物体具有向下的加速度时，将发生失重现象对超重、失重的理解 1视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了2超重、失重的分析特征状态加速度视重(F)与重力关系运动情况受力图平衡a0Fmg静止或匀速直线运动超重向上Fm(ga) mg向上加速，向下减速失重向下Fm(ga) 0时，物体正在上升，v0时，物体在抛出点的上方，h0时，物体在抛出点的下方5(多选)某人在高层楼房的阳台外侧以30 m/s的速度竖直向上抛出一个石块，石块运动到离抛出点25 m处所经历的时间可能是(不计空气阻力，取g10 m/s2)() 【导学号：57632079】A1 sB3 sC5 sD(3)s【解析】石块运动到离抛出点25 m处包括两种情况：一种是在抛出点上方25 m处，h25 m，一种是在抛出点下方25 m处，h25 m，由hv0tgt 2可知A、C、D正确【答案】ACD6小球A自h高处静止释放的同时，小球B从某正下方的地面处竖直向