资源描述
课前自主梳理,课堂互动探究,课时达标训练,2.2.7,用牛顿运动定律处理问题,(,二,),学习目标,关键提炼,1.掌握以自由落体为基础竖直方向运动学问题(竖直上抛、下抛),3,种状态,平衡、超重、失重,3,种方法,图解法、分析法、正交分解法,2.了解共点力作用下物体平衡状态概念，明确平衡条件，即F合0，会用平衡条件处理力学平衡问题。,3.知道经过试验认识什么是超重和失重现象，知道产生超重和失重条件。,1/53,一、共点力平衡条件,1.,平衡状态,：一个物体在力作用下保持,_,或,_ _,状态。,2.,平衡条件,：,F,合,0,。,思维拓展,如图,1,所表示：,图,1,静止,匀速直,线运动,2/53,(1),著名景点,黄山飞来石独自静止于悬崖之上，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们协力有何特点？,(2),高铁在水平轨道上匀速前进，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们协力有何特点？,(3),图中两个物体运动状态在物理上叫,做,什么状态？,提醒,(1),受重力和支持力、重力竖直向下、支持力竖直向上、二力等大、反向，协力为零。,(2),受重力、支持力、牵引力、阻力四个力，重力与支持力等大、反向，牵引力与阻力等大、反向，协力为零。,(3),平衡状态。,3/53,二、超重和失重,1,.,超重,(1),定义：物体对支持物压力,(,或对悬挂物拉力,),_,物体所受重力现象。,(2),产生条件：物体含有竖直,_,加速度。,大于,向上,4/53,2,.,失重,(1),定义：物体对支持物压力,(,或对悬挂物拉力,),_,物体所受重力现象。,(2),产生条件：物体含有竖直,_,加速度。,3,.,完全失重,(1),定义：物体对支持物压力,(,或对悬挂物拉力,),为零状态。,(2),产生条件：,a,g,，方向,_,。,小于,向下,竖直向下,5/53,思索判断,(1),超重就是物体受到重力增加了。,(),(2),完全失重就是物体不受重力了。,(,),(3),超重和失重可依据物体速度方向判定。,(,),(4),超重和失重可依据物体加速度方向判定。,(),6/53,三、从动力学看自由落体运动,1.,自由落体运动,(1),受力情况：运动过程中只受,_,作用，且所受重力恒定不变，所以物体,_,恒定。,(2),运动情况：初速度为,_,竖直向下,_,直线运动。,重力,加速度,0,匀加速,7/53,2.,竖直上抛运动,(1),受力情况：只受,_,作用，加速度为,_,。,(2),运动情况：上升阶段为,_,运动，下降阶段为,_,运动，整个过程是匀变速直线运动。,(3),基本公式。,速度公式：,v,_,。,位移与时间关系：,x,_,。,速度与位移之间关系：,v,2,v,_,。,重力,重力加速度,匀减速直线,自由落体,v,0,gt,2,gx,8/53,思维拓展,(1),物体做自由落体运动需要满足哪些条件？,(2),自由落体和竖直上抛运动加速度为何不变？,提醒,(1),两个条件：第一，物体由静止开始下落。第二，运动中只受重力作用。,(2),物体只受重力，由,mg,ma,得,a,g,，加速度不变。,9/53,共点力平衡问题,关键点归纳,1.,两种平衡情形,(1),物体在共点力作用下处于静止状态。,(2),物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。,10/53,2.,平衡条件表示式,3.,由平衡条件得出三个结论,11/53,4.,共点力平衡问题常见处理方法,(1),力合成、分解法：对于三力平衡问题，普通可依据,“,任意两个力合成与第三个力等大、反向,”,关系，即利用平衡条件,“,等值、反向,”,原了解答。,(2),三角形法。,依据平衡条件，任两个力协力与第三个力等大、反向，把三个力放于同一个三角形中，三条边对应三个力，再利用几何知识求解。,三个力能够组成首尾相连矢量三角形，这种方法用来讨论动态平衡问题较为方便。,(3),正交分解法：处于平衡状态物体三个力不能组成直角三角形或受力多于三个力时，可将各力分别分解到,x,轴上和,y,轴上，利用两坐标轴上协力都等于零来求解。,12/53,5.,动态平衡问题分析,方法,(1),动态平衡问题特点：经过控制某一物理量，使其它物理量发生迟缓改变，而改变过程中任何一个状态都看成是平衡状态。