高中物理4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)(学案)
高中物理《4.7用牛顿运动定律解决问题(二)》学案 新人教版必修1
高中物理《4.7用牛顿运动定律解决问题（二）》学案新人教版必修1【知识准备】什么是平衡状态？其加速度为多少？_________________________________________________________ ___________________________【新课学习】一、共点力的平衡条件在共点力作用下物体的平衡条件是什么？_________________________________________________________ ____________________________例1、城市中路灯、无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。
右图为这类结构的一种简化模型。
图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。
如果悬挂物的重量是G，角AOB等于q，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O 点的支持力各是多大？[针对训练1]在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B（如右图所示）。
足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为a，网兜的质量不计。
求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。
[针对训练2]如图所示，物体在五个共点力的作用下保持平衡。
如果撤去力F1，而保持其余四个力不变，请在图上画出这个四个的合力的大小和方向。
二、超重与失重例2、如图所示，人的质量为m站在被悬起来的木箱中，当木箱以加速度a（a<g）运动时，求以下三种情况下，人对地板的压力。
（1）木箱匀加速上升；（2）木箱匀加速下降；（3）木箱沿水平方向运动。
1、什么是超重现象？发生超重现象的条件是什么？_____________________________________________________ _______________________________2、什么是失重现象？发生失重现象的条件是什么？_________________________________________________________ ___________________________[针对训练3]在饮料瓶的下方戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶，小孔中有水喷出。
4.7 用牛顿运动定律解决问题(二) 学案(定稿)
4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)1．力的合成和分解的两种重要方法是： _____________________、_____________________. 2．匀变速直线运动的规律：v ＝____________，x ＝____________，v 2－v 20＝2axv ＝____________＝v t2.3．自由落体运动的规律：v ＝______，h ＝______，v 2＝2gh4．牛顿第二定律：F ＝ma ，特点是：________性，矢量性，同向性．5．平衡状态是指保持静止或________________________，平衡条件是________．6．①视重：重力是地球对物体的吸引作用，当物体挂在竖直方向放置的弹簧秤下或放在水平台秤上时，弹簧秤和台秤的示数称为“________”，等于其所受拉力或压力．视重实际上反映的是“弹力”，只有在平衡状态时，这个“弹力”即______与物体的________才有相等的关系．②超重现象：当物体处于非平衡状态时，物体对__________________(或对悬挂物的拉力)大于________________________的情况，即______大于________时，称为超重现象．③失重现象：当物体处于非平衡状态时，物体对__________________(或对悬挂物的拉力)小于________________的情况，即__________小于________时，称为失重现象．④完全失重：当物体处于非平衡状态时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)__________的状态，即视重____________时，称为完全失重状态． 7．产生超重或失重现象的条件①物体具有______________时产生超重现象．②物体具有____________________时产生失重现象．③物体具有________________时，物体出现完全失重状态.一、共点力的平衡条件 [问题情境]1．处于平衡状态的物体有什么特点？物体若受多个共点力保持平衡，应满足什么条件？2．若一个物体受三个力而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力间满足怎样的关系？这个结论是否可以推广到多个力的平衡？[要点提炼]1．共点力的平衡条件是：________________.2．处理共点力平衡问题的常用方法有：①______法．物体受几个力作用，将某一个力按效果分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件．