[原創(chuàng)]2012年《隨堂優(yōu)化訓練》物理 必修1 人教版 第四章 7 用牛頓運動定律解決問題(二) [配套課件]

1、7 用牛頓運動定律解決問題(二)1平衡狀態(tài)：物體受到力的作用，但_并不發(fā)生變化，稱為平衡狀態(tài)物體處于_狀態(tài)或_狀態(tài)是平衡狀態(tài)運動狀態(tài)靜止勻速直線運動2共點力作用下物體的平衡條件是_；共點力作用下物體平衡狀態(tài)的運動學特征是_為零合外力為零加速度3視重：當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_測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力等于完全失重等于零4當物體有向下的加速度且 ag 時，產(chǎn)生_現(xiàn)象，此時物體對水平支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦5下列說法中正確的是()BA.體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)B.蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重

2、狀態(tài)C.舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài)D.游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)知識點 1 共點力的平衡條件甘肅省的文物館收藏了一件在武威擂臺漢墓挖掘的銅奔馬，又名“馬踏飛燕”，如圖 471 所示這座青銅雕塑是一匹馳騁中的戰(zhàn)馬，它的后蹄踏在一只燕子上“馬踏飛燕”是漢代藝術家高度智慧、豐富想象、浪漫主義精神和高超的藝術技藝的結(jié)晶，是我國古代雕塑藝術的稀寶圖 471討論：相反一對平衡力平衡條件(1)飛奔的駿馬之所以能夠用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，并不是馬跑得快，穩(wěn)定性高，而是馬的重心和飛燕在同一條豎直線上，馬受到的支持力和重力大小_，方向_，在同一條豎直線上，是_，所以馬能夠

3、平衡(2)雜技演員能將凳子頂在頭上而不掉下來，是因為他們經(jīng)過長期的訓練，很好地掌握并利用了物體的_相等1平衡狀態(tài)：如果一個物體在力的作用下保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，則稱該物體處于平衡狀態(tài)2共點力作用下物體平衡的條件：合力為 0.平衡條件的數(shù)學表達式為：F 合0，a0.3幾種類型的共點力的平衡：(1)二力平衡條件：等大、反向、共線(2)三力平衡條件：任意兩個力的合力與第三個力等大、反向、共線(3)物體受到幾個共點力作用處于平衡狀態(tài)，則其中任一個力與剩余力的合力必定等大、反向、共線(4)當物體處于平衡狀態(tài)時，沿任意方向物體所受的合力均為零4研究物體平衡的基本思路和基本方法：(1)轉(zhuǎn)化為二力平衡模

4、型(合成法)根據(jù)平行四邊形定則作出其中任意兩個力的合力來代替這兩個力，從而把三力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡這種方法稱為合成法(2)轉(zhuǎn)化為四力平衡模型(分解法)物體受三個共點力平衡時，也可以把其中一個力進行分解(一般采用正交分解)，從而把三力平衡轉(zhuǎn)化為四力平衡模型這種方法稱為分解法5處理共點力的平衡問題的方法：(1)三個共點力的平衡多用合成法(2)三個以上共點力的平衡多用正交分解法【例 1】(雙選)下列物體處于平衡狀態(tài)的是()A.懸掛在天花板上的吊燈B.豎直上拋的物體到達最高點的瞬間C.汽車在啟動的瞬間D.隨傳送帶一起勻速運動的貨物解析：物體處于平衡狀態(tài)的表象是處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，條件是合外力為

5、零或加速度為零顯然 A 中吊燈處于靜止狀態(tài)，B 中物體處于勻變速直線運動狀態(tài)，C 中汽車加速度不為零，D 中貨物處于勻速運動狀態(tài)，故 A、D 物體處于平衡狀態(tài)答案：AD【觸類旁通】1下列對共點力作用下的平衡，理解正確的是()A物體的速度在某時刻為零，物體就一定處于平衡狀態(tài)B物體相對另一個物體保持靜止，物體就一定處于平衡狀態(tài)C物體做勻加速直線運動時，處于平衡狀態(tài)D處于平衡狀態(tài)的物體不一定靜止解析：平衡狀態(tài)指的是物體靜止或做勻速直線運動，其特點是加速度為零靜止不僅僅要求物體速度為零，加速度也必須為零而速度為零時，加速度不一定為零，所以 A 選項錯物體相對另一個物體靜止，另一個物體不一定是靜止或勻速

