1、第七課時(shí)用牛頓第二定律解決問題(二)1理解共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的概念以及共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件2會(huì)用共點(diǎn)力平衡條件解決有關(guān)力的平衡問題3通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì)一、共點(diǎn)力的平衡條件1平衡狀態(tài)：一個(gè)物體在力的作用下，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)2平衡條件：合力為0判一判(1)直道上高速勻速跑過的賽車處于平衡狀態(tài)(正確)提示：賽車高速勻速行駛，合力為零(2)百米競賽中，運(yùn)動(dòng)員在起跑時(shí)速度為零的瞬間處于平衡狀態(tài)(錯(cuò)誤)提示：運(yùn)動(dòng)員起跑瞬間雖然速度為零，但具有加速度，合力不為零(3)合力保持恒定的物體處于平衡狀態(tài)(錯(cuò)誤)提示：合力恒定，加速度不變，物體的速度

2、發(fā)生變化，物體不處于平衡狀態(tài)二、超重與失重1超重(1)定義：物體對水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受的重力的現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上的加速度2失重(1)定義：物體對水平支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度(3)完全失重定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的狀態(tài)產(chǎn)生條件：ag，方向豎直向下想一想在運(yùn)行的電梯上，某同學(xué)突然感到自己的體重變大，這其中的原因是什么？電梯的運(yùn)動(dòng)情況如何？提示：感到體重變大，是因?yàn)槿藢χС治锏膲毫ψ兇螅l(fā)生超重現(xiàn)象；超重時(shí)加速度方向向上，故電梯可能加速上升或減速下降三、從動(dòng)力

3、學(xué)看自由落體運(yùn)動(dòng)1受力情況運(yùn)動(dòng)過程中只受重力作用，且重力恒定不變，所以物體的加速度恒定2運(yùn)動(dòng)情況初速度為零的豎直向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡問題的分析技巧在有關(guān)物體平衡的問題中，存在著大量的動(dòng)態(tài)平衡問題，所謂動(dòng)態(tài)平衡問題，就是通過控制某一物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化分析動(dòng)態(tài)平衡問題通常有兩種方法(1)解析法：對研究對象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出應(yīng)變參量與自變參量的一般函數(shù)式，然后根據(jù)自變參量的變化確定應(yīng)變參量的變化(2)圖解法：對研究對象進(jìn)行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下力的矢量圖(畫在同一個(gè)圖中)，然后根據(jù)有向線段(表示力)的長度變化判斷各個(gè)力的

4、變化情況【案例展示】如圖所示，在傾角為的光滑斜面上有一光滑擋板A，在擋板和斜面之間夾一質(zhì)量為m的重球B，開始時(shí)板A處于豎直位置，現(xiàn)使其下端繞O沿逆時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)至水平位置，分析重球B對斜面和對擋板壓力的變化情況是()A對斜面的壓力逐漸減小，對擋板的壓力也逐漸減小B對斜面的壓力逐漸變大，對擋板的壓力則逐漸減小C對斜面的壓力逐漸減小，對擋板的壓力先變小后變大D對斜面的壓力逐漸減小，對擋板的壓力先變大后變小【分析】本題不涉及定量計(jì)算，僅僅判斷力的大小的變化情況，是平衡問題中典型的動(dòng)態(tài)分析問題，因此采用圖解法【規(guī)范解答】分析球的受力，球受到重力mg、擋板對球的彈力FA及斜面對球的支持力FB，如圖所示，

