高中物理 第四章 第七课时 用牛顿第二定律解决问题（二）学案 新人教版必修1.doc

第七课时用牛顿第二定律解决问题(二)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2会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题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一、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状态2平衡条件：合力为0判一判(1)直道上高速匀速跑过的赛车处于平衡状态(正确)提示：赛车高速匀速行驶，合力为零(2)百米竞赛中，运动员在起跑时速度为零的瞬间处于平衡状态(错误)提示：运动员起跑瞬间虽然速度为零，但具有加速度，合力不为零(3)合力保持恒定的物体处于平衡状态(错误)提示：合力恒定，加速度不变，物体的速度发生变化，物体不处于平衡状态二、超重与失重1超重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的现象(2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度2失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度(3)完全失重定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态产生条件：ag，方向竖直向下想一想在运行的电梯上，某同学突然感到自己的体重变大，这其中的原因是什么？电梯的运动情况如何？提示：感到体重变大，是因为人对支持物的压力变大，发生超重现象；超重时加速度方向向上，故电梯可能加速上升或减速下降三、从动力学看自由落体运动1受力情况运动过程中只受重力作用，且重力恒定不变，所以物体的加速度恒定2运动情况初速度为零的竖直向下的匀加速直线运动动态平衡问题的分析技巧在有关物体平衡的问题中，存在着大量的动态平衡问题，所谓动态平衡问题，就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化分析动态平衡问题通常有两种方法(1)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变参量的变化确定应变参量的变化(2)图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下力的矢量图(画在同一个图中)，然后根据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的变化情况【案例展示】如图所示，在倾角为的光滑斜面上有一光滑挡板a，在挡板和斜面之间夹一质量为m的重球b，开始时板a处于竖直位置，现使其下端绕o沿逆时针方向缓慢转至水平位置，分析重球b对斜面和对挡板压力的变化情况是()a对斜面的压力逐渐减小，对挡板的压力也逐渐减小b对斜面的压力逐渐变大，对挡板的压力则逐渐减小c对斜面的压力逐渐减小，对挡板的压力先变小后变大d对斜面的压力逐渐减小，对挡板的压力先变大后变小【分析】本题不涉及定量计算，仅仅判断力的大小的变化情况，是平衡问题中典型的动态分析问题，因此采用图解法【规范解答】分析球的受力，球受到重力mg、挡板对球的弹力fa及斜面对球的支持力fb，如图所示，球处于静止状态，弹力fa与fb的合力f大小等于重力大小，方向竖直向上，fa、fb、f构成一平行四边形当挡板下端绕o沿逆时针方向缓慢转至水平位置的过程中，可以看出表示弹力fa的边的长度先变小后变大，即表示弹力fa先变小后变大；表示支持力fb的边的长度一直变短，即说明fb一直变小由牛顿第三定律可知，球对挡板的压力先变小后变大，对斜面的压力逐渐减小【答案】c【名师点评】所谓动态平衡问题，就是通过控制某一物理量，使其他物理量发生缓慢变化，而变化过程中的任何一个状态都是平衡的解决这一问题的关键是理解“缓慢”的含义，即物体在这一连续过程中保持平衡状态，因此始终满足平衡条件解决平衡问题的关键是抓住不变量，依据不变的量来确定其他量的变化处理这一问题往往使用图解法，通过作图，从表示力的线段的长短变化就可以直观地判断力的大小的变化4如图所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳oa使连接点a向上移动而保持o点位置和ob绳的位置不变，则在a点向上移动的过程中( )a绳ob的拉力逐渐变大b绳ob的拉力逐渐减小c绳oa的拉力先增大后减小d绳oa的拉力先减小后增大解析：在绳oa的连接点a向上移动的过程中，结点o始终处于平衡状态取结点o为研究对象，受力情况如图所示，图中ftoa、ftob、f3分别是绳oa、绳ob、电灯对结点o的拉力，f3是ftoa和ftob的合力，且f3与f3大小相等，在a点向上移动的过程中，f3的大小和方向都保持不变，ftob的方向保持不变，由图可知，当绳oa垂直于ob时，绳oa的拉力最小，所以绳oa的拉力先减小后增大，绳ob的拉力逐渐减小，选项b、d正确答案：bd1大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组力中，可能使小球处于平衡状态的一组是(c)a2 