1、温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 7 用牛顿运动定律解决问题（二）温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 1一个质量为3 kg的物体，被放置在倾角为30的固定光滑斜面上，在如图471所示的甲、乙、丙三种情况下，物体能处于平衡状态的是(g取10 m/s2)()精彩回眸图4-7-1温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 A仅甲图B仅乙图C仅丙图D甲、乙、丙图解析：物体受三个力的作用：重力、支持力、拉力重力沿斜面向下的分力大小为15 N，故只有乙图中的物体能保持平衡，B正确答案：B温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 2直升机悬停在空中向地面投放装有救
2、灾物资的箱子，如图472所示设投放初速度为0，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱图4-7-2子始终保持图示姿态在箱子下落过程中，下列说法正确的是()A箱内物体对箱子底部始终没有压力B箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 C箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大D若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”答案：C解析：对于箱子和箱内物体组成的整体有 aMmgFfMm，随着下落速度的增大，空气阻力 Ff增大，加速度 a 减小对箱内物体有 mgFNma，所以 FNm(ga)将逐渐增大，故 C 正确温故
3、知新 合作探究 知能检测 典例精析 一、共点力作用下物体的平衡条件1平衡状态物体在力的作用下保持_或_的状态2平衡条件：_.新知梳理静止匀速直线运动合力为零温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 二、超重和失重1超重(1)定义：由于具有竖直向上的加速度，物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)_物体所受的重力的现象思考：“超重即物体重力增加，失重即物体的重力减小”，这种观点是否正确？(2)产生条件：物体具有_的加速度2失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)_物体所受重力的现象(2)产生条件：物体具有_的加速度大于竖直向上小于竖直向下温故知新 合作探究 知能检测 典
4、例精析(3)完全失重：定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_的状态产生条件：ag方向_.三、从动力学看自由落体运动1受力情况：运动过程中只受_作用，且重力恒定不变，所以物体的_恒定2运动情况初速度为_的竖直向下的_直线运动等于零竖直向下重力加速度零匀加速温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 1对共点力作用下物体的平衡的理解(1)两种平衡情形静平衡：物体在共点力作用下处于静止状态动平衡：物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态(2)“静止”和“v0”的区别与联系什么是平衡状态？平衡条件是什么？v0a0时，是静止，是平衡状态a0时，不是静止，不是平衡
5、状态温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 2对共点力作用下物体平衡条件的理解(1)共点力作用下物体的平衡条件可有两种表达式：F 合0，Fx合0Fy合0，其中 Fx 合和 Fy 合分别是将力进行正交分解后，物体在 x 轴和 y 轴上所受的合力温故知新 合作探究 知能检测 典例精析(2)由平衡条件得出的结论物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力必定等大反向共线，是一对平衡力物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力等大反向共线物体受N个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力与剩余(N1)个力的合力一定等大反向共线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温故
6、知新 合作探究 知能检测 典例精析 1如图473所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若将F45 N的力沿逆时针方向转动90，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受合力的大小为()A0 B10 N图4-7-3C5 2 N D.5 22N温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 答案：C解析：四个共点力作用下物体处于平衡状态，则F1、F2、F3 的合力与 F4 等大且反向当 F4 转动 90角时，以上合力与 F4 成 90角，则物体此时的合外力为 5 2 N.温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 物体处于平衡状态的实质是F合0(a0)，与物体运动速度的大小、方向无关如做竖直上抛运动的物
7、体到达最高点时，速度虽然为零，但由于受重力作用，ag，因此运动状态不断变化，只是瞬间速度为0，不能保持静止，不是平衡状态如果物体所处的状态发生缓慢变化，物体变化过程中的任一状态都可以看成是平衡状态如何判断物体是否处于平衡状态？温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 2在下图中，能表示物体处于平衡状态的是()温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 解析：A图中物体的加速度逐渐减小，所受合力不为零，故不处于平衡状态；B图中物体做匀减速直线运动，合力不为零，故不处于平衡状态；C图中物体做匀速直线运动，所受的合力为零，故物体处于平衡状态；D图中物体所受的合力减小但不为零，故物体不处于平衡状态故正确答案
