2018版高中物理第四章牛頓運(yùn)動定律7用牛頓運(yùn)動定律解決問題(2)學(xué)案新人教版必修1

1、7 用牛頓運(yùn)動定律解決問題（一二）學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 理解共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的概念以及共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件.（重點(diǎn)）2. 會用共點(diǎn)力平衡條件解決有關(guān)力的平衡問題.（難點(diǎn)）3. 通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超 重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì).（重點(diǎn)、難點(diǎn)）基礎(chǔ)初探先填空1平衡狀態(tài)：一個物體在力的作用下保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài).2.平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力 0.再判斷1直道上以很大的速度勻速跑過的賽車處于平衡狀態(tài).（V）2百米競賽中，運(yùn)動員在起跑的瞬間，速度為零，處于平衡狀態(tài).（X）3平衡木上體操運(yùn)動員做翻轉(zhuǎn)動作時處于平衡狀態(tài).（X）后思考如何判斷物體是否處于平衡狀

2、態(tài)？【提示】 物體處于平衡狀態(tài)的實(shí)質(zhì)是F合=0（a= 0）與物體運(yùn)動速度的大小，方向無關(guān).從物體所處的狀態(tài)判斷就是：物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，我們就說物體處于平衡狀態(tài).-O核盤突破O-合作探討探討 1：列舉生活中物體處于平衡狀態(tài)的實(shí)例.【提示】 懸掛在天花板上的吊燈，靜止在路邊的汽車，放在地面上的講桌以及放在講桌上的黑板擦等.探討 2:速度等于零時，物體一定處于平衡狀態(tài)嗎？【提示】 不一定.平衡狀態(tài)表現(xiàn)為速度始終不變，當(dāng)物體某一瞬間的速度為零時，但 速度要發(fā)知識脈絡(luò)2生變化，即加速度不為零時，就不是平衡狀態(tài).3核心點(diǎn)擊1 兩種平衡情形(1) 物體在共點(diǎn)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài).(2) 物

3、體在共點(diǎn)力作用下處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài).2.兩種平衡條件的表達(dá)式(1)F合=0.Fx合=0Fy合=0其中Fx合和Fy合分別是將所受的力進(jìn)行正交分解后，物體在x軸和y軸方向上所受的合3.由平衡條件得出的三個結(jié)論代二力柞恥 二力警大二反向，是一對平衛(wèi)力 一塑j卜任兩申的倉力與第三個力等大、邑向 麗麗卜j王-亍力與其他所右力的合力誓大、反向O題組沖關(guān)。1.如圖 4-7-1 所示，一質(zhì)量為m的沙袋用不可伸長的輕繩懸掛在支架上，一練功隊(duì)員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起使繩與豎直方向的夾角為0= 30,且繩繃緊，則練功隊(duì)員對沙袋施加的作用力大小為A.rmgB.fmgC.#mgD .3mg【解析】 如圖，對建立

4、直角坐標(biāo)系對沙袋進(jìn)行受力分析有:由平衡條件有：Feos 30 -Tsin 30 = 0Tcos 30 +Fsin 30 -mg=0聯(lián)立可解得：F=mg故選 A.力.圖 4-7-14【答案】 A52.傾角0= 30的斜面固定，重為G的物體恰好可以沿斜面勻速下滑，現(xiàn)對物體施加一拉力（圖中未畫出），使物體沿斜面勻速上滑，則該拉力的最小值為【答案】C求解共點(diǎn)力平衡問題的一般步驟1選取研究對象.2.對所選取的研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出受力示意圖.3對研究對象所受的力進(jìn)行處理，采用合成法（或分解法）、或者正交分解法，建立合適的直角坐標(biāo)系，對各個力進(jìn)行正交分解.4.由平衡條件列方程，F(xiàn)X合=0,Fy合=0

5、.5應(yīng)用解三角形的方法或利用方程組求解，必要時需對解進(jìn)行討論.基礎(chǔ)初探先填空1.超重：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.（ ）【導(dǎo)學(xué)號：57632077】【解析】 木塊勻速下滑過程中，受力如圖所示.根據(jù)平衡條件可得：min0=Ff,mgcos0=FN,其中Ff=卩FN,解得：= tan0設(shè)F的方向與斜面夾角為a，斜向上，根據(jù)平衡條件得：整理得：2mcsin02mcsin0cos0,“,F=COSa+1sina= COS (a0)，當(dāng) =0時，F(xiàn)最小，最小為 2mcsin1Feosa =min0 +口 (mgcos0 Fsina)0eos故 C 正確.62.失重：物體

