步步高必修一物理第四章第7節(jié)

1、第7節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(二)1一個(gè)物體在力的作用下，如果保持_狀態(tài)或者_(dá)狀態(tài)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是_其數(shù)學(xué)表達(dá)式為F合_或，其中Fx合為物體在x軸方向上所受的合外力，F(xiàn)y合為物體在y軸方向上所受的合外力2超重：當(dāng)物體具有_的加速度時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)揖€的拉力)_物體所受的_的現(xiàn)象稱為超重_由此可知：產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件是物體具有_的加速度，它與物體運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向_超重包括_和_兩種情況3失重：當(dāng)物體具有_的加速度時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受的_的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象由此可知：產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件是物體具有_的加速度，它

2、與物體運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向_失重現(xiàn)象包括_和_兩種情況4完全失重：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于_的狀態(tài)，叫做完全失重狀態(tài)產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象的條件：當(dāng)物體豎直向下的加速度等于_時(shí)，就產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象5自由落體從受力的角度看，只受大小、方向都不變的_，故自由落體的加速度大小、方向也是_的；從運(yùn)動(dòng)的角度看，是初速度為零、豎直向下的_直線運(yùn)動(dòng)6一物體放在粗糙的水平面上，質(zhì)量m5 kg，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，當(dāng)用水平力F作用在物體上時(shí)，物體恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則力F應(yīng)為多少？7以下關(guān)于超重與失重的說法正確的是()A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)B在超重現(xiàn)象中，物體的

3、重力是增大的C處于完全失重狀態(tài)的物體，其重力一定為零D如果物體處于失重狀態(tài)，它必然有向下的加速度【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一共點(diǎn)力作用下物體的平衡1物體在共點(diǎn)力作用下，下列說法中正確的是()A物體的速度在某一時(shí)刻等于零，物體就一定處于平衡狀態(tài)B一物體相對(duì)另一物體保持靜止時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)C物體所受合力為零，就一定處于平衡狀態(tài)D物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于平衡狀態(tài)2.圖1如圖1所示，物塊在力F作用下向右沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，則物塊所受的摩擦力Ff與拉力F的合力方向應(yīng)該是()A水平向右 B豎直向上C向右偏上 D向左偏上3.圖2如圖2所示，質(zhì)量為m的物體，在水平力F的作用下，沿傾角為的粗糙斜面向上

4、做勻速運(yùn)動(dòng)，試求水平力的大小知識(shí)點(diǎn)二超重和失重現(xiàn)象4游樂園中，游客乘坐能加速或減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)，可以體會(huì)超重與失重的感覺下列描述正確的是()A當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)B當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài)C當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)D當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài)5.圖3某人在地面上用彈簧測(cè)力計(jì)稱得其體重為490 N他將彈簧測(cè)力計(jì)移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時(shí)間段內(nèi)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖3所示，電梯運(yùn)行的vt圖可能是下圖中的(取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?()6質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？(g取10

5、m/s2)(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以3 m/s2的加速度加速上升；(3)升降機(jī)以4 m/s2的加速度加速下降知識(shí)點(diǎn)三豎直上拋運(yùn)動(dòng)中的失重現(xiàn)象7.圖4如圖4所示，A、B兩物塊疊放在一起，當(dāng)把A、B兩物塊同時(shí)豎直向上拋出時(shí)(不計(jì)空氣阻力)，則()AA的加速度小于gBB的加速度大于gCA、B的加速度均為gDA、B間的彈力為零【方法技巧練】一、應(yīng)用圖解法處理平衡問題8.圖5如圖5所示，電燈懸掛于兩墻壁之間，更換水平繩OA使連接點(diǎn)A向上移動(dòng)而保持O點(diǎn)位置和OB繩的位置不變，則在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過程中()A繩OB的拉力逐漸增大B繩OB的拉力逐漸減小C繩OA的拉力先增大后減小D繩OA的拉力先減小后增