5、球處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈力FA與FB的合力F大小等于重力大小，方向豎直向上，F(xiàn)A、FB、F構(gòu)成一平行四邊形當(dāng)擋板下端繞O沿逆時(shí)針方向緩慢轉(zhuǎn)至水平位置的過程中，可以看出表示彈力FA的邊的長度先變小后變大，即表示彈力FA先變小后變大；表示支持力FB的邊的長度一直變短，即說明FB一直變小由牛頓第三定律可知，球?qū)醢宓膲毫ο茸冃『笞兇螅瑢π泵娴膲毫χ饾u減小【答案】C【名師點(diǎn)評】所謂動(dòng)態(tài)平衡問題，就是通過控制某一物理量，使其他物理量發(fā)生緩慢變化，而變化過程中的任何一個(gè)狀態(tài)都是平衡的解決這一問題的關(guān)鍵是理解“緩慢”的含義，即物體在這一連續(xù)過程中保持平衡狀態(tài)，因此始終滿足平衡條件解決平衡問題的關(guān)鍵是抓住不變量，依

6、據(jù)不變的量來確定其他量的變化處理這一問題往往使用圖解法，通過作圖，從表示力的線段的長短變化就可以直觀地判斷力的大小的變化4如圖所示，電燈懸掛于兩墻壁之間，更換水平繩OA使連接點(diǎn)A向上移動(dòng)而保持O點(diǎn)位置和OB繩的位置不變，則在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過程中( )A繩OB的拉力逐漸變大B繩OB的拉力逐漸減小C繩OA的拉力先增大后減小D繩OA的拉力先減小后增大解析：在繩OA的連接點(diǎn)A向上移動(dòng)的過程中，結(jié)點(diǎn)O始終處于平衡狀態(tài)取結(jié)點(diǎn)O為研究對象，受力情況如圖所示，圖中FTOA、FTOB、F3分別是繩OA、繩OB、電燈對結(jié)點(diǎn)O的拉力，F(xiàn)3是FTOA和FTOB的合力，且F3與F3大小相等，在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過程中，F(xiàn)3

7、的大小和方向都保持不變，F(xiàn)TOB的方向保持不變，由圖可知，當(dāng)繩OA垂直于OB時(shí)，繩OA的拉力最小，所以繩OA的拉力先減小后增大，繩OB的拉力逐漸減小，選項(xiàng)B、D正確答案：BD1大小不同的三個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)小球上，以下各組力中，可能使小球處于平衡狀態(tài)的一組是(C)A2 N，3 N，6 N B1 N，4 N，6 NC35 N，15 N，25 N D5 N，15 N，25 N2在完全失重的狀態(tài)下，下列物理儀器還能使用的是(CD)A天平 B水銀氣壓計(jì)C電流表 D彈簧測力計(jì)3下列說法中正確的是(C)A失重就是物體的重力減小了B運(yùn)動(dòng)的物體慣性小，靜止的物體慣性大C不論超重、失重或完全失重，物體所受重力是

8、不變的D做實(shí)驗(yàn)時(shí)，給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器提供交流電源或直流電源，它都能正常工作4跳水運(yùn)動(dòng)員從10 m跳臺(tái)騰空躍起，先向上運(yùn)動(dòng)一段距離達(dá)到最高點(diǎn)后，再自由下落進(jìn)入水池，不計(jì)空氣阻力，關(guān)于運(yùn)動(dòng)員在空中上升過程和下落過程以下說法正確的有(D)A上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)B上升過程處于失重狀態(tài)，下落過程處于超重狀態(tài)C上升過程和下落過程均處于超重狀態(tài)D上升過程和下落過程均處于完全失重狀態(tài)解析：跳水運(yùn)動(dòng)員在空中時(shí)無論上升還是下降，加速度方向均向下，由于不計(jì)空氣阻力，故均為完全失重，故選D.5某實(shí)驗(yàn)小組，利用DIS系統(tǒng)觀察超重和失重現(xiàn)象，他們在電梯內(nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯的地板上放置一個(gè)壓力傳感器，在傳感

9、器上放一個(gè)重為20 N的物塊，如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖乙所示以下根據(jù)圖象分析得出的結(jié)論中正確的是(BC)A從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B從時(shí)刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速上升，再減速向上，最后停在高樓層D電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層解析：由圖可知在0t1、t2t3及t4之后，傳感器所受壓力大小等于物塊的重力大??；t1t2時(shí)間段內(nèi)，傳感器所受壓力大小大于物塊重力，處于超重狀態(tài)，加速度向上；t3t4時(shí)間段內(nèi)，壓力小于物塊重力，處于失重狀態(tài)，加速度向