②________法．物体受几个力作用，通过合成的方法将它简化成两个力，这两个力满足力的平衡条件．以上两种方法常用于物体受力不多于三个力时．③________________法．将处于平衡状态的物体所受的力，都分解为相互正交的两组，每一组的力都满足力的平衡条件．即F x ＝0，F y ＝0.这种方法常用于所受的力为三个力以上．3．解题关键：受力分析．受力分析时应注意：①不要添力、漏力．如不要把分力和合力同时计入，不要忘记静摩擦力；②不要判断错力的方向；③受力分析遵循的一般顺序：先重力后弹力再摩擦力．二、超重和失重 [问题情境]小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．这是什么原因呢？[要点提炼]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台秤所受的压力． 2．[超重和失重是常见的现象，那么当物体发生超重或失重现象时，物体的重力真的增加或减少了吗？超重和失重现象的实质是什么？你是怎样理解的？例1 在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A ，A 与竖直墙之间放一光滑圆球B ，整个装置处于静止状态．现对B 加一竖直向下的力F ，F 的作用线通过球心，设墙对B 的作用力为F 1，B 对A 的作用力为F 2，地面对A 的作用力为F 3.若F 缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中( )A ．F 1保持不变，F 3缓慢增大B ．F 1缓慢增大，F 3保持不变C ．F 2缓慢增大，F 3缓慢增大D ．F 2缓慢增大，F 3保持不变例2 北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭，如图所示．它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施，先把乘有十多人的座舱，送到76 m 高的地方，让座舱自由落下，当落到离地面28 m 时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止．若某游客手中托着质量为1 kg 的饮料瓶进行这个游戏，g 取9.8 m/s 2，问：(1)当座舱落到离地面高度为40 m 的位置时，饮料瓶对手的作用力多大？(2)当座舱落到离地面高度为15 m 的位置时，手要用多大的力才能托住饮料瓶？变式训练如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为8 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是()A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2 m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2【效果评估】1．下列说法中正确的是()A．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2．下列物体处于平衡状态的是()A．静止在粗糙斜面上的物体B．物体在光滑斜面上由静止释放后沿斜面自由下滑C．平直公路上匀速行驶的汽车D．做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间3．如图所示，AC是上端带定滑轮的固定竖直杆，质量不计的轻杆BC一端通过铰链固定在C点，另一端B悬挂一重为G的重物，且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮A，用力F拉绳，开始时∠BCA>90°.现使∠BCA 缓慢变小，直到杆BC接近竖直杆AC.此过程中，杆BC所受的力()A．大小不变B．逐渐增大C．先减小后增大D．先增大后减小参考答案课前自主学习1．平行四边形定则(或三角形定则) 力的正交分解法2．v 0＋at v 0t ＋12at 2 12(v 0＋v )3．gt 12gt 24．瞬时5．匀速直线运动状态 F 合＝06．①视重 视重 重力 ②支持物的压力 物体所受重力 视重 重力 ③支持物的压力 物体所受重力 视重 重力 ④等于零 等于零 7．①向上的加速度 ②向下的加速度 ③向下的加速度a ＝g 核心知识探究 一、[问题情境]1．(1)处于平衡状态的物体，其状态不发生变化，加速度为0.(2)根据牛顿第二定律F ＝ma ，当物体处于平衡状态时，加速度为0，因而物体所受的合外力F ＝0.2．三个力平衡，合外力为零，则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反．推广到多个力的平衡，若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反． [要点提炼]1．物体所受合力为零2．①分解 ②合成 ③正交分解 二、[问题情境]每个人在乘电梯时都会有这种感觉，这就是我们常说的超重、失重现象．只要你留心观察，在我们的日常生活中就会发现许多超重、失重现象． [要点提炼]2．匀速直线运动 加速 减速 加速 减速 [问题延伸](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，这是超重和失重的实质．(2)发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向．