【三位一體 講練測(cè)】2015版高中物理人教版必修一配套課件：4-7用牛頓定律解決問(wèn)題(二).ppt

1、7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題(二),你乘坐過(guò)電梯嗎？電梯在啟動(dòng)、停止的過(guò)程中你有怎樣的感受？將你的體驗(yàn)與同學(xué)交流一下，體會(huì)其中蘊(yùn)含的物理規(guī)律,(1)共點(diǎn)力：物體同時(shí)受幾個(gè)力作用，如果這幾個(gè)力作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線交于一點(diǎn)，那么這幾個(gè)力就叫共點(diǎn)力 (2)平衡狀態(tài)：一個(gè)物體在力的作用下，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則該物體處于平衡狀態(tài),特別提醒： 正確區(qū)分“靜止”和“v0”物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，v0，a0是平衡狀態(tài)；但是，當(dāng)v0時(shí)，物體不一定處于平衡狀態(tài)，如自由落體運(yùn)動(dòng)初始狀態(tài)或豎直上拋運(yùn)動(dòng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)v0，但ag，不是平衡狀態(tài),如圖所示，斗牛將人高高挑起處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說(shuō)法正確的

2、是 (),A人受到2個(gè)力的作用，這2個(gè)力是共點(diǎn)力 B牛角給人的彈力方向斜向上 C人的重心一定通過(guò)支點(diǎn)，此時(shí)人受的 合力為零 D人的重力與牛角給他的彈力是一對(duì) 作用力與反作用力 答案：AC,(1)視重：所謂“視重”是指人由彈簧秤等量具上所看到的讀數(shù) (2)超重：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受的重力(即視重大于重力)的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象 (3)失重：當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受的重力(即視重小于重力)的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象,(4)完全失重：當(dāng)物體向下的加速度ag時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零

3、的狀態(tài)，即視重等于零時(shí)，稱為完全失重狀態(tài) (5)產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的原因： 產(chǎn)生超重的原因： 當(dāng)物體具有向上的加速度a(向上加速或向下減速運(yùn)動(dòng))時(shí)，支持物對(duì)物體的支持力(或懸繩的拉力)為F.由牛頓第二定律可得：Fmgma 所以Fm(ga)mg,由牛頓第三定律知，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)Fmg. 產(chǎn)生失重現(xiàn)象的原因： 當(dāng)物體具有向下的加速度a(向下加速或向上減速運(yùn)動(dòng))時(shí)，支持物對(duì)物體的支持力(或懸繩對(duì)物體的拉力)為F.由牛頓第二定律可知：mgFma 所以Fm(ga)mg 由牛頓第三定律可知，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)Fmg.,特例：當(dāng)物體具有向下的加速度ag時(shí) 則F0.物體

4、處于完全失重狀態(tài) (6)對(duì)超重和失重現(xiàn)象的理解 物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體所受的重力始終不變，只是物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化，看起來(lái)物重好像有所增大或減小 發(fā)生超重或失重的現(xiàn)象與物體的速度方向無(wú)關(guān)，只取決于物體加速度的方向,在完全失重狀態(tài)下，平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，比如物體對(duì)桌面無(wú)壓力，單擺停止擺動(dòng)，浸在水中的物體不受浮力等靠重力才能使用的儀器，也不能再使用，如天平、液體氣壓計(jì)等,如圖所示，質(zhì)量均為m的甲、乙兩同學(xué)，分別靜止于水平地面的臺(tái)秤P、Q上，他們用手分別豎直牽拉一只彈簧秤的兩端，穩(wěn)定后彈簧秤的示數(shù)為F，若彈簧秤的質(zhì)量不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是() A