6、大二、應(yīng)用合成法和正交分解法處理平衡問題9.圖6在科學(xué)研究中，可以用風(fēng)力儀直接測(cè)量風(fēng)力的大小，其原理如圖6所示儀器中一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著一個(gè)金屬球無(wú)風(fēng)時(shí)，金屬絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平方向吹來(lái)的風(fēng)時(shí)，金屬絲偏離豎直方向一個(gè)角度風(fēng)力越大，偏角越大，通過傳感器，就可以根據(jù)偏角的大小指示出風(fēng)力，那么風(fēng)力大小F跟金屬球的質(zhì)量m、偏角之間有什么樣的關(guān)系呢？(試用合成法和正交分解法兩種方法求解)1大小不同的三個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)小球上，以下各組力中，可能使小球處于平衡狀態(tài)的一組是()A2 N,3 N,6 N B1 N,4 N,6 NC35 N,15 N,25 N D5 N,15 N,25 N2在完全失重的狀

7、態(tài)下，下列物理儀器還能使用的是()A天平 B水銀氣壓計(jì)C電流表 D彈簧測(cè)力計(jì)3下列說法中正確的是()A失重就是物體的重力減小了B運(yùn)動(dòng)的物體慣性小，靜止的物體慣性大C不論超重、失重或完全失重，物體所受重力是不變的D做實(shí)驗(yàn)時(shí)，給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器提供交流電源或直流電源，它都能正常工作4跳水運(yùn)動(dòng)員從10 m跳臺(tái)騰空躍起，先向上運(yùn)動(dòng)一段距離達(dá)到最高點(diǎn)后，再自由下落進(jìn)入水池，不計(jì)空氣阻力，關(guān)于運(yùn)動(dòng)員在空中上升過程和下落過程以下說法正確的有()A上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)B上升過程處于失重狀態(tài)，下落過程處于超重狀態(tài)C上升過程和下落過程均處于超重狀態(tài)D上升過程和下落過程均處于完全失重狀態(tài)5某實(shí)驗(yàn)

8、小組，利用DIS系統(tǒng)觀察超重和失重現(xiàn)象，他們?cè)陔娞輧?nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯的地板上放置一個(gè)壓力傳感器，在傳感器上放一個(gè)重為20 N的物塊，如圖7甲所示，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖乙所示以下根據(jù)圖象分析得出的結(jié)論中正確的是()圖7A從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B從時(shí)刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速上升，再減速向上，最后停在高樓層D電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層6.圖8姚明成為了NBA一流中鋒，給中國(guó)人爭(zhēng)得了榮譽(yù)和尊敬，讓更多的中國(guó)人熱愛上籃球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)姚明某次跳起過程可分為

9、下蹲、蹬地、離地上升、下落四個(gè)過程，如圖8所示，下列關(guān)于蹬地和離地上升兩過程的說法中正確的是(設(shè)蹬地的力為恒力)()A兩過程中姚明都處在超重狀態(tài)B兩過程中姚明都處在失重狀態(tài)C前過程為超重，后過程不超重也不失重D前過程為超重，后過程為完全失重7.圖9光滑小球放在兩板間，如圖9所示，當(dāng)OA繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)使變小時(shí)，兩板對(duì)球的壓力FA和FB的變化為()AFA變大，F(xiàn)B不變BFA和FB都變大CFA變大，F(xiàn)B變小DFA變小，F(xiàn)B變大8.圖10如圖10所示，一個(gè)重為G的物體放在粗糙水平面上，它與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，若對(duì)物體施加一個(gè)與水平面成角的力F，使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列說法中不正確的是()A物體所受摩

10、擦力與拉力的合力方向豎直向上B物體所受的重力、支持力、摩擦力的合力與F等大反向C物體所受的重力、摩擦力、支持力的合力等于Fcos D物體所受摩擦力的大小等于Fcos ，也等于(GFsin )9.圖11用輕彈簧豎直懸掛質(zhì)量為m的物體，靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為L(zhǎng).現(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質(zhì)量為2m的物體，系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量也為L(zhǎng).斜面傾角為30°，如圖11所示則物體所受摩擦力()A等于零B大小為mg，方向沿斜面向下C大小為mg，方向沿斜面向上D大小為mg，方向沿斜面向上題號(hào)123456789答案10.質(zhì)量m2 kg的木塊放在水平木板上，在F14 N的水平拉力作用下恰好能沿水平面勻速滑行，如圖

