[原创]2012年《随堂优化训练》物理 必修1 人教版 第四章 7 用牛顿运动定律解决问题(二) [配套课件]

1、7 用牛顿运动定律解决问题(二)1平衡状态：物体受到力的作用，但_并不发生变化，称为平衡状态物体处于_状态或_状态是平衡状态运动状态静止匀速直线运动2共点力作用下物体的平衡条件是_；共点力作用下物体平衡状态的运动学特征是_为零合外力为零加速度3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_测力计所受的拉力或台秤所受的压力等于完全失重等于零4当物体有向下的加速度且 ag 时，产生_现象，此时物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力_5下列说法中正确的是()BA.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重

2、状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态知识点 1 共点力的平衡条件甘肃省的文物馆收藏了一件在武威擂台汉墓挖掘的铜奔马，又名“马踏飞燕”，如图 471 所示这座青铜雕塑是一匹驰骋中的战马，它的后蹄踏在一只燕子上“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技艺的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀宝图 471讨论：相反一对平衡力平衡条件(1)飞奔的骏马之所以能够用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，并不是马跑得快，稳定性高，而是马的重心和飞燕在同一条竖直线上，马受到的支持力和重力大小_，方向_，在同一条竖直线上，是_，所以马能够

3、平衡(2)杂技演员能将凳子顶在头上而不掉下来，是因为他们经过长期的训练，很好地掌握并利用了物体的_相等1平衡状态：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，则称该物体处于平衡状态2共点力作用下物体平衡的条件：合力为 0.平衡条件的数学表达式为：F 合0，a0.3几种类型的共点力的平衡：(1)二力平衡条件：等大、反向、共线(2)三力平衡条件：任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线(3)物体受到几个共点力作用处于平衡状态，则其中任一个力与剩余力的合力必定等大、反向、共线(4)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零4研究物体平衡的基本思路和基本方法：(1)转化为二力平衡模

4、型(合成法)根据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡这种方法称为合成法(2)转化为四力平衡模型(分解法)物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解(一般采用正交分解)，从而把三力平衡转化为四力平衡模型这种方法称为分解法5处理共点力的平衡问题的方法：(1)三个共点力的平衡多用合成法(2)三个以上共点力的平衡多用正交分解法【例 1】(双选)下列物体处于平衡状态的是()A.悬挂在天花板上的吊灯B.竖直上抛的物体到达最高点的瞬间C.汽车在启动的瞬间D.随传送带一起匀速运动的货物解析：物体处于平衡状态的表象是处于静止或匀速直线运动状态，条件是合外力为

5、零或加速度为零显然 A 中吊灯处于静止状态，B 中物体处于匀变速直线运动状态，C 中汽车加速度不为零，D 中货物处于匀速运动状态，故 A、D 物体处于平衡状态答案：AD【触类旁通】1下列对共点力作用下的平衡，理解正确的是()A物体的速度在某时刻为零，物体就一定处于平衡状态B物体相对另一个物体保持静止，物体就一定处于平衡状态C物体做匀加速直线运动时，处于平衡状态D处于平衡状态的物体不一定静止解析：平衡状态指的是物体静止或做匀速直线运动，其特点是加速度为零静止不仅仅要求物体速度为零，加速度也必须为零而速度为零时，加速度不一定为零，所以 A 选项错物体相对另一个物体静止，另一个物体不一定是静止或匀速

6、，所以 B 选项也错匀加速的物体加速度不为零，不是平衡状态，所以 C 选项错处于平衡状态的物体的运动状态除了静止还可以是匀速直线运动所以本题应选 D.答案：D知识点 2 超重和失重大家坐电梯或许都有这样的经验，当电梯开始上升时，会感觉到身体突然变沉了；当电梯开始下降时，会感觉到身体突然想飘起来一样其实这些都是超重和失重现象，在国际空间站上，物体是完全失重的完全失重现象并不一定要在太空中才能实现，宇航员做适应失重环境的训练时，会在模拟失重飞机上进行：将飞机飞到一定高度，然后让飞机自由做抛物线运动，则里面的人和物都处于失重状态图 472讨论：压力超重失重完全失重(1)视重是指测力计测量物体的示数，

