高中物理 第4章 7用牛顿运动定律解决问题(二)课件 新人教版必修1

问题 1 问题 2 问题 3 问题 4
ppt精选
12
学生分组探究一 对平衡状态及平衡条件的理解(深化理解) 第 1 步 探究——分层设问，破解疑难 1．物体的速度为零时，一定处于平衡状态吗？ 【提示】 不一定．平衡状态表现为速度始终不变，当物体 某一瞬间的速度为零，但加速度不为零时，物体速度会随时间发 生变化，就不是平衡状态．
ppt精选
28
第2步 结论——自我总结，素能培养 1．视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时， 弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计 所受的拉力或台秤所受的压力．若弹力大于重力是超重，反之 是失重．
ppt精选
29
2．超重、失重的分析
ppt精选
30
第3步 例证——典例印证，思维深化
ppt精选
27
学生分组探究二 对超重与失重的理解(深化理解) 第1步 探究——分层设问，破解疑难 在太空中，宇航员可以飘浮在宇宙飞船中是由于宇航员处 于完全失重状态，如果说宇航员在太空中不受重力作用了，对 吗？说明理由． 【提示】 不对．完全失重时，物体所受重力全部用来产 生加速度，不再使物体对支持面或悬挂绳产生压力或拉力，但 重力没有变化，是其作用效果变了．
ppt精选
4
[后判断] 1．只有加速度等于零，速度也等于零时，物体才处于平衡 状态．(×) 2．在平直赛道上以很大的速度匀速飞驰赛车处于平衡状 态．(√) 3．当物体被竖直向上抛出达最高点时，此时刻物体处于平 衡态，上升和下降时不处于平衡态．(×)
ppt精选
5
超重和失重
[先填空] 1．超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于 物 体所受重力的现象． 2．失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于 物 体所受重力的现象． 3．完全失重：当物体向下的加速度为g时，物体对支持 物、悬挂物 没有作用力 ，好像完全不受重力作用．
ppt精选
34
2．从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜 向上)时处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失 重状态，向下的加速度为 g 时处于完全失重状态．
3．从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物 体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重 状态．
(2)人的加速度与物体的加速度是相同的．
ppt精选
31
【解析】 以物体为研究对象，受力分析如图所示，选取向 上的方向为正方向，由牛顿第二定律得：
FT－mg＝ma， a＝FT－m mg
＝400－5500×10m/s2＝－2 m/s2
ppt精选
32
再以人为研究对象，他受到向下的重力 m 人 g 和地板的支持 力 FN，由牛顿第二定律得：FN－m 人 g＝m 人 a，
ppt精选
2
共点力的平衡条件
[先填空]
1．平衡状态：一个物体在力的作用下
或 匀速直线运动
的状态．
保持静止
2．平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.
ppt精选
3
[再思考] 如何判断物体是否处于平衡状态？ 【提示】 物体处于平衡状态的实质是F合＝0(a＝0)与物体 运动速度的大小，方向无关．从物体所处的状态判断就是：物 体保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡 状态．
ppt精选
6
[再思考] 物体处于超重或失重状态是由速度的方向决定的？还是由 加速度的方向决定的？ 【提示】 是由物体加速度的方向决定的，与速度方向无 关．
ppt精选
7
[后判断] 1．物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的 重力减小．(×) 2．竖直向上抛的物体上升时超重，下降时失重．(×) 3．在加速上升的电梯中用弹簧秤测一物体的重力，“视 重”大于物体的重力．(√)
在y轴方向：mg＋Fsin α＝Ff，Ff＝μFN
由以上两式得：F＝μcos
mg α－sin
α.
【答案】
mg μcos α－sin α
ppt精选
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ21
求解共点力平衡问题的一般步骤 1．选取研究对象． 2．对所选取的研究对象进行受力分析，并画出受力示意 图． 3．对研究对象所受的力进行处理，采用合成法(或分解 法)、或者正交分解法，建立合适的直角坐标系，对各个力进行 正交分解．
ppt精选
13
2．物体只有在不受外力作用时，才能保持平衡，这种说法 对吗？
【提示】 不正确．物体的平衡条件是所受外力的合力等于 零．真正不受力作用的物体其实是不存在的．
ppt精选
14
第 2 步 结论——自我总结，素能培养 1．两种平衡情形： (1)物体在共点力作用下处于静止状态．
(2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态． 2．两种平衡条件的表达式： (1)F 合＝0.
