2020年高中物理 第四章《用牛顿运动定律解决问题（二）》学案（无答案）新人教必修1

1、4.7用牛顿运动定律解决问题（二） 学案 【课标要求】1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出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。4.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤【重点难点】重点：共点力作用下物体的平衡难点：超重和失重【课前预习】一、共点力的平衡条件1.如果一个物体在力的作用下保持 或 状态，我们就说这个物体处于平衡状态。2.在共点力作用下物体的平衡条件是二、超重和失重3.物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象，称为超重现象。4.物体对支持物

2、的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象，称为失重现象。5条件：当物体具有 的加速度时，物体处于超重状态；具有 的加速度时物体处于失重状态；当物体的加速度等于 时，物体好像完全没有了重力作用，即物体处于 状态。三、从动力学看自由落体运动6自由落体运动是加速度的 和 都不变的匀变速直线运动,加速度之所以恒定不变,是因为物体在下落过程中所受 的大小、方向都不变.【探讨与生成】【问题1】对共点力平衡的理解例1物体在共点力作用下，下列说法正确的是（ ）物体的速度在某一时刻速度等于零时，物体就一定处于平衡状态；物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态；物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态

3、；物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态。【拓展与分享】下列物体处于平衡状态的是（ ）A静止在粗糙斜面上的物体； B沿光滑斜面下滑的物体；C在平直路面上匀速行驶的汽车； D做自由落体运动的物体在刚开始下落的一瞬间。例2在固定的斜面上有一质量为m=2kg的物体，如图所示，当用水平力F=20N推物体时，物体沿斜面匀速上升，若=30，求物体与斜面间的动摩擦因数。（g取10m/s）。【拓展与分享】小船用绳索拉向岸边，如图所示，船在水中运动时设水的阻力大小不变，那么在小船匀速靠岸的过程中，下列说法正确的是（ ）A绳子的拉力F不断增大；B绳子的拉力F不变；C船的浮力减小；D船的浮力增大。【小结】1共点力作用

4、下的平衡状态包括静止状态和匀速直线状态。静止是指物体保持速度v=0,且a=0;某一时刻速度v=0,a0,不是静止状态。如上抛到最高点的物体，虽然速度为0，但它的受的合力不为0，所以并非平衡状态。2共点力作用下的物体平衡条件： F合=0或Fx=0且Fy=0.3.共点力作用下物体的平衡的几种情况：（1）物体受到两个力作用而平衡，两力必大小相等，方向相反且作用在同一直线；（2）物体受到三个力作用而平衡，其中一个力必定与其它两个力的合力大小相等、方向相反且在同一直线上；（3）物体受到三个以上的力作用而平衡，其中任意一个力与其余几个力的合力等大反向且在同一直线上。【问题2】对超重、失重的理解例3质量为6

5、0kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计做下列各种运动时，体重计的读数是多少？（1）升降机匀速上升；（2）升降机以3m/s2的加速度上升；（3）升降机以4m/s2的加速度下降；（4）升降机以重力加速度g加速下降。【拓展与分享1】如图所示：A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为()AF=MgBMgF(M+m)g【拓展与分享2】质量为m的物体放置在升降机内的台秤上，升降机以加速度a在竖直方向上做匀变速直线运动，若物体处于失重状态，则（ ）A升降机加速度

6、方向竖直向下； B台秤示数减小ma;C升降机一定向上运动； D升降机一定做加速运动。【拓展与分享3】某人在a=2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75kg的物体，则此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大?(g=10m/s2)【拓展与分享4】跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图所示已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计取重力加速度g10m/s2当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为( )Aa1.0m/s2，F260N B. a1.0m/s2，

7、F330NCa3.0m/s2，Fl10N D. a3.0m/s2，F50N【小结】1重力是由于地球对物体的吸引而产生的，大小为G=mg,只要物体所在位置的重力加速度一定，则重力不变。发生超重与失重时，物体的重力不变化。超重和失重仅仅是“视重”发生了变化，是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化。2加速度的方向决定物体发生“超重”还是“失重”。当物体有向上（竖直向上或斜向上）的加速度时超重，有向下（竖直向下或斜向下）的加速度时失重，与运动方向无关。3当质量为m的物体具有竖直向上的加速度a时，它“超重”了ma;当它具有竖直向下的加速度a时，它失重了ma。4在完全失重的状态下（a=g），平时一

8、切同重力产生或与重力有关的物理现象均消失。如液体失去浮力，支持物失去支持力，天平无法测量质量，人体悬浮等。5归纳成如下表格：加速度情况现象视重（F）视重F与重力(mg)比较a=0静止或匀速直线运动F=mgF=mga竖直向上超重F=m(g+a)Fmga竖直向下失重F=m(g-a)Fmga=g竖直向下完全失得F=0Fmg【问题3】对竖直上抛运动的理解例3.气球下悬挂一重物，气球和重物均以速度v0=10m/s匀速上升，当到达离地高h=175m处时悬挂重物的绳子突然断裂，求重物经过多秒时间落回地面？落地时的速度多大？不计空气阻力，取g=10m/s2.【拓展与分享1】某人站在高楼的平台边缘，以20m/s

9、的初速度竖直向上抛出一石子，不考虑空气阻力，g取10m/s2,求：（1）物体上升的最大高度是多少？回到抛出点的时间是多少？（2）石子抛出后通过距抛出点下方20m处所需时间是多少？【小结】1定义：将物体以一定的初速度竖直向上抛出，只在重力作用下的运动叫竖直上抛运动。2特点：（1）运动性质：由于只有重力作用，其加速度始终为g,方向竖直向下，而初速度竖直向上，两者方向相反，所以竖直上抛运动是匀减速直线运动。（2）关于最高点：竖直上抛运动也可以看作上升阶匀减速直线运动，下降阶段为自由落体运动。这样一来，在最高点v=0,但加速度仍为g。（3）对称性：从某点抛出到达最高点与从最高点回到抛出点所用的时间总相

10、等，即时间对称性；上抛和下落经过同一位置时，速度的大小相等，方向相反即速度大小对称。3分析方法（1）整体法：将竖直上抛运动的全过程看作初速度为V0，加速度为-g的匀变速直线运动。（2）分段法：把全过程分成上升为匀减速，下落为自由落体运动。【课堂练习】AB1如图所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B ，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体，平衡时，问：绳中的张力T为多少?A点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳中张力如何变化?2如图所示，电灯悬挂于两墙之间，更换绳OA，使连接点A向上移，但保持O点位置不变，则A点向上移时，绳OA的拉力（ ）A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大3如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的