(3)物体具有向上的加速度，其运动状态可以是加速向上，也可以是减速下降，这时物体对支持物的压力将大于物体的重力，物体处于超重状态，超出的部分为ma ；物体减速上升或加速下降时，具有向下的加速度，物体对支持物的压力将小于物体的重力，这时物体处于失重状态． 解题方法探究例1 C [如图甲所示，球B 受到四个力作用，且保持静止，则θ不变，F 2cos θ＝F ＋mg .若F 缓慢增大，则F 2增大．而F 2sin θ＝F 1，则F 1也增大；对于整体而言，如图乙所示，地面对A 的摩擦力F f ＝F 1，地面对A 的支持力F N ＝F ＋G 总，因为F f 和F N 均缓慢增大，所以F 3缓慢增大，C 对．]例2 (1)0 (2)41.16 N解析 (1)在离地面高于28 m 时，座舱做自由落体运动，处于完全失重状态，因为40 m>28 m 所以饮料瓶对手没有作用力，由牛顿第三定律可知，手对饮料瓶也没有作用力．(2)设手对饮料瓶的作用力为F ，座舱自由下落高度为h 1后的速度为v ，制动时的加速度为a ，制动高度为h 2，由v 2－v 20＝2ax 得，v 2＝2gh 1，v 2＝2ah 2联立解得，a ＝h 1h 2g对饮料瓶根据牛顿运动定律F －mg ＝ma 得，F ＝mg (h 1h 2＋1)＝mg h 1＋h 2h 2代入数据得，F ＝41.16 N. 变式训练 BC 效果评估 1．B 2．AC3．A [对B 点受力分析如图F C mg ＝BCAC，BC 、AC 长度都不变，所以F C 大小也不变，由牛顿第三定律知杆BC 所受的力大小不变．]。
高一物理4.7【用牛顿运动定律解决问题(二)】导学案
班级________姓名________学号_____4.7牛顿运动定律解决问题二------超重与失重●学习目标:1. 知道什么是超重与失重。
2.知道产生超重与失重的条件，理解超重和失重的实质。
3. 了解生活实际中超重和失重现象及在现代科学技术研究中的重要应用。
4．会用牛顿第二定律求解超重和失重问题。
●学习重点: 超重和失重的实质。
●学习难点: 应用牛顿定律求解超重和失重问题。
●课前预习：1．超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的情况叫超重现象。
产生原因是物体具有的加速度。
2．失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的情况叫失重现象。
产生原因是物体具有的加速度。
3．完全失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 的情况。
产生原因是物体竖直向下的加速度就是。
●课内探究：题目：人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力是多大？当电梯以加速度a加速下降时，人对地板的压力是多大？当电梯以加速度g自由下落时，人对地板的压力是多大？探究一：超重现象1、定义（力学特征）：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情况叫超重现象。
2、产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向上的加速度。
3、发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向上—物体加速向上运动或减速向下运动都会发生超重现象。
探究二：失重现象1、定义（力学特征）：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情况叫失重现象。
2、产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向下的加速度。
3、发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向下—物体加速向下运动或减速向上运动都会发生失重现象。
探究三：完全失重现象—失重的特殊情况1、定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况（即与支持物或悬挂物虽然接触但无相互作用）。
2、产生原因：物体竖直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不会再与支持物或悬挂物发生作用。
高中物理4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)》教案(新人教版必修1)河北地区专用
4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）教案1、知识目标：（1）能结合物体的运动情况进行受力分析．（2）掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题．2、能力目标：培养学生审题能力、分析能力、利用数学解决问题能力、表述能力．3、情感目标：培养严谨的科学态度，养成良好的思维习惯．教材分析本节主要通过对典型例题的分析，帮助学生掌握处理动力学两类问题的思路和方法．这两类问题是：已知物体的受力情况，求解物体的运动情况；已知物体的运动情况，求解物体的受力．教法建议1、总结受力分析的方法，让学生能够正确、快速的对研究对象进行受力分析．2、强调解决动力学问题的一般步骤是：确定研究对象；分析物体的受力情况和运动情况；列方程求解；对结果的合理性讨论．要让学生逐步习惯于对问题先作定性和半定量分析，弄清问题的物理情景后再动笔算，并养成画情景图的好习惯．