,(2),处理动态平衡问题惯用方法,解析法：对研究对象任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变量与自变量普通函数式，然后依据自变量改变确定应变量改变,(,也叫代数法,),。,图解法：就是对研究对象进行受力分析，依据力平行四边形定则画出不一样状态时力矢量图,(,画在同一个图中,),，然后依据有向线段,(,表示力,),改变判断各个力改变情况。,13/53,精典示例,例,1,在光滑墙壁上用网兜把足球挂在,A,点，足球与墙壁接触点为,B,，如图,2,所表示。足球质量为,m,，悬绳与墙壁夹角为,，网兜质量不计，求悬绳对球拉力和墙壁对球支持力大小。,思绪点拨,(1),全方面分析球受力，作出受力分析图,(2),依据平衡条件，选适当方法、列平衡方程,图,2,14/53,15/53,16/53,17/53,方法总结,应用共点力平衡条件解题普通步骤,(1),确定研究对象：即在搞清题意基础上，明确以哪一个物体,(,或结点,),作为解题研究对象。,(2),分析研究对象受力情况：全方面分析研究对象受力情况，找出作用在研究对象上全部外力，并作出受力分析图，假如物体与别接触物体间有相对运动,(,或相对运动趋势,),时，在图上标出相对运动方向，以判断摩擦力方向。,(3),判断研究对象是否处于平衡状态。,(4),应用共点力平衡条件，选择适当方法，列平衡方程。,(5),求解方程，并依据情况，对结果加以说明或必要讨论。,18/53,针对训练,1,如图,3,所表示，一物块置于水平地面上。当用与水平方向成,60,角力,F,1,拉物块时，物块做匀速直线运动；当改用与水平方向成,30,角力,F,2,推物块时，物块仍做匀速直线运动。若,F,1,和,F,2,大小相等，则物块与地面之间动摩擦因数为,(,),图,3,19/53,答案,B,20/53,例,2,(,南通高一检测,),如图,4,是用来粉刷墙壁涂料滚示意图。使用时，用撑竿推着涂料滚沿着墙壁上下滚动，把涂料均匀地粉刷到墙壁上。撑竿重量和墙壁摩擦均不计，而且撑竿足够长。粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚，使撑竿与墙壁间夹角越来越小。该过程中撑竿对涂料滚推力为,F,1,，涂料滚对墙壁压力为,F,2,，以下说法正确是,(,),A.,F,1,、,F,2,均减小,B.,F,1,、,F,2,均增大,C.,F,1,减小，,F,2,增大,D.,F,1,增大，,F,2,减小,图,4,21/53,思绪探究,(1),题中,“,缓缓上推,”,隐含什么含义？,(2),涂料滚受几个力作用？各有何特点？,提醒,(1),“,缓缓,”,表明推得很慢，能够认为涂料滚在每一个位置都处于平衡状态。,(2),受重力和墙壁及撑竿对它支持力三个力作用。其中重力不变，墙壁支持力方向不变、大小改变，撑竿支持力大小、方向都改变。,22/53,答案,A,23/53,方法总结,图解法应用,(1),在协力与两分力组成三角形中，一个是恒力，大小、方向均不变；另两个是变力，其中一个是方向不变力，另一个是大小、方向均改变力。,(2),分析方向改变力在哪个空间内改变，借助力矢量三角形，利用图解法判断两个变力大小、方向改变。,(3),由图解可知，当大小、方向都可变分力,(,设为,F,1,),与方向不变、大小可变分力垂直时，,F,1,有最小值。,24/53,针对训练,2,如图,5,所表示，在倾角为,光滑斜面上有一光滑挡板,A,，在挡板和斜面之间夹一质量为,m,重球,B,，开始板,A,处于竖直位置，现使其下端绕,O,沿逆时针方向迟缓转至水平位置，分析重球,B,对斜面和对挡板压力改变情况是,(,),A.,对斜面压力逐步减小，对挡板压力也逐步减小,B.,对斜面压力逐步变大，对挡板压力则逐步减小,C.,对斜面压力逐步减小，对挡板压力先变小后变大,D.,对斜面压力逐步减小，对挡板压力先变大后变小,图,5,25/53,解析,分析球受力，受到重力,mg,、挡板对球弹力,F,A,及斜面对球支持力,F,B,，如图所表示，球处于静止，弹力,F,A,与,F,B,协力,F,大小等于重力大小，方向竖直向上，,F,A,、,F,B,、,F,组成一平行四边形。,当挡板端绕,O,沿逆时针方向迟缓转至水平位置过程中，,能够看出表示弹力,F,A,边长度先变小后变大，即表示弹力,F,A,先变小后变大；表示支持力,F,B,边长度是一直变短，即说明,F,B,一直变小。