5、甲同學(xué)處于超重狀態(tài)，乙同學(xué)處于失重狀態(tài) B臺(tái)秤P的讀數(shù)等于mgF C臺(tái)秤Q的讀數(shù)為mg2F D兩臺(tái)秤的讀數(shù)之和為2mg,答案：D,做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體只受重力的作用，所以由牛頓第二定律Fma知物體的加速度是恒定的，故自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個(gè)足球掛在A點(diǎn)(如圖)，足球的質(zhì)量為m，網(wǎng)兜的質(zhì)量不計(jì)，足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B，懸繩與墻壁的夾角為，求懸繩對(duì)球的拉力和墻壁對(duì)球的支持力,解析：取足球作為研究對(duì)象，它共受到三個(gè)力的作用重力Gmg，方向豎直向下；墻壁的支持力F1，方向水平向右；懸繩的拉力F2，方向沿繩的方向 這三個(gè)力一定是共點(diǎn)力，重力的作用點(diǎn)在球心O點(diǎn)，支

6、持力F1沿球的半徑方向G和F1的作用線必交于球心O點(diǎn)，則F2的作用線必過(guò)O點(diǎn)既然是三力平衡，可以根據(jù)任意兩力的合力與第三力等大、反向求解，可以據(jù)力三角形求解，也可用正交分解法求解,解法1用合成法 取足球作為研究對(duì)象，它們受重力Gmg、墻壁的支持力F1和懸繩的拉力F2三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡，由共點(diǎn)力平衡的條件可知，F(xiàn)1和F2的合力F與G大小相等、方向相反，即FG，從圖中力的平行四邊形可求得： F1Ftanmgtan F2F/cosmg/cos.,解法2用分解法 取足球?yàn)檠芯繉?duì)象，其受重力G、墻壁支持力F1、懸繩的拉力F2，如圖所示將重力G分解為F1和F2，由共點(diǎn)力平衡條件可知，F(xiàn)1與F1的合力必為

7、零，F(xiàn)2與F2的合力也必為零，所以 F1F1mgtan F2F2mg/cos.,解法4用正交分解法求解 取足球作為研究對(duì)象，受三個(gè)力作用，重力G、墻壁的支持力F1、懸繩拉力F2，如圖所示，取水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，將F2分別沿x軸和y軸方向進(jìn)行分解由平衡條件可知，在x軸和y軸方向上的合力Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零即 Fx合F1F2sin0 Fy合F2cosG0 由式解得：F2G/cosmg/cos 代入式得F1F2sinmgtan.,答案：mg/cos；mgtan 點(diǎn)評(píng)：比較各種解法的優(yōu)缺點(diǎn)，分析一下解決此類問(wèn)題的方法步驟,1999年10月中國(guó)第一座跨度超千米的特大懸索橋江蘇江陰長(zhǎng)江大

8、橋正式通車，大橋主跨1 385m，橋全長(zhǎng)3 071m，橋下通航高度為50m，大橋兩側(cè)橋塔身高196m，橫跨長(zhǎng)江南北兩岸的兩根主纜，繞過(guò)橋塔頂鞍座由南北錠固定，整個(gè)橋面和主纜的4.8萬(wàn)噸重量都懸在這兩根主纜上，如下圖所示，則每根主纜上的張力約為() A2.4108NB6108N C12109N D2.4109N,答案：B,用繩AO、BO懸掛一重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點(diǎn)A和B在支架上懸點(diǎn)A固定不動(dòng)，將懸點(diǎn)B從圖(a)所示位置逐漸移動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，分析OA繩和OB繩中的拉力變化情況,解析：在支架上選取三個(gè)點(diǎn)B1、B2、B3，當(dāng)懸點(diǎn)B分別移動(dòng)到B1、B2、B3各點(diǎn)時(shí)，AO、BO中的拉

9、力分別為TA1、TA2、TA3和TB1、TB2、TB3，如圖(b)所示，從圖中可以直觀地看出，TA逐漸變小，且方向不變；而TB先變小，后變大，且方向不斷改變；當(dāng)TB與TA垂直時(shí)，TB最小 點(diǎn)評(píng)：相對(duì)解析法而言，作圖法比較直觀，本題是定性比較問(wèn)題，選用作圖法較為方便，平行四邊形是由兩個(gè)全等的三角形構(gòu)成，因而在分析動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題時(shí)選用三角形定則更為方便,在固定于地面的斜面上垂直安放了一個(gè)擋板，截面為圓的柱狀物體甲放在斜面上，半徑與甲相等的光滑圓球乙被夾在甲與擋板之間，沒(méi)有與斜面接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示現(xiàn)在從球心O1處對(duì)甲施加一平行于斜面向下的力F，使甲沿著斜面方向極其緩慢地移動(dòng)，直至甲與擋板接觸

