1、2020人教版物理必修一-第4章-7第四章牛顿运动定律7用牛顿运动定律解决问题(二)素养目标定位素养目标定位素养思维脉络素养思维脉络1课 前 预 习 反 馈2课 内 互 动 探 究3核 心 素 养 提 升4课 堂 达 标 检 测5课 后 课 时 作 业课前预习反馈1共点力：物体同时受几个力作用，如果这几个力作用在物体的_，或者它们的作用线_，那么这几个力就叫共点力。2平衡状态：一个物体在力的作用下，保持_或_状态，则该物体处于平衡状态。3平衡条件：共点力作用下物体的平衡条件是_，即F合0。知识点知识点 1共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡同一点交于一点静止合力为零知识点知识点 2超重
2、和失重超重和失重1视重：所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所_的读数。2超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有_的加速度。看到大于竖直向上3失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有_的加速度。(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：a_，方向_。小于竖直向下等于零g竖直向下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。重力知识点知识点 3从动力学看自由落体运动从动力学看
3、自由落体运动加速度零匀加速判一判(1)处于平衡状态的物体一定处于静止状态。()(2)加速度为零时，物体一定处于平衡状态。()(3)物体向上运动时一定处于超重状态。()(4)物体减速向下运动时处于失重状态。()(5)物体处于失重状态时重力减小了。()辨析思考辨析思考选一选(多选)洗车房的内、外地面均水平，门口有一个斜坡。一辆小车洗完车出来，空挡滑行经历了如图所示的三个位置。忽略车轮所受的摩擦力，下列说法正确的是()A小车在甲位置受到的合力为零B小车在乙位置做匀速运动C小车在乙位置处于平衡状态D小车在丙位置处于平衡状态解析：由图可看出小车在甲位置时，后轮所受地面的弹力竖直向上，前轮所受地面的弹力垂
4、直斜面向上，小车所受重力竖直向下，三力之合不为零，A错误；同理可判B、C正确，D错误。想一想一个人站在体重计的测盘上，在人从站立到蹲下的整个过程中(如图所示)，体重计指针示数如何变化？提示：先减小，后增加，再还原解析：人蹲下的过程经历了加速向下(失重)、减速向下(超重)和静止这三个过程。课内互动探究如图所示，甲图中的石头受到几个力的作用而处于静止状态；乙图中的飞机做水平方向的匀速直线运动。试结合上述现象讨论：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？探究一共点力作用下物体的平衡探究一共点力作用下物体的平衡1提示提示：处于平衡状态的物体，其运动状态不发生变化，加速
5、度为处于平衡状态的物体，其运动状态不发生变化，加速度为0；共点力；共点力作用下物体的平衡条件是合力为作用下物体的平衡条件是合力为0。3解题方法(1)合成法：对于三个共点力的平衡，一般根据“任意两个力的合力与第三个力等大、反向”的关系，结合三角函数、相似三角形等知识求解。(2)分解法：对于三个共点力的平衡，也可将某一个力分解到另外两个力的反方向上，得到的这两个分力必定与另外两个力等大、反向。(3)正交分解法：物体受多个共点力的作用处于平衡状态时，可以建立适当的坐标系，利用正交分解法求出x轴和y轴方向上的合力，应用Fx合0，Fy合0列式求解。(4)三角形法：当三个共点力平衡时，三个力可以构成首尾相
6、连的矢量三角形，这种方法一般用来讨论动态平衡问题较为方便。沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(如图)，足球的质量为m，网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B，悬绳与墙壁的夹角为，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。解题指导：足球处于三力平衡状态，可以应用分解法、合成法或正交分解法等方法求解。典题典题 1解析：取足球作为研究对象，它共受到三个力的作用。重力Gmg，方向竖直向下；墙壁的支持力F1，方向水平向右；悬绳的拉力F2，方向沿绳的方向。这三个力一定是共点力，重力的作用点在球心O点，支持力F1沿球的半径方向。G和F1的作用线必交于球心O点，则F2的作用线必过O点。既然是三力平衡，可以根据任意
7、两力的合力与第三力等大、反向求解，可以据力三角形求解，也可用正交分解法求解。解法1用合成法取足球作为研究对象，它们受重力Gmg、墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个共点力作用而平衡，由共点力平衡的条件可知，F1和F2的合力F与G大小相等、方向相反，即FG，从图中力的平行四边形可求得：F1Ftan mgtan F2F/cos mg/cos 解法2用分解法取足球为研究对象，其受重力G、墙壁支持力F1、悬绳的拉力F2，如图所示。将重力G分解为F1和F2，由共点力平衡条件可知，F1与F1的合力必为零，F2与F2的合力也必为零，所以F1F1mgtan F2F2mg/cos 解法4用正交分解法求解取足球作
8、为研究对象，受三个力作用，重力G、墙壁的支持力F1、悬绳拉力F2，如图所示，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，将F2分别沿x轴和y轴方向进行分解。由平衡条件可知，在x轴和y轴方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零。即Fx合F1F2sin 0Fy合F2cos G0由式解得：F2G/cos mg/cos 代入式得F1F2sin mgtan 答案：mg/cos；mgtan 点评：比较各种解法的优缺点，分析一下解决此类问题的方法步骤。解析：孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速直线运动，合力为零；只受重力和空气的作用力，根据平衡条件得到空气的作用力的大小为mg，方向竖直向上，故选D。你乘坐过高速电梯吗？电梯