6、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.3 完全失重：當(dāng)物體向下的加速度為g時，物體對支持物、懸掛物沒有作用力，好像完全不受重力作用.再判斷1.物體處于超重時， 物體的重力增加，處于失重時物體的重力減小.（X）2. 物體處于超重狀態(tài)時，可以向斜下方運(yùn)動.（V）3在太空中，宇航員處于完全失重狀態(tài)，所以說宇航員在太空中不受重力作用.（X）后思考物體處于超重或失重狀態(tài)是由速度的方向決定的？還是由加速度的方向決定的？【提示】 是由物體加速度的方向決定的，與速度方向無關(guān).核心突破合作探討小星家住十八樓，每天上學(xué)放學(xué)均要乘垂直升降電梯上下樓.小星在電梯里放了一臺臺秤如圖 4-7-3 所示

7、.設(shè)小星的質(zhì)量為50 kg，重力加速度g取 10 m/sl 求下列情況中臺秤的示數(shù).圖 4-7-3當(dāng)電梯以 a= 2 m/s2的加速度勻加速上升；當(dāng)電梯以 a= 2 m/s2的加速度勻減速上升；當(dāng)電梯以a= 2 m/s2的加速度勻加速下降；當(dāng)電梯以 a= 2 m/s2的加速度勻減速下降；從以上例子中歸納總結(jié)：什么情況下會發(fā)生超重現(xiàn)象，什么情況下會發(fā)生失重現(xiàn)象?【提示】勻加速上升時，以人為研究對象，受力情況、加速度方向、速度方向如圖 1 所示選向上為正方向根據(jù)牛頓第二定律：洱Img7FNImg= ma得：FNI=mg ma=50X(10 + 2)N=600 N8體具有向下的加速度時，將發(fā)生失重現(xiàn)

8、象.核心點(diǎn)擊對超重、失重的理解1視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力.物體的重力并未變化，只是視重變了.2.超重、失重的分析(2)勻減速上升時，以人為研究對象,人的受力情況、加速度方向、速度方向如圖示.選向下為正方向根據(jù)牛頓第二定律:mg-FN2=ma得：FN2=mma=50 x(io 2)N=400 N 勻加速下降時，以人為研究對象, 人的受力情況、加速度方向、速度方向如圖示，選向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律, 有meFN3=ma卜v得：FN3=mema=50 x(10 2)N = 400 N 勻減速

9、下降時，以人為研究對象，人的受力情況、加速度方向、速度方向如圖示，選根據(jù)牛頓第二定律有FN4mg= ma得：FN4=mgF ma=50 x(10 + 2)N = 600 N歸納總結(jié)：(1)、(4)中，物體具有向上的加速度時，將發(fā)生超重現(xiàn)象;、中，物當(dāng)物體處于超重或失重時,9特征狀態(tài)加速度視重(F)與重力關(guān)系運(yùn)動情況受力圖10題組沖關(guān)3.如圖 4-7-4 所示，金屬小桶側(cè)面有一小孔 代代當(dāng)桶內(nèi)盛水時，水會從小孔A中流出.如 果讓裝滿水的小桶自由下落，不計空氣阻力，則在小桶自由下落過程中（）【導(dǎo)學(xué)號：57632078】圖 4-7-4A. 水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出B. 水不再從小孔噴出C. 水

10、將以更大的速度噴出D. 水將以較小的速度噴出【解析】 水桶自由下落，處于完全失重狀態(tài)，故其中的水也處于完全失重狀態(tài)，對容器壁無壓力，故水不會流出，故選 B.【答案】 B4.一個質(zhì)量是 60 kg 的人站在升降機(jī)的地板上，升降機(jī)的頂部懸掛著一個彈簧測力計，彈簧測力計下面掛著一個質(zhì)量是50 kg 的物體.當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動時，該人看到彈簧測力計的示數(shù)為 400 N，求此時人對升降機(jī)地板的壓力.（g取 10 m/s2）1140050 x1022m/s=2 m/s再以人為研究對象，他受到向下的重力m人g和地板的支持力FN,由牛頓第二定律得:FNmu g=mu a,FN=m人a+mug=60 x（102）

