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

1、7 用牛頓運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)2共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是_；共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征是_為零合外力為零加速度3視重：當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重”，大小_測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力等于完全失重等于零4當(dāng)物體有向下的加速度且 ag 時(shí)，產(chǎn)生_現(xiàn)象，此時(shí)物體對(duì)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(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B.蹦床運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D.游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)知識(shí)點(diǎn) 1 共點(diǎn)力的平衡條件甘肅省的文物館收藏了一件在武威擂臺(tái)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(shù)家高度智慧、豐富想象、浪漫主義精神和高超的藝術(shù)技藝的結(jié)晶，是我國古代雕塑藝術(shù)的稀寶圖 471討論：相反一對(duì)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?yàn)樗麄兘?jīng)過長期的訓(xùn)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(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)，則稱該物體處于平衡狀態(tài)2共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件：合力為 0.平衡條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：F 合0，a0.3幾種類型的共點(diǎn)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(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線(3)物體受到幾個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)，則其中任一個(gè)力與剩余力的合力必定等大、反向、共線(4)當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，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(gè)力的合力來代替這兩個(gè)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(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)，也可以把其中一個(gè)力進(jìn)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(diǎn)力的平衡問題的方法：(1)三個(gè)共點(diǎn)力的平衡多用合成法(2)三個(gè)以上共點(diǎn)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(dá)最高點(diǎn)的瞬間C.汽車在啟動(dòng)的瞬間D.隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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?fàn)顟B(tài)，B 中物體處于勻變速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，C 中汽車加速度不為零，D 中貨物處于勻速運(yùn)動(dòng)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(duì)共點(diǎn)力作用下的平衡，理解正確的是()A物體的速度在某時(shí)刻為零，物體就一定處于平衡狀態(tài)B物體相對(duì)另一個(gè)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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)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(shí)，加速度不一定為零，所以 A 選項(xiàng)錯(cuò)物體相對(duì)另一個(gè)物體靜止，另一個(gè)物體不一定是靜止或勻速

6、，所以 B 選項(xiàng)也錯(cuò)勻加速的物體加速度不為零，不是平衡狀態(tài)，所以 C 選項(xiàng)錯(cuò)處于平衡狀態(tài)的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)除了靜止還可以是勻速直線運(yùn)動(dòng)所以本題應(yīng)選 D.答案：D知識(shí)點(diǎn) 2 超重和失重大家坐電梯或許都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)電梯開始上升時(shí)，會(huì)感覺到身體突然變沉了；當(dāng)電梯開始下降時(shí)，會(huì)感覺到身體突然想飄起來一樣其實(shí)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(shí)現(xiàn)，宇航員做適應(yīng)失重環(huán)境的訓(xùn)練時(shí)，會(huì)在模擬失重飛機(jī)上進(jìn)行：將飛機(jī)飛到一定高度，然后讓飛機(jī)自由做拋物線運(yùn)動(dòng)，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(cè)力計(jì)測(cè)量物體的示數(shù)，

7、通常等于物體對(duì)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(yùn)動(dòng)、拋物運(yùn)動(dòng)等拉力1視重：測(cè)力計(jì)所測(cè)量物體的讀數(shù)如圖 473 所示，F(xiàn) 視為懸掛物對(duì)物體的拉力(或支持物對(duì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)：向上做加速運(yùn)動(dòng)或向下做減速運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)：向上做減速運(yùn)動(dòng)或向下做加速運(yùn)動(dòng)(4)完全失重：F 視0，有 ag，即加速度等于重力加速度4特點(diǎn)：(1)無論是超重還是失重，物體實(shí)際重力不變(2)超重和失重與速度方向無關(guān)，只與加速度方向有關(guān)5對(duì)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(shí)，物體不一定是豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)，也可以是豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)方向可能向上，也可能向下同理，

9、物體處于失重狀態(tài)時(shí)，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(yùn)動(dòng)，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(tái)秤上，當(dāng)他猛地下蹲的過程)中，若不考慮臺(tái)秤的慣性，則臺(tái)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(gè)過程，顯然在這三個(gè)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(tái)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(tái)秤的示數(shù)將變