7、通常等于物体对悬挂物的_或对支持物的_(2)视重大于物体重力的现象叫_(3)视重小于物体重力的现象叫_(4)任何只受重力作用的物体都处于_状态，比如自由落体运动、抛物运动等拉力1视重：测力计所测量物体的读数如图 473 所示，F 视为悬挂物对物体的拉力(或支持物对物体的支持力)，以竖直向上为正方向，则物体受到的合力大小为 F 视mg.由牛顿第二定律得 F 视mgma，可得到 F 视m(ga)图 4732超重：视重大于物重显然 F 视mg，即得到 a0.(1)超重的条件：有方向向上的加速度(2)F 视m(ga)(3)运动状态：向上做加速运动或向下做减速运动3失重：视重小于物重显然 F 视mg，即

8、得到 a0.(1)失重的条件：有方向向下的加速度 a.(2)F 视m(ga)(3)运动状态：向上做减速运动或向下做加速运动(4)完全失重：F 视0，有 ag，即加速度等于重力加速度4特点：(1)无论是超重还是失重，物体实际重力不变(2)超重和失重与速度方向无关，只与加速度方向有关5对超、失重现象的理解：(1)超重与失重仅仅是一种表象，所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)的增大与减小，是视重的改变，物体所受的重力始终未变(2)物体处于超重状态时，物体不一定是竖直向上做加速运动，也可以是竖直向下做减速运动，即只要物体的加速方向是竖直向上的，物体就处于超重状态物体的运动方向可能向上，也可能向下同理，

9、物体处于失重状态时，物体的加速度竖直向下，可能竖直向下加速也可能竖直向上减速(3)物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就处于超重或失重状态【例 2】某人站在一静止的台秤上，当他猛地下蹲的过程)中，若不考虑台秤的惯性，则台秤的示数(A先变大后变小，最后等于他的重力B变大，最后等于他的重力C先变小，后变大，最后等于他的重力D变小，最后等于他的重力解析：下蹲的过程经历了加速向下、减速向下和静止三个过程，显然在这三个过程中，人的加速度方向是：向下、向上、为零可见，人从静止到最大下蹲速度的过程中处于失重状态，台秤的示数将变小；从最大的下蹲速度到静止，人处于超重状态，台秤的示数将变

10、大；最后人处于静止状态，台秤的示数等于人的重力答案：C【触类旁通】2(双选)站在电梯上的人，当电梯竖直减速下降时，下列说法中正确的是()CDA.电梯对人的支持力小于人对电梯的压力B.电梯对人的支持力大于人对电梯的压力C.电梯对人的支持力等于人对电梯的压力D.电梯对人的支持力大于人的重力解析：减速下降时，加速度向上，物体处于超重状态，所以电梯对人的支持力大于人受到的重力，而人对电梯的压力和电梯对人的支持力是相互作用力，大小必定相等内容作用力与反作用力一对平衡力不同点作用物体不同相同力的性质一定相同不一定相同力的效果不能抵消可以抵消作用时间同时存在、同时消失、同时变化可以不同时消失相同点力的大小等

11、大力的方向反向是否共线是相互作用力与平衡力【例 3】物体静止于水平桌面上，则()A.桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力B.物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力C.物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力D.物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡力思路点拨：区分判断一对平衡力和作用力与反作用力的方法为：看作用物体是否相同，若相同，则不是作用力与反作用力若不同，则不是平衡力；若作用物体相同，则看力的性质是否相同，若不同，则不是作用力与反作用力性质相同指同为弹力、同为摩擦力、同为吸引力等解析：物体和桌面受力情况如图 474 所示对