10、為止設(shè)乙對(duì)擋板的壓力為F1，甲對(duì)斜面的壓力為F2，在此過(guò)程中 (),AF1緩慢增大，F(xiàn)2不變 BF1緩慢增大，F(xiàn)2緩慢減小 CF1緩慢減小，F(xiàn)2緩慢增大 DF1緩慢減小，F(xiàn)2不變 答案：D,如圖所示，臺(tái)秤上裝有盛水的杯，杯底用細(xì)繩系一木質(zhì)小球，若細(xì)線突然斷裂，則在小木球上浮到水面的過(guò)程中，臺(tái)秤的示數(shù)將 () A變小 B變大 C不變 D無(wú)法判斷,解析：像這種臺(tái)秤示數(shù)變化類問(wèn)題，由于某物體所處狀態(tài)的變化而引起系統(tǒng)是否再平衡的判斷，若用“隔離法”進(jìn)行受力分析，再通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析，定量推理再比較判斷，則是比較繁瑣、費(fèi)時(shí)的如果能從整體思維出發(fā)，再用系統(tǒng)重心的超、失重的結(jié)論進(jìn)行判斷、分析，將會(huì)使問(wèn)題化

11、繁為簡(jiǎn)，求解將輕車熟路將容器和木球看做整體，整體受彈簧秤豎直向上的支持力和豎直向下的重力，當(dāng)細(xì)線被剪斷后，其實(shí)際效果是：在木球向上加速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，木球上方與該木球等體積的水球，將以同樣大小的加速度向下加速流動(dòng)，從而填補(bǔ)了木球占據(jù)的空間，,由于水木，水球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量，因此木球和水球組成的系統(tǒng)其重心有向下的加速度，整個(gè)系統(tǒng)將處于失重狀態(tài)，故臺(tái)秤的示數(shù)將變小 答案：A,一個(gè)人站在體重計(jì)的測(cè)盤上，在人下蹲的過(guò)程中(如下圖所示)，指針示數(shù)變化應(yīng)是_ 答案：先減小，后增加，再還原 解析：人蹲下的過(guò)程經(jīng)歷了加速向下、減速向下和靜止這三個(gè)過(guò)程.,一種巨型娛樂(lè)器械“跳樓機(jī)”(如圖所示)可以使人體驗(yàn)超重和

12、失重一個(gè)可乘十多個(gè)人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下已知座艙開(kāi)始下落時(shí)的高度為76m，當(dāng)落到離地面28m的位置時(shí)開(kāi)始制動(dòng)，座艙均勻減速若座艙中某人手托著重50N的鉛球，當(dāng)座艙下落2s時(shí)刻，手的感覺(jué)如何？當(dāng)座艙下落4s時(shí)刻，手要用多大的力才能托住鉛球？,解析：設(shè)座艙自由下落的時(shí)間為t1，做減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，座艙開(kāi)始減速時(shí)的速度為v，做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為a，已知座艙自由落下通過(guò)的距離為x176m28m48m，座艙減速運(yùn)動(dòng)通過(guò)的距離為x228m.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知,答案：當(dāng)座艙下落2s時(shí)刻，手感覺(jué)不到鉛球的壓力；座艙下落4s時(shí)刻，手托鉛球的力應(yīng)是135N. 點(diǎn)評(píng)：此題是教材習(xí)題變式題，認(rèn)真審題，弄清物理情景是解題關(guān)鍵,表演“頂桿”雜技時(shí)，一人站在地上(稱為“底人”)，肩上扛一長(zhǎng)6m、質(zhì)量為5kg的竹竿，一質(zhì)量為40kg的演員在竿頂從靜止開(kāi)始先勻加速再勻減速下滑，滑到竿底時(shí)速度正好為零假設(shè)加速時(shí)的加速度大小是減速時(shí)的2倍，下滑總時(shí)間為3s.問(wèn)這兩個(gè)階段竹竿對(duì)“底人”的壓力分別為多大？(g10m/s2),答案：290N；530N,在下滑的加速階