10、大；最后人處于靜止?fàn)顟B(tài)，臺(tái)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(dāng)電梯豎直減速下降時(shí)，下列說法中正確的是()CDA.電梯對(duì)人的支持力小于人對(duì)電梯的壓力B.電梯對(duì)人的支持力大于人對(duì)電梯的壓力C.電梯對(duì)人的支持力等于人對(duì)電梯的壓力D.電梯對(duì)人的支持力大于人的重力解析：減速下降時(shí)，加速度向上，物體處于超重狀態(tài)，所以電梯對(duì)人的支持力大于人受到的重力，而人對(duì)電梯的壓力和電梯對(duì)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(duì)平衡力不同點(diǎn)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(shí)間同時(shí)存在、同時(shí)消失、同時(shí)變化可以不同時(shí)消失相同點(diǎn)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(duì)物體的支持力的大小等于物體的重力，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力B.物體所受的重力和桌面對(duì)它的支持力是一對(duì)作用力與反作用力C.物體對(duì)桌面的壓力就是物體的重力，這兩個(gè)力是同一種性質(zhì)的力D.物體對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)物體的支持力是一對(duì)平衡力思路點(diǎn)撥：區(qū)分判斷一對(duì)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(duì)

12、A 選項(xiàng)，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(duì)平衡力，故 A 正確對(duì) B 選項(xiàng)，因作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，故 B 錯(cuò)對(duì) C 選項(xiàng)，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(cuò)對(duì) D選項(xiàng)，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(duì)作用力和反作用力，故 D 錯(cuò)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(yùn)動(dòng)，手對(duì)木塊的支持力應(yīng)該()BDA.小于木塊對(duì)手的壓力C.大于木塊對(duì)手的壓力B.等于木塊對(duì)手的壓力D.小于木塊所受的重力解析：這里手對(duì)木塊的支持力和木塊對(duì)手的壓力是

13、一對(duì)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(xiàng)是 B、D.動(dòng)態(tài)平衡問題的分析方法1動(dòng)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(shí)刻物體均處于平衡狀態(tài)2解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出應(yīng)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(yīng)變參量的變化3圖解法：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)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(gè)圖中)，然后根據(jù)有向線段(表示力)的長度變化判斷各個(gè)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(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，在該過程中，斜面和擋板對(duì)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(dòng)的，可以認(rèn)為每個(gè)時(shí)刻小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此所受合力為零應(yīng)用三角形定則，G、F1、F2 三個(gè)矢量應(yīng)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(diǎn)在 G 的終點(diǎn)處，而終點(diǎn)必須在 F1 所在的直線上，由作圖 476可知，擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 90過程，F(xiàn)2 矢量也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 90，因此 F1 逐漸變小，F(xiàn)2 先變小后變大(當(dāng) F2F1，即擋板與斜面垂直時(shí)，F(xiàn)2 最小)圖 476題外拓展：圖解法具有直

15、觀、簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但使用時(shí)有兩點(diǎn)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(gè)力中，有一個(gè)是恒力，還有一個(gè)是方向不變僅大小變化的力，另一個(gè)則是大小和方向都變的力(2)作圖時(shí)要規(guī)范，要特別注意方向變化的那個(gè)力，要切實(shí)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(jì)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(gè)：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(dāng)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(xiàng)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(xì)繩 OA和 OB，結(jié)于圓心 O，下懸一個(gè)重為 G 的物體使繩 OA 固定不動(dòng)，將繩 OB 的 B 端沿半圓支架向 C 移動(dòng)，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(diǎn) O 受到三個(gè)力處于平衡狀態(tài)，此三個(gè)力應(yīng)構(gòu)成一個(gè)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(dāng) FB 與 FA 垂直時(shí)，F(xiàn)B 有最小值 Gsin .圖 21圖 479答案：D5(雙選)如圖 4710 所示