6、，所以 B 選項也錯勻加速的物體加速度不為零，不是平衡狀態(tài)，所以 C 選項錯處于平衡狀態(tài)的物體的運動狀態(tài)除了靜止還可以是勻速直線運動所以本題應選 D.答案：D知識點 2 超重和失重大家坐電梯或許都有這樣的經(jīng)驗，當電梯開始上升時，會感覺到身體突然變沉了；當電梯開始下降時，會感覺到身體突然想飄起來一樣其實這些都是超重和失重現(xiàn)象，在國際空間站上，物體是完全失重的完全失重現(xiàn)象并不一定要在太空中才能實現(xiàn)，宇航員做適應失重環(huán)境的訓練時，會在模擬失重飛機上進行：將飛機飛到一定高度，然后讓飛機自由做拋物線運動，則里面的人和物都處于失重狀態(tài)圖 472討論：壓力超重失重完全失重(1)視重是指測力計測量物體的示數(shù)，

7、通常等于物體對懸掛物的_或?qū)χС治锏腳(2)視重大于物體重力的現(xiàn)象叫_(3)視重小于物體重力的現(xiàn)象叫_(4)任何只受重力作用的物體都處于_狀態(tài)，比如自由落體運動、拋物運動等拉力1視重：測力計所測量物體的讀數(shù)如圖 473 所示，F(xiàn) 視為懸掛物對物體的拉力(或支持物對物體的支持力)，以豎直向上為正方向，則物體受到的合力大小為 F 視mg.由牛頓第二定律得 F 視mgma，可得到 F 視m(ga)圖 4732超重：視重大于物重顯然 F 視mg，即得到 a0.(1)超重的條件：有方向向上的加速度(2)F 視m(ga)(3)運動狀態(tài)：向上做加速運動或向下做減速運動3失重：視重小于物重顯然 F 視mg，即

8、得到 a0.(1)失重的條件：有方向向下的加速度 a.(2)F 視m(ga)(3)運動狀態(tài)：向上做減速運動或向下做加速運動(4)完全失重：F 視0，有 ag，即加速度等于重力加速度4特點：(1)無論是超重還是失重，物體實際重力不變(2)超重和失重與速度方向無關，只與加速度方向有關5對超、失重現(xiàn)象的理解：(1)超重與失重僅僅是一種表象，所謂超重與失重，只是拉力(或支持力)的增大與減小，是視重的改變，物體所受的重力始終未變(2)物體處于超重狀態(tài)時，物體不一定是豎直向上做加速運動，也可以是豎直向下做減速運動，即只要物體的加速方向是豎直向上的，物體就處于超重狀態(tài)物體的運動方向可能向上，也可能向下同理，

9、物體處于失重狀態(tài)時，物體的加速度豎直向下，可能豎直向下加速也可能豎直向上減速(3)物體不在豎直方向上運動，只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就處于超重或失重狀態(tài)【例 2】某人站在一靜止的臺秤上，當他猛地下蹲的過程)中，若不考慮臺秤的慣性，則臺秤的示數(shù)(A先變大后變小，最后等于他的重力B變大，最后等于他的重力C先變小，后變大，最后等于他的重力D變小，最后等于他的重力解析：下蹲的過程經(jīng)歷了加速向下、減速向下和靜止三個過程，顯然在這三個過程中，人的加速度方向是：向下、向上、為零可見，人從靜止到最大下蹲速度的過程中處于失重狀態(tài)，臺秤的示數(shù)將變??；從最大的下蹲速度到靜止，人處于超重狀態(tài)，臺秤的示數(shù)將變

10、大；最后人處于靜止狀態(tài)，臺秤的示數(shù)等于人的重力答案：C【觸類旁通】2(雙選)站在電梯上的人，當電梯豎直減速下降時，下列說法中正確的是()CDA.電梯對人的支持力小于人對電梯的壓力B.電梯對人的支持力大于人對電梯的壓力C.電梯對人的支持力等于人對電梯的壓力D.電梯對人的支持力大于人的重力解析：減速下降時，加速度向上，物體處于超重狀態(tài)，所以電梯對人的支持力大于人受到的重力，而人對電梯的壓力和電梯對人的支持力是相互作用力，大小必定相等內(nèi)容作用力與反作用力一對平衡力不同點作用物體不同相同力的性質(zhì)一定相同不一定相同力的效果不能抵消可以抵消作用時間同時存在、同時消失、同時變化可以不同時消失相同點力的大小等

11、大力的方向反向是否共線是相互作用力與平衡力【例 3】物體靜止于水平桌面上，則()A.桌面對物體的支持力的大小等于物體的重力，這兩個力是一對平衡力B.物體所受的重力和桌面對它的支持力是一對作用力與反作用力C.物體對桌面的壓力就是物體的重力，這兩個力是同一種性質(zhì)的力D.物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對平衡力思路點撥：區(qū)分判斷一對平衡力和作用力與反作用力的方法為：看作用物體是否相同，若相同，則不是作用力與反作用力若不同，則不是平衡力；若作用物體相同，則看力的性質(zhì)是否相同，若不同，則不是作用力與反作用力性質(zhì)相同指同為彈力、同為摩擦力、同為吸引力等解析：物體和桌面受力情況如圖 474 所示對