3、根据学生的实际情况，对这部分内容分层次要求，即解决两类基本问题——→解决斜面问题——→较简单的连接体问题，建议该节内容用2－3节课完成．教学重点：物体的受力分析；应用牛顿运动定律解决两类问题的方法和思路．教学难点：物体的受力分析；如何正确运用力和运动关系处理问题．第一课时一、受力分析方法小结通过基本练习，小结受力分析方法．（让学生说，老师必要时补充）1、练习：请对下例四幅图中的A、B物体进行受力分析．答案：2、受力分析方法小结（1）明确研究对象，把它从周围物体中隔离出来；（2）按重力、弹力、摩擦力、外力顺序进行受力分析；（3）注意：分析各力的依据和方法：产生条件；物体所受合外力与加速度方向相同；分析静摩擦力可用假设光滑法．不多力、不丢力的方法：绕物一周分析受力；每分析一力均有施力物体；合力、分力不要重复分析，只保留实际受到的力．二、动力学的两类基本问题1、已知物体的受力情况，确定物体的运动情况．2、已知物体的运动情况，确定物体的受力情况．3、应用牛顿运动定律解题的一般步骤：选取研究对象；（注意变换研究对象）画图分析研究对象的受力和运动情况；（画图很重要，要养成习惯）进行必要的力的合成和分解；（在使用正交分解时，通常选加速度方向为一坐标轴方向，当然也有例外）根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解；（要选定正方向）对解的合理性进行讨论．习题精选1、质量为2kg的物体，置于水平光滑平面上，用16N的力与水平面成300角斜向上或斜向下加在这个物体上，求两种情况下物体的加速度大小之比是．2、质量为3kg的物体静止在水平地面上，在水平恒力的作用下运动4s末它的速度达到4m/s．此时将力撤去，又经过6s物体停止运动，若地面与物体之间的动摩擦因数不变，则的大小为．3、如图所示，车厢内光滑的墙壁上，用线拴住一个重球．车静止时，线的拉力为，墙对球的支持力为．车向右作加速运动时，线的拉力为，墙对球的支持力为，则这四个力的关系应为：；．（填>、<或＝）4、用弹簧秤沿水平方向拉着一个物体在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤的读数是0.8N．后再用弹簧秤沿水平方向拉着这个物体在水平面上做匀加速直线运动，当弹簧秤的读数是2.4N时，测得加速度的大小是0.4m/s2．则这个物体的质量为______．5、质量为24kg的气球，以2m/s的速度匀速上升，当气球在200m高处时掉下一个质量为4kg的物体．则经过5s后气球的高度为______m．(取10m/s2)6、一机动车拉一拖车，由静止开始在水平轨道上匀加速前进，在运动开始后的头10s 里走过40m，然后将拖车解脱．但机车的牵引力仍旧不变，再过10s两车相距60m．则机动车和拖车质量之比为______．（不计一切阻力）7、质量为1Kg的物体，从倾角为37°的斜面上无初速滑下，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，则5s内物体下滑的最大速度为；若物体以10m/s的速度冲上斜面，它能滑行的最大距离是．（＝10m/s2）答案：1、1：1 2、5N 3、“＝”；“>” 4、4kg 5、235m 6、2：1 7、10m/s；5m．第二课时探究活动题目：根据自己的学习情况，编一份有关牛顿运动定律应用的练习题．题量：4－6道．要求：给出题目详细解答，并注明选题意图及该题易错之处．评价：可操作性、针对性，可调动学生积极性．已知物体的受力情况确定物体的运动情况例1质量为10Kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，如果用大小40N，方向斜向上与水平方向的夹角为37°的恒力作用，使物体沿水平面向右运动,求（1）物体运动的加速度大小；（2）若物体由静止开始运动，需要多长时间速度达到8.4m/s，物体的位移多大？分析与解答：（1）以物体为研究对象，首先对物体进行受力分析，如图1所示．建立平面直角坐标系把外力沿两坐标轴方向分解．设向右为正方向，依据牛顿第二定律列方程：整理后得到：代入相关数据解得：物体运动加速度大小=1.68m/s2（2）因为物体做匀加速直线运动，所以根据运动学公式可知：∵∴物体运动时间为：s∵∴物体的位移大小为：m说明：（1）这是一道已知物体的受力情况，确定物体的运动情况的习题．（2）本题中物体受4个力作用（大于3个力作用），一般在处理力的关系时用正交分解法．（3）支持力不是外力在竖直方向上的分力；重力大小不等于地面给予的支持力．已知物体运动情况确定物体受力情况例2 一个空心小球从距离地面16m的高处由静止开始落下，经2s小球落地，已知球的质量为0.4kg，求它下落过程中所受空气阻力多大？(=10m/s2) 分析与解答：以空心小球为研究对象，根据它的运动情况可知，其下落时加速度大小为：m/s2<说明小球在下落过程中受到向上的空气阻力作用，小球的受力情况如图2所示．依据牛顿第二定律可知：∴小球所受空气阻力大小为：N说明：（1）这是一道已知物体的运动情况，确定物体的受力情况的习题．（2）本题可根据需要加一问：若小球落地后竖直向上反弹到6m高度，设空气阻力大小不变，则小球反弹上升的时间为多少？反弹的初速度为多少？所加这一问属于第一类问题，且注意此时空气阻力方向向下．3）物体的运动路径是竖直方向的直线，如各类竖直方向的抛体运动，往往要考虑空气阻力（空气阻力总是与运动方向相反）；又如升降机内随升降机一起变速上升和下降的物体的运动，这时会出现超重失重现象。
4.7 用牛顿运动定律解决问题(二) 学案(人教版必修1)