11、12甲所示則木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少？若將木板墊成傾角為37°斜面(如圖乙所示)，要使木塊仍能沿斜面勻速向上滑行，則沿平行于斜面向上的拉力F2應(yīng)多大？(已知cos 37°0.8，sin 37°0.6，g10 N/kg)圖1211.圖13如圖13所示，一輕彈簧AB原長(zhǎng)為35 cm，現(xiàn)A端固定于一個(gè)放在傾角為30°的斜面、重50 N的物體上，手執(zhí)B端，使彈簧與斜面平行當(dāng)彈簧和物體沿斜面勻速下滑時(shí)，彈簧長(zhǎng)變?yōu)?0 cm；當(dāng)勻速上滑時(shí)，彈簧長(zhǎng)變?yōu)?0 cm.求：(1)彈簧的勁度系數(shù)k；(2)物體跟斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù).第7節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(二)課前

12、預(yù)習(xí)練1靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)合力為零0002向上大于重力現(xiàn)象向上無(wú)關(guān)加速上升減速下降3向下小于重力向下無(wú)關(guān)加速下降減速上升40重力加速度5重力恒定勻加速615 N解析Fmg0.3×5×10 N15 N.7D課堂探究練1C2B對(duì)物塊進(jìn)行受力分析如右圖所示，除F與Ff外，它還受豎直向下的重力G及豎直向上的支持力FN，物塊勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，合力為零由于重力G和支持力FN在豎直方向上，將重力和支持力等效成一個(gè)豎直向下的力，四力平衡轉(zhuǎn)化為三力平衡，則根據(jù)三力平衡的原理，F(xiàn)與Ff的合力必須和重力與支持力的合力等大反向，所以沿豎直方向向上故B正確點(diǎn)評(píng)(1)三力平衡的特點(diǎn)：任意兩個(gè)力的合

13、力必和第三個(gè)力等大反向(2)n個(gè)力共點(diǎn)平衡最終可以等效成二力平衡3.mg解析以質(zhì)量為m的物體為研究對(duì)象，它做勻速運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，該物體受四個(gè)力作用，分別是重力mg、斜面的摩擦力Ff、斜面的支持力FN、水平力F，受力圖如圖所示對(duì)于這類題我們往往采用正交分解法，按圖所示方法建立平面直角坐標(biāo)系，根據(jù)平衡條件建立平衡方程為Fcos mgsin Ff0，F(xiàn)Nmgcos Fsin 0，F(xiàn)fFN.聯(lián)立以上三個(gè)方程，可得Fmg.4BC5AD在t0t1時(shí)間段內(nèi)，人失重，應(yīng)向上減速或向下加速，B、C錯(cuò)；t1t2時(shí)間段內(nèi)，人勻速或靜止，t2t3時(shí)間段內(nèi)，人超重，應(yīng)向上加速或向下減速，A、D都

14、有可能對(duì)6(1)600 N(2)780 N(3)360 N解析人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，受力情況如右圖所示(1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時(shí)，由牛頓第二定律得：F合FNG0所以人受到的支持力FNGmg600 N.根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)體重計(jì)的壓力的大小就等于體重計(jì)的示數(shù)，即600 N.(2)當(dāng)升降機(jī)以3 m/s2的加速度加速上升時(shí)，由牛頓第二定律得FNGma，F(xiàn)NGmam(ga)780 N，由牛頓第三定律得，此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為780 N，大于人的重力，人處于超重狀態(tài)(3)當(dāng)升降機(jī)以4 m/s2的加速度加速下降時(shí)，由牛頓第二定律得：GFNma，F(xiàn)NGmam(ga)360 N，由牛頓第三定律得，此時(shí)體重計(jì)的