9、在启动、停止的过程中你有怎样的感受？将你的体验与同学交流一下，体会其中蕴含的物理规律。提示：电梯启动时感到脚对地板的压力增大，电梯在停止的过程中感到脚对地板的压力减小了。探究二对超重与失重现象的理解探究二对超重与失重现象的理解21实重与视重(1)实重：物体实际所受的重力。(2)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。2超重与失重(1)超重：“视重”大于“实重”的现象(2)失重：“视重”小于“实重”的现象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
10、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，只取决于物体加速度的方向。加速度向上则“超重”，加速度向下则“失重”。(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都完全消失，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。(原创题)如图所示，苹果自空中竖直落入深水中，到达某一深度后又返回到水面，下列说法正确的是()A苹果在空中下落时处于“超重”状态B苹果落入水中后“重力”变小了C苹果在水中向下运动时处于“超重”状态D苹果在水中向上运动时处于“失重”状态典题典题
11、2解题指导：(1)加速度的方向决定“超重”或“失重”。(2)重力不随物体的运动状态而变化。解析：苹果在空中下落时加速度向下，处于“失重”状态，A错；苹果在水中下落时加速度向上，处于“超重”状态，C对；苹果在水中上升时加速度向上，处于“超重”状态，D错；苹果在整个运动过程中“重力”没变，B错。对点训练2(2019广东省惠州市高一上学期期末)金属小桶侧面有一小孔A，当桶内盛水时，水会从小孔A中流出。如果让装满水的小桶自由下落，不计空气阻力，则在小桶自由下落过程中()A水继续以相同的速度从小孔中喷出B水不再从小孔喷出C水将以更大的速度喷出D水将以较小的速度喷出解析：水桶自由下落，处于完全失重状态，故
12、其中的水也处于完全失重状态，对容器壁无压力，故水不会流出；故选B。(1)用弹簧测力计测物体重力时，突然向上加速，观察弹簧测力计的示数如何变化？(2)用弹簧测力计测物体重力时，突然向下加速，观察弹簧测力计的示数如何变化？(3)若将弹簧测力计和物体一起释放，观察弹簧测力计的示数如何变化？探究三超重与失重现象的分析处理探究三超重与失重现象的分析处理3提示提示：(1)弹簧测力计示数变大了。弹簧测力计示数变大了。(2)弹簧测力计示数变小了。弹簧测力计示数变小了。(3)弹簧测力弹簧测力计示数变为零。计示数变为零。1产生超重、失重现象的原因(1)产生超重的原因：当物体具有向上的加速度a时，支持物对物体的支持
13、力(或悬绳的拉力)为F。由牛顿第二定律可得：Fmgma所以Fm(ga)mg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg。(2)产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳对物体的拉力)为F。由牛顿第二定律可知：mgFma所以Fm(ga)mg由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg。特例：当物体具有向下的加速度ag时，则F0，物体处于完全失重状态。2超重、失重的分析比较某人在以a0.5 m/s2的加速度匀加速下降的升降机中最多可举起m190 kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在匀加速上升的升降机中最多能
14、举起m240 kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10 m/s2)解题指导：设此人的最大“举力”为F，且在不同环境中这个“举力”是恒定不变的，即他在以不同的加速度运动的升降机中最大的“举力”仍是F。若以物体为研究对象对其进行受力分析，根据人举起的不同质量的物体，可推知物体所处的运动状态；反过来根据物体的运动状态，在“举力”相同时也可以推知举起物体的质量。典题典题 3解析：以物体为研究对象，对物体进行受力分析及运动状态分析，如图甲所示，设人的最大“举力”为F，由牛顿第二定律得m1gFm1a1所以Fm1(ga1)855 N当他在地面上举物体时，设最多可举起质量为m0的物体，则有m0gF
15、0所以m085.5 kg答案：85.5 kg11.375 m/s2对点训练3如图所示，一个质量M50 kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，测力计下挂着一个质量m5 kg的物体A。当升降机向上运动时，她看到弹簧测力计的示数为40 N，g10 m/s2，求：(1)升降机的加速度；(2)此时人对地板的压力。答案：(1)2 m/s2，方向向下(2)400 N竖直向下核心素养提升动力学中的图象问题1常见的动力学图象：vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象等。2图象问题的类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况。(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图
16、线，要求分析物体的受力情况。(3)由已知条件确定某物理量的变化图象。3解题策略广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t0时由静止开始上升，at图象如图所示。则下列相关说法正确的是()At4.5 s时，电梯处于失重状态B555 s时间内，绳索拉力最小Ct59.5 s时，电梯处于超重状态Dt60 s时，电梯速度恰好为零案案 例例解析：利用at图象可判断：t4.5 s时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则选项A错误；05 s时间内，电梯处于超重状态，拉力大于重力，555 s时间内，a0，电梯处于匀速上升过程，拉力等于重力，5560 s时间内，电梯处于失重状态，拉力小于重力，综上所述，选项B、C错误；因at图线与t轴所围的“面积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等，则电梯的速度在t60 s时为零，选项D正确。课堂达标检测课后课时作业