学案8用牛顿运动定律解决问题(二)[学习目标定位] 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.2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题.3.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象.4.能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动．一、共点力的平衡条件1．平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态．2．平衡条件：合力为0.二、超重与失重1．超重(1)定义：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)产生条件：物体具有竖直向上的加速度．2．失重(1)定义：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．(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态．(2)产生条件：物体的加速度竖直向下且等于g.三、从动力学看自由落体运动1．受力情况运动过程中只受重力作用，且重力恒定不变，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一、共点力的平衡[问题设计]1．什么是平衡状态？答案物体保持静止或匀速直线运动的状态叫做平衡状态．2．物体只有在不受力作用时，才能保持平衡状态吗？答案 不是．因为处于平衡状态时，物体所受的合力为零，而不只是不受力作用． 3．速度等于零时，物体一定处于平衡状态吗？答案 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时，但速度要发生变化，即加速度不为零时，就不是平衡状态．[要点提炼]1．平衡状态：静止或匀速直线运动状态． 2．平衡条件：(1)F 合＝0(或加速度a ＝0)(2)⎩⎪⎨⎪⎧F x 合＝0F y合＝0 3．平衡条件的四个推论(1)二力作用平衡时，二力等大、反向．(2)三力作用平衡时，任意两力的合力与第三个力等大、反向． (3)多力作用平衡时，任意一个力与其他所有力的合力等大、反向． (4)物体处于平衡状态时，沿任意方向上分力之和均为零． 二、超重和失重 [问题设计]小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图1所示．设小星的质量为50 kg ，g 取10 m/s 2.求下列情况中台秤的示数．图1(1)当电梯以a ＝2 m/s 2的加速度匀加速上升； (2)当电梯以a ＝2 m/s 2的加速度匀减速上升； (3)当电梯以a ＝2 m/s 2的加速度匀加速下降； (4)当电梯以a ＝2 m/s 2的加速度匀减速下降；从以上例子中归纳总结：什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象？答案 (1)匀加速上升时，以人为研究对象，受力情况、加速度方向、速度方向如图所示．选向上为正方向．根据牛顿第二定律：F N1－mg ＝ma得：F N1＝mg ＋ma ＝50×(10＋2) N ＝600 N(2)匀减速上升时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图所示．选向下为正方向根据牛顿第二定律： mg －F N2＝ma得：F N2＝mg －ma ＝50×(10－2) N ＝400 N(3)匀加速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图所示，选向下为正方向，根据牛顿第二定律有mg －F N3＝ma得：F N3＝mg －ma ＝50×(10－2) N ＝400 N(4)匀减速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图所示，选向上为正方向，根据牛顿第二定律有F N4－mg ＝ma得：F N4＝mg ＋ma ＝50×(10＋2) N ＝600 N归纳总结：(1)、(4)中，物体具有向上的加速度时，将发生超重现象；(2)、(3)中，物体具有向下的加速度时，将发生失重现象．[要点提炼]判断超重、失重状态的方法 1．从受力的角度判断超重：物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力． 失重：物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力． 完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力)等于零． 2．从加速度的角度判断超重：物体具有竖直向上的加速度． 失重：物体具有竖直向下的加速度．完全失重：物体具有竖直向下的加速度，且加速度大小等于g . 三、从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动 1．自由落体运动(1)条件：①v 0＝0；②只受重力作用，a ＝g . (2)运动性质：初速度为零的匀加速直线运动． (3)规律：v ＝gt ，h ＝12gt 2，v 2－v 20＝2gh . 2．竖直上抛运动(1)条件：①具有竖直向上的初速度；②只受重力作用，a ＝g . (2)运动性质全过程看：匀变速直线运动分过程看⎩⎪⎨⎪⎧竖直向上的匀减速直线运动至最高点后做自由落体运动(3)规律：①以初速度v 0竖直向上抛出的物体，到达的最大高度h ＝v 202g ，上升到最大高度所需时间t 上＝v 0g.