n，3 n，6 n b1 n，4 n，6 nc35 n，15 n，25 n d5 n，15 n，25 n2在完全失重的状态下，下列物理仪器还能使用的是(cd)a天平 b水银气压计c电流表 d弹簧测力计3下列说法中正确的是(c)a失重就是物体的重力减小了b运动的物体惯性小，静止的物体惯性大c不论超重、失重或完全失重，物体所受重力是不变的d做实验时，给电磁打点计时器提供交流电源或直流电源，它都能正常工作4跳水运动员从10 m跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程以下说法正确的有(d)a上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态b上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态c上升过程和下落过程均处于超重状态d上升过程和下落过程均处于完全失重状态解析：跳水运动员在空中时无论上升还是下降，加速度方向均向下，由于不计空气阻力，故均为完全失重，故选d.5某实验小组，利用dis系统观察超重和失重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20 n的物块，如图甲所示，实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示以下根据图象分析得出的结论中正确的是(bc)a从时刻t1到t2，物块处于失重状态b从时刻t3到t4，物块处于失重状态c电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速上升，再减速向上，最后停在高楼层d电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层解析：由图可知在0t1、t2t3及t4之后，传感器所受压力大小等于物块的重力大小；t1t2时间段内，传感器所受压力大小大于物块重力，处于超重状态，加速度向上；t3t4时间段内，压力小于物块重力，处于失重状态，加速度向下综上所述选项b、c正确6姚明成为了nba一流中锋，给中国人争得了荣誉和尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程，如图所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是(设蹬地的力为恒力)(d)a两过程中姚明都处在超重状态b两过程中姚明都处在失重状态c前过程为超重，后过程不超重也不失重d前过程为超重，后过程为完全失重解析：用力蹬地获得一个向上的大于重力的支持力，故蹬地过程是一个向上加速的过程，是超重现象；空中上升过程只受重力作用，有向下的加速度g，是完全失重现象，所以d项正确7光滑小球放在两板间，如图所示，当oa绕o点转动使变小时，两板对球的压力fa和fb的变化为(b)afa变大，fb不变bfa和fb都变大cfa变大，fb变小dfa变小，fb变大解析：如右图所示，当角变小时，两分力由fa、fb分别变为fa和fb，可见两力都变大8如图所示，一个重为g的物体放在粗糙水平面上，它与水平面的动摩擦因数为，若对物体施加一个与水平面成角的力f，使物体做匀速直线运动，则下列说法中不正确的是(c)a物体所受摩擦力与拉力的合力方向竖直向上b物体所受的重力、支持力、摩擦力的合力与f等大反向c物体所受的重力、摩擦力、支持力的合力等于fcos d物体所受摩擦力的大小等于fcos ，也等于(gfsin )解析：物体受四个共点力作用处于平衡状态如右图所示，故任意三个力的合力必与另一个力等大反向，b对，c错将力f正交分解，由平衡条件知fffcos ，又因fngfsin ，所以fffn(gfsin )，d对因f的一个分力f1fcos 与ff合成后合力为零，故f与ff的合力大小为f的另一个分力，即f2fsin ，方向竖直向上，a对9用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为l.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为l.斜面倾角为30，如图所示则物体所受摩擦力(a)a等于零b大小为mg，方向沿斜面向下c大小为mg，方向沿斜面向上d大小为mg，方向沿斜面向上解析：竖直悬挂时mgkl沿斜面拉2m物体时，设物体受摩擦力为ff，方向沿斜面向下，则kl2mgsin 30ff由得ff0.10质量m2 kg的木块放在水平木板上，在f14 n的水平拉力作用下恰好能沿水平面匀速滑行，如图甲所示则木块与木板之间的动摩擦因数为多少？若将木板垫成倾角为37斜面(如图乙所示)，要使木块仍能沿斜面匀速向上滑行，则沿平行于斜面向上的拉力f2应多大？(已知cos 370.8，sin 370.6，g10 n/kg)答案：0.215.2 n11如图所示，一轻弹簧ab原长为35 cm，现a端固定于一个放在倾角为30的斜面、重50 n的物体上，手执b端，使弹簧与斜面平行当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，弹簧长变为40 cm；当匀速上滑时，弹簧长变为50 cm.求：(1)弹簧的