12、A 选项，因物体处于平衡状态，且 FN 与 G 作用于同一物体，因此 FN 和G 是一对平衡力，故 A 正确对 B 选项，因作用力和反作用力分别作用在两个物体上，故 B 错对 C 选项，因压力是弹力，而弹力与重力是性质不同的两种力，故 C 错对 D选项，由于支持力和压力是物体与桌面相互作用(挤压)而产生的，因此 FN 与 FN是一对作用力和反作用力，故 D 错图 474答案：A【触类旁通】3(双选)手托着一木块，由静止开始向下加速运动，手对木块的支持力应该()BDA.小于木块对手的压力C.大于木块对手的压力B.等于木块对手的压力D.小于木块所受的重力解析：这里手对木块的支持力和木块对手的压力是

13、一对作用力和反作用力，一定等大反向木块受到重力和手的支持力的作用，且加速下落，说明所受合力不为零，即重力大于手的支持力，所以正确的选项是 B、D.动态平衡问题的分析方法1动态平衡问题：通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化的平衡问题任一时刻物体均处于平衡状态2解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变量的变化确定应变参量的变化3图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图(画在同一个图中)，然后根据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的变化情况【例 4】如图 475 所示，重量为

14、 G 的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小 F1、F2 各如何变化？图 475解：由于挡板是缓慢转动的，可以认为每个时刻小球都处于静止状态，因此所受合力为零应用三角形定则，G、F1、F2 三个矢量应组成封闭三角形，其中 G 的大小、方向始终保持不变；F1 的方向不变；F2 的起点在 G 的终点处，而终点必须在 F1 所在的直线上，由作图 476可知，挡板逆时针转动 90过程，F2 矢量也逆时针转动 90，因此 F1 逐渐变小，F2 先变小后变大(当 F2F1，即挡板与斜面垂直时，F2 最小)图 476题外拓展：图解法具有直

15、观、简便等优点，但使用时有两点需要注意：(1)本方法所适用的基本上是“三力平衡”问题，且物体所受的三个力中，有一个是恒力，还有一个是方向不变仅大小变化的力，另一个则是大小和方向都变的力(2)作图时要规范，要特别注意方向变化的那个力，要切实弄清其方向、变化范围【例 5】如图 477 所示，把球夹在竖直墙 AC 和木板BC 之间，不计摩擦，球对墙的压力为FN1，球对板的压力为 FN2，在将板 BC 逐渐放至水平的过程中，下列说法中正确的是()AFN1 和 FN2 都增大CFN1 增大，FN2 减小BFN1 和 FN2 都减小DFN1 减小，FN2 增大图 477解析：球所受的重力 G 产生的效果有

16、两个：使球压墙的力F1 和使球对板的压力 F2.根据 G 产生的效果将其分解，如图478 所示，则 F1FN1，F2FN2.从图中不难看出，当板BC逐渐被放平的过程中，F1 的方向保持不变而大小逐渐减小，F2与 G 的夹角逐渐变小，其大小也逐渐减小，因此正确选项为 B.图 478答案：B【触类旁通】4如图 479 所示，半圆形支架 CBD 上悬着细绳 OA和 OB，结于圆心 O，下悬一个重为 G 的物体使绳 OA 固定不动，将绳 OB 的 B 端沿半圆支架向 C 移动，在这过程中，下列说法正确的是()A绳 OB 的拉力一直变小，绳 OA 的拉力先变小后变大B绳 OA 的拉力一直变小，绳 OB 的拉力先变小后变大C绳 OB 的拉力有最小值 Gtan D绳 OA 的拉力一直变大，绳 OB 的拉力先变小后变大解析：结点 O 受到三个力处于平衡状态，此三个力应构成一个封闭的三角形，如图 21 所示，可得出 FB 先减小后增大，FA 一直增大当 FB 与 FA 垂直时，FB 有最小值 Gsin .图 21图 479答案：D5(双选)如图 4710 所示