②竖直上抛运动具有对称性．a ．从抛出点上升到最高点所用的时间t 上与从最高点落回抛出点所用的时间t 下相等，即t 上＝t 下＝v 0g；b ．落回抛出点的速度大小v 等于初速度v 0；c ．上升和下降过程经过同一位置时速度大小相等；d ．上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等．一、共点力的平衡例1 如图2所示，电灯的重力为20 N ，绳AO 与天花板间的夹角为45°，绳BO 水平，求绳AO 、BO 所受的拉力的大小．二、超重与失重例2 如图3所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的v —t 图象，则( )A ．物体在0～2 s 处于失重状态B ．物体在2 s ～8 s 处于超重状态C ．物体在8 s ～10 s 处于失重状态 图3D ．由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态三、从动力学角度看自由落体和竖直上抛运动例3 气球下挂一重物，以v 0＝10 m/s 匀速上升，当达到离地面高175 m 处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地速度多大？(空气阻力不计，g 取10 m/s 2)1．共点力的平衡条件(1)平衡状态指物体处于静止状态或匀速直线运动状态．平衡状态的特点是速度不发生变化(v ＝0或v ＝常数)，加速度a ＝0.(2)共点力作用下物体的平衡条件是合外力为0，即F 合＝0或⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝0F y＝0.2．超重和失重分析(1)物体抛出后只受重力作用，由牛顿第二定律知，a ＝g ； (2)自由落体运动：v 0＝0，a ＝g ，匀加速直线运动；竖直上抛运动：具有竖直向上的初速度，a ＝g ，全过程看做是匀变速直线运动.1.(共点力的平衡)如图4所示，一重为10 N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力()A．大小为7.5 N 图4 B．大小为10 NC．方向与水平方向成53°角斜向右下方D．方向与水平方向成53°角斜向左上方2．(超重和失重)在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲和起立的动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是()3．(从动力学看自由落体和竖直上抛运动)将一个物体以初速度20 m/s竖直向上抛出，忽略空气阻力，求物体到达距抛出点上方15 m处时所用的时间．(g取10 m/s2)。
高中物理 4.7用牛顿运动定律解决问题(二)学案新人教版必修
高中物理 4.7用牛顿运动定律解决问题（二）学案新人教版必修（二）（课时1）导学案【学习目标】1、理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。
2、会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
【学习重点】共点力作用下物体的平衡条件及应用、【学习难点】共点力平衡条件的应用、【学习过程】【自主学习】1、平衡状态静止状态或匀速直线运动状态，叫做状态。
2、共点力作用下物体的平衡条件：由牛顿第二定律知：在共点力作用下物体的平衡条件是、3、物体平衡的两种基本模型二力平衡条件:等大、反向、共线、4、研究物体平衡的基本思路和基本方法（1）转化为二力平衡模型合成法三力平衡条件:任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。
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(一般采用正交分解法)，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。
【典型例题】例1、如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一重力为G的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：球对斜面和挡板的弹力大小。
F1F2G【变式拓展】重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？【归纳】图解法的适用条件：ABOθG例2、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。
图为这类结构的一种简化模型。
图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。