由牛顿第三定律可知，球对挡板压力先变小后变大，对斜面压力逐步减小。,选项,C,正确。,答案,C,26/53,对超重和失重现象了解,关键点归纳,1.,视重,当将物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤示数称为,“,视重,”,，大小等于弹簧测力计所受拉力或台秤所受压力。,27/53,2.,超重、失重分析,特征,状态,加速度,视重(F)与,重力关系,运动情况,受力图,平衡,a,0,F,mg,静止或匀速直线运动,超重,向上,F,m,(,g,a,),mg,向上加速或向下减速,28/53,失重,向下,F,m,(,g,a,),mg,向下加速或向上减速,完全,失重,向下,a,g,F,0,抛体运动、自由落体运动、卫星运动等,29/53,3.,判断超重、失重状态方法,(1),从受力角度判断：当物体所受向上拉力,(,或支持力,),大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。,(2),从加速度角度判断：当物体含有向上加速度时处于超重状态，含有向下加速度时处于失重状态，向下加速度为,g,时处于完全失重状态。,(3),方法口诀：超重与失重，全由,a,方向定，向上为超重，向下为失重。,30/53,精典示例,例,3,质量为,60 kg,人站在升降机中体重计上，当升降机做以下各种运动时，体重计读数是多少？处于什么状态？,(,g,取,10 m/s,2,),(1),升降机匀速上升；,(2),升降机以,3 m/s,2,加速度加速上升；,(3),升降机以,4 m/s,2,加速度加速下降。,31/53,解析,人站在升降机中体重计上，受力情况如图所表示。,(1),当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得,F,合,F,N,G,0,，所以人受到支持力,F,N,G,mg,600 N,。,依据牛顿第三定律得人对体重计压力就等于体重计示数，即,600 N,，处于平衡状态。,32/53,(2),当升降机以,3 m/s,2,加速度加速上升时，由牛顿第二定律得,F,N,G,ma,，,F,N,ma,G,m,(,g,a,),780 N,。,由牛顿第三定律得，此时体重计示数为,780 N,，大于人重力，人处于超重状态。,(3),当升降机以,4 m/s,2,加速度加速下降时，由牛顿第二定律得,G,F,N,ma,，,F,N,G,ma,m,(,g,a,),360 N,，,由牛顿第三定律得此时体重计示数为,360 N,，小于人重力,600 N,，人处于失重状态。,答案,(1)600 N,平衡状态,(2)780 N,超重状态,(3)360 N,失重状态,33/53,误区警示,(1),超重与失重现象仅仅是一个表象，只是拉力,(,或压力,),增大或减小，物体重力大小是不变。,(2),物体处于超重状态时，不一定是向上加速运动，也可能是向下减速运动；同理，物体处于失重状态时，不一定是向下加速运动，也可能是向上减速运动。,34/53,针对训练,3,(,多项选择,),在升降机中，一个人站在磅秤上，发觉自己体重减轻了,20%,，于是他作出以下判断，其中正确是,(,),A.,升降机以,0.8,g,加速度加速上升,B.,升降机以,0.2,g,加速度加速下降,C.,升降机以,0.2,g,加速度减速上升,D.,升降机以,0.8,g,加速度减速下降,35/53,解析,人处于失重状态，其加速度方向竖直向下，可能是加速下降，也可能是减速上升，人从秤上读出自己体重即为视重,F,，由牛顿第二定律有,mg,F,ma,，故,F,m,(,g,a,),(1,20%),mg,，解得,a,0.2,g,，即升降机以,0.2,g,加速度加速下降或减速上升。,答案,BC,36/53,从动力学看抛体运动,关键点归纳,1,.,运动性质：,对自由落体运动，物体只受重力，下落加速度为,g,。对竖直上抛运动，先做竖直向上匀减速运动，上升到最高点后，又开始做自由落体运动，整个过程中加速度一直为,g,。,2,.,竖直上抛运动主要特征,作出竖直上抛运动过程图，如图所表示。,37/53,(1),对称性,时间对称性：对同一段距离，上升过程和下降过程时间相等，,t,AB,t,BA,，,t,OC,t,CO,。,速度对称性：上升过程和下降过程经过同一点时速度大小相等，方向相反，,v,B,v,B,，,v,A,v,A,。