图4－7－3
D．mgsin
α＋μmgcos cos α
α
ppt精选
26
【解析】 物体做匀速运动处于平衡状态，受力分析如图 所示，由平衡条件得：
沿斜面方向：Fcos α－mgsin α－Ff＝0 垂直斜面方向：FN－mgcos α－Fsin α＝0 又有：Ff＝μFN 解以上各式得： F＝(sin α＋μcos α)mg/(cos α－μsin α)． 【答案】 A
ppt精选
22
4．由平衡条件列方程，Fx合＝0，Fy合＝0. 5．应用解三角形的方法或利用方程组求解，必要时需对解 进行讨论．
ppt精选
23
第4步 巧练——精选习题，落实强化
1. 如图4－7－2所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，
两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)，P
悬于空中，Q放在斜面上，均处于静止状态．当用水平向左的恒
自 主 学 习 · 基 础 知 识
7
合 作 探 究 · 重 难 疑 点
ppt精选
解 题 技 巧 · 素 养 培 优
课 时 作 业
1
[学习目标] 1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念以及 共点力作用下物体的平衡条件．(重点) 2.会用共点力平衡条件 解决有关力的平衡问题．(难点) 3.通过实验认识超重和失重现 象，理解产生超重、失重现象的条件和实质．(重点、难点)
ppt精选
18
【思路点拨】 审题应注意以下问题 (1)F垂直于BC. (2)物块刚好静止不动． (3)物块与墙之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．
ppt精选
19
【解析】 由于物块刚好静止，物块与墙之间为最大静摩 擦力，可认为是滑动摩擦力，由平衡条件得：
ppt精选
20
在x轴方向：FN＝Fcos α
Fx合＝0
(2)
Fy合＝0
其中 Fx 合和 Fy 合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在
x 轴和 y 轴方向上所受的合力．ppt精选
15
3．由平衡条件得出的三个结论：
ppt精选
16
4．求解共点力平衡问题的一般步骤： (1)选取研究对象． (2)将研究对象隔离出来，分析物体的受力情况并画受力示 意图． (3)根据物体的受力特点选取适当的方法，一般采用正交分 解法． (4)列方程求解，并检查答案是否完整、合理．
ppt精选
35
第 4 步 巧练——精选习题，落实强化 3．(2014·重庆三中高一检测)一根竖直悬挂的绳子所能承受 的最大拉力为 T，有一个体重为 G 的运动员要沿这根绳子从高处 竖直滑下．若 G>T，要使下滑时绳子不断，则运动员应该( ) A．以较大的加速度加速下滑 B．以较大的速度匀速下滑 C．以较小的速度匀速下滑 D．以较小的加速度减速下滑
ppt精选
8
从动力学看自由落体运动
[先填空] 1．受力情况：运动过程中只受 重力 作用，因重力恒定不 变，所以物体的 加速度 恒定． 2．运动情况：初速度为零 的竖直向下的匀加速直线运动．
ppt精选
9
[再思考] 1．在地面某高度处释放不同的物体，下落过程中物体的重 力加速度有何关系？ 【提示】 物体的重力加速度均由重力产生，即mg＝ma， 无论哪个物体下落过程中重力加速度均为g. 2．物体在任何星球表面自由下落的加速度都相同吗？ 【提示】 一般不相同．物体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．
ppt精选
10
[后判断] 1．做自由落体运动的不同物体经相同时间，速度的增加一 定相同．(√) 2．竖直向上抛出的物体上升到最高点时，其加速度为 零．(×) 3．竖直向上抛出的物体当空气阻力不能忽略时，上升阶段 的加速度大于下落阶段的加速度．(√)
ppt精选
11
预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格 中
【答案】 D
ppt精选
25
2．如图4－7－3所示，质量为m的物体，在水平力F的作用