如果悬挂物的重量为G，角AOB等于θ，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O 点的支持力各是多大？【达标检测】1、若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是（）A、静止B、匀速直线运动C、速度为零D、各共点力的合力为零2、大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组中可使小球平衡的是（）A、2 N，3 N，6 NB、1 N，4 N，6 NC、35 N，15 N，25 ND、5 N，15 N，25 N3、如图在水平力F的作用下，重为G的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，物体所受摩擦力大小为A、μfB、μ（F＋Ｇ）C、μ（F－Ｇ）D、Ｇ4、如图所示，一个重为G的木箱放在水平地面上，木箱与水平面间的动摩擦因数为μ，用一个与水平方向成θ角的推力F推动木箱沿地面做匀速直线运动，则推力的水平分力等于A、FcosθB、μＧ/（cosθ-μsinθ）C、μＧ/（1-μtanθ）D、Fsinθ5、如图所示，电灯悬挂于两墙之间，更换绳OA，使连接点A 向上移，但保持O点位置不变，则A点向上移时，绳OA的拉力（）A、逐渐增大B、逐渐减小C、先增大后减小D、先减小后增大6、质量为5、5Kg的物体，受到斜向右上方与水平方向成370角的拉力F=25N作用，在水平地面上匀速运动，求物体与地面间的动摩擦因数(g=10m/s2)。
人教版高中物理学案：4.7用牛顿运动定律解决问题(二)
第四章第7节用牛顿运动定律解决问题（二）【学习目标】1．理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件．2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题．【学习重点】1．共点力作用下物体的平衡条件及应用【学习难点】1．共点力平衡条件的应用2．动态平衡的分析方法【预习自测】共点力的平衡条件：1．（1）平衡状态如果一个物体在力的作用下，保持______或_____________状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
（2）共点力的平衡条件物体所受到的合力为___。
2．下列事例中处于平衡状态的是( )A．“神舟”号飞船匀速落到地面的过程B．汽车在水平路面上启动或刹车的过程C．汽车停在斜坡上D．竖直上抛的物体在到达最高点的那一瞬间3.三个共点力F1、F2、F3的合力为0，其中两个共点力的大小分别是F1＝8 N，F2＝4 N，则F3的大小不可能是（）A．8 N B．6 N C．4 N D．2 N4.如图所示，一个质量m=10 kg的圆球被沿水平方向的绳索拉着，处于光滑的斜面上静止不动，已知斜面倾角为30°，求绳索的拉力。
(g取10 m/s2)【探究案】探究一：探究共点力的平衡条件1.处于平衡状态的物体有什么特点？物体若受多个共点力保持平衡，应满足什么条件？2.某时刻速度等于零的物体一定处于平衡状态吗？试举例说明。
3.若一个物体受三个力作用而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力满足怎样的关系？这个结论是否可以推广到多个力的平衡？【总结归纳】共点力的平衡条件探究二：共点力平衡条件的应用例题1．如图所示，三角形灯架的横梁AO在水平方向和绳子BO的夹角为30°，横梁重力忽略不计，若灯的重力为20 N，求绳子BO所受的拉力和横梁AO所受的压力．针对训练1.两个完全相同的小球A、B，质量均为m，用长度相同的细线分别悬挂在天花板上的O点，再用相同长度的细线连接A、B.现用一水平向右的力F作用在小球A上，使三线均处于拉直状态，如图所示．将两小球视为质点，则力F的大小是( )A．33mg B．32mg C． mg D．3mg【总结归纳】探究三：动态平衡问题的分析例2．三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB是水平的，A端、B端固定．若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳( ) A．必定是OAB．必定是OBC．必定是OCD．可能是OB，也可能是OC针对训练2.如图所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点位置和OB 绳的位置不变，则在A点向上移动的过程中( )A．绳OB的拉力逐渐增大B．绳OB的拉力逐渐减小C．绳OA的拉力先增大后减小D．绳OA的拉力先减小后增大【总结归纳】如何应用图解法分析动态平衡问题【课堂小结】高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理 4.7 用牛顿定律解决问题(二)学案 新人教版必修2
感悟经典
2009安徽高考物理题
在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可 将过程简化为：一根不可伸长的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取 。当运动员与吊椅一起正以加速度 上升时，试求：
（2）以运动员为研究对象，运动员受到三个力的作用，重力大小为Mg,绳的拉力F,
吊绳对运动员的支持力FN,根据牛顿第二 定律:
F+FN-Mg= Ma
FN=275N
由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力为275N,方向竖直向下。
解法二：运动员和吊 椅的质量分别为M和m，运动员竖直向下的拉力为F,对吊椅的压力大小为
根据牛顿第三定律，绳对运动员的拉力为大小为F,吊椅对运动员的支持力大小为 ，分别以运动员和 吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律：
①
②
由①②得 F=440N
=275N
第7节用牛顿定律解决问题（二）
一．强化基础
1.A 2.B 3.ACD 4.C 5.A 6.BD 7.