12、A 選項，因物體處于平衡狀態(tài)，且 FN 與 G 作用于同一物體，因此 FN 和G 是一對平衡力，故 A 正確對 B 選項，因作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，故 B 錯對 C 選項，因壓力是彈力，而彈力與重力是性質(zhì)不同的兩種力，故 C 錯對 D選項，由于支持力和壓力是物體與桌面相互作用(擠壓)而產(chǎn)生的，因此 FN 與 FN是一對作用力和反作用力，故 D 錯圖 474答案：A【觸類旁通】3(雙選)手托著一木塊，由靜止開始向下加速運動，手對木塊的支持力應該()BDA.小于木塊對手的壓力C.大于木塊對手的壓力B.等于木塊對手的壓力D.小于木塊所受的重力解析：這里手對木塊的支持力和木塊對手的壓力是

13、一對作用力和反作用力，一定等大反向木塊受到重力和手的支持力的作用，且加速下落，說明所受合力不為零，即重力大于手的支持力，所以正確的選項是 B、D.動態(tài)平衡問題的分析方法1動態(tài)平衡問題：通過控制某一物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化的平衡問題任一時刻物體均處于平衡狀態(tài)2解析法：對研究對象的任一狀態(tài)進行受力分析，建立平衡方程，求出應變參量與自變參量的一般函數(shù)式，然后根據(jù)自變量的變化確定應變參量的變化3圖解法：對研究對象進行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖(畫在同一個圖中)，然后根據(jù)有向線段(表示力)的長度變化判斷各個力的變化情況【例 4】如圖 475 所示，重量為

14、 G 的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間若擋板逆時針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過程中，斜面和擋板對小球的彈力的大小 F1、F2 各如何變化？圖 475解：由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動的，可以認為每個時刻小球都處于靜止狀態(tài)，因此所受合力為零應用三角形定則，G、F1、F2 三個矢量應組成封閉三角形，其中 G 的大小、方向始終保持不變；F1 的方向不變；F2 的起點在 G 的終點處，而終點必須在 F1 所在的直線上，由作圖 476可知，擋板逆時針轉(zhuǎn)動 90過程，F(xiàn)2 矢量也逆時針轉(zhuǎn)動 90，因此 F1 逐漸變小，F(xiàn)2 先變小后變大(當 F2F1，即擋板與斜面垂直時，F(xiàn)2 最小)圖 476題外拓展：圖解法具有直

15、觀、簡便等優(yōu)點，但使用時有兩點需要注意：(1)本方法所適用的基本上是“三力平衡”問題，且物體所受的三個力中，有一個是恒力，還有一個是方向不變僅大小變化的力，另一個則是大小和方向都變的力(2)作圖時要規(guī)范，要特別注意方向變化的那個力，要切實弄清其方向、變化范圍【例 5】如圖 477 所示，把球夾在豎直墻 AC 和木板BC 之間，不計摩擦，球?qū)Φ膲毫镕N1，球?qū)Π宓膲毫?FN2，在將板 BC 逐漸放至水平的過程中，下列說法中正確的是()AFN1 和 FN2 都增大CFN1 增大，F(xiàn)N2 減小BFN1 和 FN2 都減小DFN1 減小，F(xiàn)N2 增大圖 477解析：球所受的重力 G 產(chǎn)生的效果有

16、兩個：使球壓墻的力F1 和使球?qū)Π宓膲毫?F2.根據(jù) G 產(chǎn)生的效果將其分解，如圖478 所示，則 F1FN1，F(xiàn)2FN2.從圖中不難看出，當板BC逐漸被放平的過程中，F(xiàn)1 的方向保持不變而大小逐漸減小，F(xiàn)2與 G 的夾角逐漸變小，其大小也逐漸減小，因此正確選項為 B.圖 478答案：B【觸類旁通】4如圖 479 所示，半圓形支架 CBD 上懸著細繩 OA和 OB，結(jié)于圓心 O，下懸一個重為 G 的物體使繩 OA 固定不動，將繩 OB 的 B 端沿半圓支架向 C 移動，在這過程中，下列說法正確的是()A繩 OB 的拉力一直變小，繩 OA 的拉力先變小后變大B繩 OA 的拉力一直變小，繩 OB 的拉力先變小后變大C繩 OB 的拉力有最小值 Gtan D繩 OA 的拉力一直變大，繩 OB 的拉力先變小后變大解析：結(jié)點 O 受到三個力處于平衡狀態(tài)，此三個力應構成一個封閉的三角形，如圖 21 所示，可得出 FB 先減小后增大，F(xiàn)A 一直增大當 FB 與 FA 垂直時，F(xiàn)B 有最小值 Gsin .圖 21圖 479答案：D5(雙選)如圖 4710 所示