下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，物体与斜面间的摩
擦因数为μ.则水平推力的大小为( )
sin α＋μcos α A.cos α－μsin α mg
B．scions
α－μcos α＋μsin
α α
mg
C．mgsin α＋μmgcos α
ppt精选
36
【解析】 下滑过程中运动员受重力和摩擦力，当运动员加 速下滑时，合力方向向下，也就是说绳子给运动员的摩擦力小于 重力，所以这时绳子承受较小的力，不容易被拉断，故 A 正确．
【答案】 A
ppt精选
37
4．(多选)(2014·乌鲁木齐高一检测)弹簧测力计挂在升降机的
顶板上，下端挂一质量为 2 kg 的物体．当升降机在竖直方向运
动时，弹簧测力计的示数始终是 16 N．如果从升降机的速度大小
为 3 m/s 时开始计时，则经过 1 s，升降机的位移大小可能是(g
取 10 m/s2)( )
A．3 m
B．8 m
C．2 m
D．4 m
ppt精选
38
【解析】 由于弹簧测力计的示数小于物体的重力，故物体 处于失重状态，加速度方向竖直向下；由牛顿第二定律可得： mg－F＝ma，故加速度大小 a＝mgm－F＝2×120－16m/s2＝2 m/s2； 当物体加速向下运动时，1 s 内的位移 x1＝vot＋12at2＝3×1 m＋12 ×2×12 m＝4 m，选项 D 正确；当物体减速向上运动时，1 s 内 的位移 x2＝vot－12at2＝3×1 m－12×2×12 m＝2 m，选项 C 正确．
【答案】 CD
ppt精选
39
物体能否看作质点的判断方法 在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定 状态时，有关的物理量将发生突变，此状态即为临界状态，相应 的物理量的值为临界值．临界状态一般比较隐蔽，它在一定条件 下才会出现．若题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语， 常有临界问题．
ppt精选
40
一根劲度系数为 k，质量不计的轻弹簧上端固定，下 端系一质量为 m 的物体，有一水平木板将物体托住，并使弹簧 处于自然伸长状态，如图 4－7－4 所示．现让木板由静止开始以 加速度 a(a<g)匀加速向下运动，求经过多长时间木板开始与物体 分离．
FN＝m 人 a＋m 人 g＝60×(10－2)N＝480 N 由牛顿第三定律可知，人对地板的压力为 480 N，方向竖直 向下．
【答案】 480 N 方向竖直向下
ppt精选
33
判断超重、失重状态的方法 物体究竟处于超重状态还是失重状态，可用三个方法判断： 1．从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力) 大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等 于零时处于完全失重状态．
(2014·宝山高一检测)一个质量是60 kg的人站在升
降机的地板上，升降机的顶部悬挂着一个弹簧测力计，弹簧测
力计下面挂着一个质量是50 kg的物体．当升降机向上运动时，
该人看到弹簧测力计的示数为400 N，求此时人对升降机地板的
压力．(g取10 m/s2) 【思路点拨】
(1)根据测力计的示数判断加速度的方向．
力推Q时，P、Q仍静止不动，则( )
A．Q受到的摩擦力一定变小
B．Q受到的摩擦力一定变大
C．轻绳上拉力一定变小 D．轻绳上拉力一定不变
ppt精选
图4－7－2
24
【解析】 当Q不受水平向左的推力时，Q可能不受摩擦 力，也可能受沿斜面向上或向下的摩擦力；当Q受到水平向左的 推力后，其所受摩擦力的大小、方向都不能确定，故A、B均错 误．无论Q是否受水平向左的推力，均保持静止的平衡状态，所 以轻绳对Q的拉力始终等于P的重力，故D正确．
ppt精选
17
第3步 例证——典例印证，思维深化 (2014·大同高一期末)如图4－7－1所示，质量为
m，横截面为直角三角形的物块ABC，∠ABC＝α，AB边靠在竖 直墙上，AB与墙之间的动摩擦因数为μ，F是垂直于斜面BC的 推力，现物块刚好静止不动，求推力F的大小(认为物块与墙之 间为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)．