二.提升能力
8. B 9.B
10.解：物体从气球上掉下后做竖直上抛运动，上升的时间是：
A．3N，4N，6N B．1N，2N，4N C．2N，4N，6N D．5N，5N，5N
4．如图3所示，在倾角为 的斜面上，质量为m的滑 块A叠放在质量为M的木板B上,木板B放在斜面上，木板B与斜面之间的动摩擦因数为μ。现用一个大小为F的与斜面平行的力拉木板B保持A、B相对静止向上匀速运动，下列说法正确的是()
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）（学案）
一、学习目标
1. 理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。
2. 会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
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。
4. 进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。
二、课前预习
1、平衡状态： 。
2、力的分解合成的适用范围是 。
3、共点力： 。
4、物体处于平衡状态时分为两类：一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。
在整个高中阶段，我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。
共点力作用下物体的平衡条件是。
5、超重 ；失重
；完全失重 。
在超重、失重、完全失重等物理现象中，物体所受的重力分别 、 、 。
（填“变大”、“变小”或“不变”） 三、典型例题
例1、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。
图为这类结构的一种简化模型。
图中硬杆OB 可绕通过B 点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。
如果悬挂物的重量为G ，角AOB 等于θ，钢索OA 对O 点的拉力和杆OB 对O
点的支持力各是多大？
例2、举重是中国代表团在奥运会上重
要的夺金项目。
在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一定时间，才能被裁判视为挺（或抓）举成功。
运动员可通过改变两手握杆的距离来调节举起时双臂的夹角。
若双臂夹角变大，则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用力大小变化的说法正确的是（C ）
A ．不变
B ．减小
C ．增大
D ．不能确定
A
B
G
例3、人站在电梯中，人的质量为m 。
①人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？
②人随电梯以加速度a 匀加速上升，人对地板的压力为多大？
③人以加速度a 匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？
④人随电梯以加速度a(a<g)匀加速下降，人对地板的压力多大？
⑤人随电梯以加速度a(a<g)匀减速上升，人对地板的压力为多大？
⑥人随电梯以加速度g 匀加速下降，这时人对地板的压力又是多大？
例4、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重量，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是（ C ）
A ．读数偏大，表明装置加速上升
B ．读数偏小，表明装置减速下降
C ．读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运
动
D ．读数准确，表明装置匀速上升或下降 四、巩固练习
1、如图1所示，长为5m 的细绳的两端分别系于竖立在地面上
相距为4m 的两杆的顶端A 、B ，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，
其下连着一个重为12N 的物体，平衡时，问：
①绳中的张力T 为多少? 10N
②A 点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳中
张力如何变化
不变
2、如图所示，电灯悬挂于两墙之间，更换绳OA ，使连接点A 向上移，但保
持O 点位置不变，则A 点向上移时，绳OA 的拉力（ ） A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.先增大后减小
D.先减小后增大
3、如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小为( ) A．0 B．mg C．mg／2 D．mg／4
4、一个人站在磅秤上，在他蹲下的过程中，磅秤的示数将（）
A、先小于体重后大于体重，最后等于体重。
B、先大于体重后小于体重，最后等于体重
C、先小于体重，后等于体重
D、先大于体重，后等于体重
5、某人在以a=2m/s2匀加速下降的电梯中最多能举起m1=75kg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电梯中最多能举起m2=50kg的物体，则此电梯上升的加速度为多大？
参考答案
1、【答案】10N 不变
【解析】光滑的挂钩相当于一个滑轮，因为绕过挂钩两端的绳子拉力相等，且两绳子拉力的合力大小等于物体重力，方向竖直向上。
所以两段绳子与竖直方向的夹角是相等的。
如右图
关于角度α看第二个图有 根绳子拉力为10N
2、【答案】D
【解析】抓住关键点：不管AO 、BO 等于电灯重力，方向竖直向上。
这是已知合力及两分力方向关系，求解分力的大小关系。
用三角形定则方便
3、【答案】A
【解析】整体法。
将4块木块看成一个整体，先对整体进行受力分析
5
4cos =
αF
1木块左面受竖直向上的摩擦力2mg ，4木块右面受到摩擦力为2mg 逐个分析：
分析1知因为1静止，所以1
为0。
则右面必受到2对它竖直向下摩擦力mg 。
分析2知：2
合外力也必须为0， 所以23间没有摩擦力。
4、【答案】A
5、【答案】60kg 2m/s 2
【解析】对物体进行受力分析：如右图 人的最大举力F 是不变的，物体具有竖直 向下的加速度a=2m/s 2有
第二次物体质量为50kg ,人的举力仍为600N,则人的举力大于物体重力，物体合外力向上，加速度
N F m F
g m 60021
1=⇒=-2/250
500
600s m a =-=
2mg F
F
mg。