11、N=480 N由牛頓第三定律可知，人對地板的壓力為480 N，方向豎直向下.【答案】 480 N 方向豎直向下判斷超重、失重狀態(tài)的方法1 從受力的角度判斷，當(dāng)物體所受向上的拉力（或支持力）大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài).2.從加速度的角度判斷，當(dāng)物體具有向上的加速度（包括斜向上）時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度（包括斜向下）時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài).3從運(yùn)動的角度判斷，當(dāng)物體加速上升或減速下降時，物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)物體加 速下降或減速上升時，物體處于失重狀態(tài).基礎(chǔ)初探先填空1受力情況：運(yùn)動過程中只受重力作用，因重力恒定

12、不變，所以物體的加速度恒 _2.自由落體運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)：初速度為零的豎直向下的勻加速直線運(yùn)動.3.豎直上拋運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)：初速度為Vo,加速度為g的勻變速直線運(yùn)動（通常取初 速度V0的方向?yàn)檎较颍?再判斷1做自由落體運(yùn)動的不同物體經(jīng)相同時間，速度的增加一定相同.（V）【解析】 以物體為研究對象，受力分析如圖所示，選取向上的方向?yàn)檎较?由牛頓第二定律得:FT-mg= maFTmga=50122.豎直向上拋出的物體上升到最高點(diǎn)時，其加速度為零.（X）3豎直向上拋出的物體當(dāng)空氣阻力不能忽略時，上升階段的加速度大于下落階段的加13速度.(V)后思考1 在地面某高度處釋放不同的物體，下落過程中物體的

13、重力加速度有何關(guān)系？【提示】 物體的重力加速度均由重力產(chǎn)生，即mg= ma無論哪個物體下落過程中重力加速度均為g.2.物體在任何星球表面自由下落的加速度都相同嗎？【提示】 一般不相同.物體在不同星球表面附近所受的重力一般不同，故加速度一般不相同.-O核曲突破o-合作探討探討 1:在勻速上升的氣球上，相對氣球靜止掉下一個物體，該物體做什么運(yùn)動？為什么？【提示】 物體脫離氣球時，有一個和氣球速度相等的向上的初速度，故該物體將做豎直上拋運(yùn)動.探討 2:豎直向上拋的物體上升時超重，下降時失重.這種說法正確嗎？為什么？【提示】 不正確.不論是上升，還是下降，加速度均為向下的重力加速度，因此均為 失重狀態(tài)

14、.核心點(diǎn)擊1.豎直上拋運(yùn)動的基本規(guī)律(1)速度公式：V=Vogt.1位移公式：x=vot 2gt2 2位移和速度的關(guān)系式：vvo= 2gx.2.研究方法(1) 分段法：上升過程是加速度a=g,末速度v= 0 的勻減速直線運(yùn)動，下降過程是自由落體運(yùn)動，且上升階段和下降階段具有對稱性.(2) 整體法：將全過程看成是初速度為vo、加速度為-g的勻變速直線運(yùn)動，把勻變速 直線運(yùn)動的基本規(guī)律直接應(yīng)用于全過程， 但必須注意相關(guān)量的矢量性.習(xí)慣上取拋出點(diǎn)為坐 標(biāo)原點(diǎn)，Vo的方向?yàn)檎较?此方法中物理量正負(fù)號的意義：1vo 時，物體正在上升，vo 時，物體在拋出點(diǎn)的上方，ho 時，物體在拋出點(diǎn)的下方.上升到最高點(diǎn)(即v= 0 時)所需的時間t=-，上升的最大高度Xmax=2vo2g14題組沖關(guān)5.(多選)某人在高層樓房的陽臺外側(cè)以 30 m/s 的速度豎直向上拋出一個石塊，石塊運(yùn)動到離拋出點(diǎn) 25 m 處所經(jīng)歷的時間可能是(不計空氣阻力，取g= 10 m/s2)()【導(dǎo)學(xué)號：57632079】A. 1 sB. 3 sC. 5 sD. (3 + 14)s【解析】 石塊運(yùn)動到離拋出點(diǎn) 25 m 處包括兩種情況：一種是在拋出點(diǎn)上方25 m 處,12h= 25 m，一種是在拋出點(diǎn)下方 25 m 處，