,(2),多解性,经过某一点对应两个时刻，即：物体可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段。,38/53,3,.,竖直上抛运动,几个经典关系,39/53,精典示例,例,4,一个以,40 m/s,匀速竖直上升氢气球，在某时刻从气球上掉下一个重物，已知重物掉下时距离地面高度为,100 m,，此重物从氢气球上掉下来后，要经过多长时间返回地面？,(,g,10 m/s,2,),40/53,答案,10 s,41/53,方法总结,竖直上抛问题处理方法,42/53,针对训练,4,(,多项选择,),以,35 m/s,初速度竖直向上抛出一个小球。不计空气阻力，,g,10 m/s,2,，以下判断正确是,(,),A.,小球抵达最大高度时速度为,0,B.,小球抵达最大高度时加速度为,0,C.,小球上升最大高度为,61.25 m,D.,小球上升阶段所用时间为,3.5 s,43/53,答案,ACD,44/53,1.,在下列图中，能表示物体处于平衡状态是,(,),解析,物体处于平衡状态是指物体保持静止,(,F,合,0,，,v,0),或匀速直线运动状态,(,F,合,0,，,a,0,，,v,不变,),，可判断只有,C,正确。,答案,C,45/53,2.,以下关于超重与失重说法中，正确是,(,),A.,超重就是物体重力增加了,B.,失重就是物体重力降低了,C.,完全失重就是物体重力没有了,D.,不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受重力是不变,46/53,解析,超重是物体对接触面压力或对悬挂物拉力大于物体真实重力，物体重力并没有增加，所以,A,错误；失重是物体对接触面压力或对悬挂物拉力小于物体真实重力，物体重力并没有降低，所以,B,错误；完全失重是说物体对接触面压力或对悬挂物拉力为零时候，此时物体重力也不变，所以,C,错误；不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受重力是不变，只是对接触面压力或对悬挂物拉力不和重力相等了，所以,D,正确。,答案,D,47/53,3.,如图,6,所表示，,A,、,B,两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力。以下说法正确是,(,),A.,在降落伞未打开下降过程中，安全带作用力一定为零,B.,在降落伞未打开下降过程中，安全带作用力大于,B,重力,C.,在降落伞未打开下降过程中，安全带作用力等于,B,重力,D.,在降落伞打开后减速下降过程中，安全带作用力小于,B,重力,图,6,48/53,解析,据题意，降落伞未打开时，,A,、,B,两人,只受重力作用，竖直方向,一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则,A,、,B,之间安全带作用力为,0,，,A,正确，,B,、,C,错误；降落伞打开后，,A,、,B,减速下降，加速度向上，则,A,、,B,处于超重状态，对,B,有：,F,T,mg,ma,，即,F,T,mg,ma,mg,，故,D,错误。,答案,A,49/53,4.,(,多项选择,),一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度,a,随时间,t,改变图线如图,7,所表示，以竖直向上为,a,正方向，则人对地板压力,(,),图,7,A.,t,2 s,时最大,B.,t,2 s,时最小,C.,t,8.5 s,时最大,D.,t,8.5 s,时最小,50/53,解析,当电梯有向上加速度时，人处于超重状态，人对地板压力大于重力，向上加速度越大，压力越大，所以,t,2 s,时，压力最大，,A,项正确；当有向下加速度时，人处于失重状态，人对地板压力小于人重力，向下加速度越大，压力越小，所以,t,8.5 s,时压力最小，,D,项正确。,答案,AD,51/53,52/53,超重、失重记忆口诀,F,N,、,F,T,等力是视重，,m,、,g,乘积是实重；,超重失重看视重，其中不变是实重；,加速上升是超重，减速下降也超重；,失重加降减升定，完全失重视重零。,53/53,
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