15、示數(shù)為360 N，小于人的重力600 N，處于失重狀態(tài)7CD點(diǎn)評(píng)當(dāng)物體處于自由落體或豎直上拋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)由于物體的加速度均為重力加速度，故物體處于完全失重狀態(tài)此時(shí)物體對(duì)水平支持物的壓力或?qū)ωQ直懸掛的拉力等于零8BD在繩OA的連接點(diǎn)A向上移動(dòng)的過程中，結(jié)點(diǎn)O始終處于平衡狀態(tài)取結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，受力情況如右圖所示，圖中F1、F2、F3分別是繩OA、繩OB、電線對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力，F(xiàn)3是F1和F2的合力，且F3F3.在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過程中，F(xiàn)3的大小和方向都保持不變，F(xiàn)2的方向保持不變由右圖可知，當(dāng)繩OA垂直于OB時(shí)，繩OA的拉力最小，所以繩OA的拉力先減小后增大，繩OB的拉力逐漸減小正確選項(xiàng)為B、D.方

16、法總結(jié)用圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問題，主要按以下步驟進(jìn)行：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(zhǎng)度變化判斷各個(gè)力的變化情況9mgtan 解析取金屬球?yàn)檠芯繉?duì)象，有風(fēng)時(shí)，它受到三個(gè)力的作用：重力mg、水平方向的風(fēng)力F和金屬絲的拉力FT，如右圖所示這三個(gè)力是共點(diǎn)力，在這三個(gè)共點(diǎn)力的作用下金屬球處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力的合力為零，根據(jù)任意兩力的合力與第三個(gè)力等大反向求解，也可以用正交分解法求解解法一力的合成法如圖甲所示，風(fēng)力F和拉力FT的合力與重力等大反向，由平行四邊形定則可得Fmgtan .解法二正交分解法以金

17、屬球?yàn)樽鴺?biāo)原點(diǎn)，取水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，建立坐標(biāo)系，如圖乙所示由水平方向的合力F合x和豎直方向的合力F合y分別等于零，即F合xFTsin F0，F(xiàn)合yFTcos mg0，解得Fmgtan .由所得結(jié)果可見，當(dāng)金屬球的質(zhì)量m一定時(shí)，風(fēng)力F只跟偏角有關(guān)因此，偏角的大小就可以指示出風(fēng)力的大小方法總結(jié)(1)對(duì)于三力平衡，一般根據(jù)“任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向”的關(guān)系，將兩個(gè)力合成后的合力與第三個(gè)力等大反向，借助三角函數(shù)、相似三角形等方法求解；或?qū)⒛骋粋€(gè)力分解到另外兩個(gè)力的反方向上，得到的這兩個(gè)分力勢(shì)必與另外兩個(gè)力等大、反向(2)正交分解法是解決平衡問題最常用的方法，多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力

18、作用下的物體的平衡在選擇x軸、y軸時(shí)，應(yīng)使落在兩坐標(biāo)軸上的力盡可能的多建立直角坐標(biāo)系后將各力沿坐標(biāo)軸分解，由Fx0和Fy0列方程求解課后鞏固練1C2.CD3.C4D跳水運(yùn)動(dòng)員在空中時(shí)無(wú)論上升還是下降，加速度方向均向下，由于不計(jì)空氣阻力，故均為完全失重，故選D.5BC由圖可知在0t1、t2t3及t4之后，傳感器所受壓力大小等于物塊的重力大??；t1t2時(shí)間段內(nèi)，傳感器所受壓力大小大于物塊重力，處于超重狀態(tài)，加速度向上；t3t4時(shí)間段內(nèi)，壓力小于物塊重力，處于失重狀態(tài)，加速度向下綜上所述選項(xiàng)B、C正確6D用力蹬地獲得一個(gè)向上的大于重力的支持力，故蹬地過程是一個(gè)向上加速的過程，是超重現(xiàn)象；空中上升過程只受重力作用，有向下的加速度g，是完全失重現(xiàn)象，所以D項(xiàng)正確7B如下圖所示，當(dāng)角變小時(shí)，兩分力由FA、FB分別變?yōu)镕A和FB，可見兩力都變大8C物體受四個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)如右圖所示，故任意三個(gè)力的合力必與另一個(gè)力等大反向，B對(duì)，C錯(cuò)將力F正交分解，由平衡條件知FfFcos ，又因FNGFsin ，所以FfFN(GFsin )，D對(duì)因F的一個(gè)分力F1Fcos 與Ff合成后合力為零，故F與Ff的合力大小為F的另一個(gè)分力，即F2Fsin ，方向豎直向上，A對(duì)9A豎直懸掛時(shí)mg