8、为C.答案：C温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 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”，大小等于测力计所受的拉力或秤所受压力如何理解超重和失重现象？温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 2超重、失重的分析特征 状态 加速度 视重(F)与 重力关系 运动情况 受力图 平衡 a0 Fmg 静止或匀速 直线运动 超重 向上 Fm(ga)mg 向上加速，向下减速 温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 特征 状态 加速度 视重(F)与 重力关系 运动情况 受力图 失重 向下 Fm(ga)mg 向下加速，向上减速 完全 失重 ag F0 抛体，正常运
9、行的卫星 温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 3.对超重和失重现象的理解(1)物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力始终不变，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来物重好像有所增大或减小(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，其取决于物体加速度的方向温故知新 合作探究 知能检测 典例精析(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等【特别提醒】超重与失重现象仅仅是一种表象只是拉力(或压力)的增大或减小，物体的重力大小是不变的温故知
10、新 合作探究 知能检测 典例精析 3下列哪个说法是正确的()A体操运动员双手握住单杠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降过程中都处于失重状态C举重运动员在举起杠铃后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温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 解析：当物体具有向上的加速度时，即向上做加速运动或向下做减速运动时，物体处于超重状态；当物体具有向下的加速度时，即向下做加速运动或向上做减速运动时，物体处于失重状态只有选项B中运动员的加速度为重力加速度，方向竖直向下，处于失重状态，而且处于完全失重状态；在其他的选项中，运动员处于静止状态，即处于平衡状态答案：B
11、温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 共点力作用下物体的平衡问题【例1】如图474所示，质量m15 kg 的物体，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30 N的力F推物体，物体图4-7-4沿斜面向上匀速运动斜面体质量m210 kg，且始终静止，g取10 m/s2，求：(1)斜面对物体的摩擦力；(2)地面对斜面体的摩擦力和支持力思路点拨：温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 解析：(1)要求系统内部的作用力，所以用隔离法对滑块受力分析，如图甲所示，沿平行于斜面的方向上有Fm1gsin 30Ff，解得Ff5 N，方向沿斜面向下温故知新 合作探究 知
12、能检测 典例精析(2)要求系统受的外力，用整体法因两个物体均处于平衡状态，故可以将滑块与斜面体看成一个整体来研究，其受力如图乙所示在水平方向上有在竖直方向上有FN地(m1m2)gFsin 30135 N，方向竖直向上F 地Fcos 3015 3 N，方向水平向左；答案：(1)5 N，方向沿斜面向下(2)15 3 N，方向水平向左135 N 方向竖直向上温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 反思领悟：1.构成系统的各物体虽然速度不同，但若都处于平衡状态(a0)，则整体的合力仍为0，可选整体为研究对象，利用平衡条件确定外力2求解共点力平衡问题常用的方法(1)合成法：主要是三力平衡问题，常用力的合
13、成的观点，根据平衡条件建立方程求解温故知新 合作探究 知能检测 典例精析(2)正交分解法将各力分解到 x 轴上和 y 轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件Fx0Fy0，多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡，值得注意的是对 x、y 方向选择时，尽可能使较多的力落在 x、y 轴上，被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 如图475所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O为球心一质量为m的小滑块，在水平力F的作用下静止于P点设AF mgtan BFmgtan CFN mgtan DFNmgtan 图4-7-5滑块所受支持力为FN，OP与水平方向的夹角为.下列
14、关系正确的是()温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 解析：物体受力情况如图所示，由物体的平衡条件可得FNsin mg，FNcos F，联立解得FNmg/sin，Fmg/tan，故只有A正确答案：A温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 共点力作用下物体的动态平衡问题【例2】重为G的物体系在OA、OB两根等长的轻绳上，轻绳的A端和B端挂在半圆形的支架上，如图476所示，若固定A端的位置，将OB绳的B端沿半圆支架缓慢地向C点移动(移动过程中保持绳子的结点O不动)，则绳OB的拉力大小的变化情况是()图4-7-6温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 A逐渐减小B逐渐增大C先减小后增大D保持不变思
15、路点拨：解答本题时可按以下思路分析：解析：选O点为研究对象，它在三个力作用下处于平衡状态在绳的B端向C点移动的过程中，由于O点所受的竖直向下的拉力F始终等于物体的重力G，且OA绳的拉力FA的方向保持不变，根据平衡条件，绳OB的拉力FB与FA的合力一定始终与F等值反温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 向利用平行四边形定则作出图，由图可以看出，当OA、OB两绳夹角为90时FB最小，在B端向C点移动的过程中，FB先减小后增大因此该题正确答案是C.答案：C温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 反思领悟：“动态平衡”是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平