10、下綜上所述選項(xiàng)B、C正確6姚明成為了NBA一流中鋒，給中國人爭得了榮譽(yù)和尊敬，讓更多的中國人熱愛上籃球這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)姚明某次跳起過程可分為下蹲、蹬地、離地上升、下落四個(gè)過程，如圖所示，下列關(guān)于蹬地和離地上升兩過程的說法中正確的是(設(shè)蹬地的力為恒力)(D)A兩過程中姚明都處在超重狀態(tài)B兩過程中姚明都處在失重狀態(tài)C前過程為超重，后過程不超重也不失重D前過程為超重，后過程為完全失重解析：用力蹬地獲得一個(gè)向上的大于重力的支持力，故蹬地過程是一個(gè)向上加速的過程，是超重現(xiàn)象；空中上升過程只受重力作用，有向下的加速度g，是完全失重現(xiàn)象，所以D項(xiàng)正確7光滑小球放在兩板間，如圖所示，當(dāng)OA繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)使變小時(shí)，兩板對球

11、的壓力FA和FB的變化為(B)AFA變大，F(xiàn)B不變BFA和FB都變大CFA變大，F(xiàn)B變小DFA變小，F(xiàn)B變大解析：如右圖所示，當(dāng)角變小時(shí)，兩分力由FA、FB分別變?yōu)镕A和FB，可見兩力都變大8如圖所示，一個(gè)重為G的物體放在粗糙水平面上，它與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，若對物體施加一個(gè)與水平面成角的力F，使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列說法中不正確的是(C)A物體所受摩擦力與拉力的合力方向豎直向上B物體所受的重力、支持力、摩擦力的合力與F等大反向C物體所受的重力、摩擦力、支持力的合力等于Fcos D物體所受摩擦力的大小等于Fcos ，也等于(GFsin )解析：物體受四個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài)如右圖所示，

12、故任意三個(gè)力的合力必與另一個(gè)力等大反向，B對，C錯(cuò)將力F正交分解，由平衡條件知FfFcos ，又因FNGFsin ，所以FfFN(GFsin )，D對因F的一個(gè)分力F1Fcos 與Ff合成后合力為零，故F與Ff的合力大小為F的另一個(gè)分力，即F2Fsin ，方向豎直向上，A對9用輕彈簧豎直懸掛質(zhì)量為m的物體，靜止時(shí)彈簧伸長量為L.現(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質(zhì)量為2m的物體，系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長量也為L.斜面傾角為30，如圖所示則物體所受摩擦力(A)A等于零B大小為mg，方向沿斜面向下C大小為mg，方向沿斜面向上D大小為mg，方向沿斜面向上解析：豎直懸掛時(shí)mgkL沿斜面拉2m物體時(shí)，設(shè)物體受摩擦力為F

13、f，方向沿斜面向下，則kL2mgsin 30Ff由得Ff0.10質(zhì)量m2 kg的木塊放在水平木板上，在F14 N的水平拉力作用下恰好能沿水平面勻速滑行，如圖甲所示則木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少？若將木板墊成傾角為37斜面(如圖乙所示)，要使木塊仍能沿斜面勻速向上滑行，則沿平行于斜面向上的拉力F2應(yīng)多大？(已知cos 370.8，sin 370.6，g10 N/kg)答案：0.215.2 N11如圖所示，一輕彈簧AB原長為35 cm，現(xiàn)A端固定于一個(gè)放在傾角為30的斜面、重50 N的物體上，手執(zhí)B端，使彈簧與斜面平行當(dāng)彈簧和物體沿斜面勻速下滑時(shí)，彈簧長變?yōu)?0 cm；當(dāng)勻速上滑時(shí)，彈簧長變?yōu)?0 cm.求：(1)彈簧