16、衡，这是力平衡问题中的一类难题解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 如图477所示，用轻绳系住一个小球，放在倾角为的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上缓慢偏移时，小球仍保持静止状态，则轻绳上的拉力将()A逐渐增大B逐渐减小C先增大后减小D先减小后增大图4-7-7温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 解析：如右图所示，对小球受力分析知：小球受三个力的作用而保持平衡，且拉力FT和支持力FN的合力和重力G相平衡，即拉力FT和支持力的合力保持不变，因为支持力始终是与斜面垂直的，所以支持力的方向不变根据几何知识，点到线的垂线段最短，当拉
17、力FT的方向和支持力的方向相垂直时，拉力FT取得最小值，所以当细绳向上缓慢偏移时，拉力先减小后增大，选项A、B、C错，选项D正确答案：D温故知新 合作探究 知能检测 典例精析【例3】下列关于超重和失重的说法中，正确的是()A物体处于超重状态时，其重力增加了B物体处于完全失重状态时，其重力为零C物体处于超重或失重状态时，其质量发生了改变D物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化对超重和失重的理解及应用 温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 解析：重力只与物体的质量和当地重力加速度有关，与运动状态无关，则A、B错；质量是物体固有属性，与运动状态也无关，则C错，故正确答案为D.答案：
18、D反思领悟：物体无论在失重状态下，还是在超重状态下，其重力大小、方向都没有变化，变化的只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 某人在以加速度a2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m175 kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起50 kg的物体，则此升降机上升的加速度是多大？(g取10 m/s2)解析：设此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是F.以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如右图所示，且物体的加速度与升降机相同当升降机以加速度a2 m
19、/s2匀加速下降时，对物体有：温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 m1gFm1aFm1(ga)得：F75(102)N600 N设人在地面上最多可举起质量为m0的物体则 Fm0g，m0F/g60010 kg60 kg当升降机以加速度 a匀加速上升时，对物体有：Fm2gm2aaF/m2g(60050 10)m/s22 m/s2所以升降机匀加速上升的加速度为 2 m/s2.答案：60 kg 2 m/s2温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 一题多变一根轻绳上的张力相等一根轻绳或一条细线通过光滑的滑轮或挂钩折成两段(n段)，每段绳子的张力大小相等创新拓展温故知新 合作探究 知能检测 典例精析【例
20、4】如图478所示，不可伸长、长度为L的轻质细线一端固定在竖直墙上的O点，另一端A通过一个轻质动滑轮沿水平面从P点向Q点缓慢移动一段距离，动滑轮下吊一重物，不计一切摩擦，则细线上张力的变化情况为()图4-7-8A变大B变小C不变D无法确定温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 思路点拨：本题已知细线的A端从P点向Q点缓慢移动，判断细线上张力的变化引出对动滑轮进行受力分析进而抓住细线长度不变、应用数学知识确定细线与竖直方向夹角的变化再根据动滑轮受力画出矢量三角形列方程求解温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 解析：设细线A端到竖直墙的距离为d.对小滑轮由水平方向受力平衡可知：两边细线与竖直方向
21、夹角相等，设为，如右图所示，应用三角函数关系和几何知识可知L1sin L2sin d，即可知sin d/L，因为L不变、A从P点向Q点缓慢移动而使得d减小，故sin、减小；又细线上张力大小相等，设为F，由动滑轮竖直方向受力平衡有2Fcos G(G为重物的重力)，因sin 减小，则cos 增大、F变小，所以正确答案为B.答案：B温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 如图479所示，不可伸长的细线一端固定于竖直墙上的O点，拉力F通过一个轻质定滑轮和轻质动滑轮竖直作用于细线的另一端，若重物M在力F的作用下缓缓上升，拉力F的变化情况为()A变大B变小C不变D无法确定图4-7-9温故知新 合作探究 知
22、能检测 典例精析 解析：随着力F向下拉动细线，两墙间的细线长度L减小，而两墙之间距离d不变，根据悬挂重物的两细线与竖直方向的夹角满足关系式sin d/L可知sin 逐渐增大，又根据重物受力平衡有2Fcos G可得拉力F变大答案：A温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 重物通过细线拴在AB细线上的O点，B沿竖直挡板PQ缓缓竖直向下移动，保持O点位置不变，如图4710所示，那么OA和OB细线上的拉力将怎样变化？解析：首先明确OA和OB为两根细线，注意OA方向不变、所挂重物的重力G不变，以结点O为研究对象，受三个力作用，用图解法如右图所示，可知OA细线上的拉力一直增大、OB上的拉力先减小后增大图4-7-10温故知新 合作探究 知能检测 典例精析 答案：OA细线上的拉力一直增大，OB上的拉力先减小后增大反思领悟：抓住同一根细线上拉力大小相等，通过水平方向受力平衡分析细线与竖直方向的夹角，从而确定角度或角度的变化，注意应用数学知识分析解决问题一根细线通过光滑钩(环)悬挂一重物，可分析出两边细线与竖直方向的夹角相等，然后应用数学知识得出sind/L，再根据竖直方向受力平衡得出结论温故知新 合作探究 知能检测 典例精析
