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1、4.7 用牛顿定律解决问题（二）【学习目标】1、能用牛顿定律解答较复杂的问题2、知道什么是物体处于平衡状态。知道在共点力作用下物体的平衡条件，那合力为“0”。3、知道物理学中超重和失重现象的含义，能通过牛顿定律对它们进行定量地分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。4、能解答以自由落体运动为基础的竖直方向的运动学问题（竖直上抛、竖直 下抛等）【自主学习】（一）、复习引入：1、当物体所受外力合力0时，物体处于静止或匀速直线运动状态。如果物体在某一方向上没有运动，则这个物体在这个方向上a= ，这个方向上合力 。2、用牛顿第二定律解题时，我们要对研究对象进行受力分析。在物体的运动方向上列出的动力学公
2、式是 ，在与运动垂直方向上得出的合力公式是 。再由物体的运动情况得出包含有加速a的公式，联立就是可解决问题。（二）、共点力的平衡条件1、如果一个物体在力的作用下保持 或 ，我们就说这个物体处于平衡状态。在共点力作用下物体的平衡条件是 。2、阅读例题1，重点思考以下问题，并在练习本上自己重新分析本题。A、为什么要对O点进行受力分析？B、O点受到G的接力的大小为什么等于物体的重力？C、钢索对O点的拉力和硬杆对O点的支持的方向是怎么判定的？D、本题有4种解法，课本中只给出了一种，请对照下图分别写出你的解法。3、图一解法：（请自己对照课本写在下面）4、第二图解法：如图所示，做出F1、F2的合力F，由于
3、O点处于平衡状态，O所受外力的合力必然0由F12的大小等于F3，在直角三角形O F1 F12中，又有，解得：，。5、同学们可以对照解法二，分别先将F1、F3或F2、F3合成之后再进行求解。解完之后你还感觉困难吗？练习：课本P91页第1、2两题。如果有兴趣，对第1题你还可以分析随着细绳的加长，支持力和拉力如何变化。对第2题你可以想一想，这里给出了5个力，如果是无数多个力呢？请把你的是想法告诉同学们吧！（三）、超重和失重1、阅读例题2、如果你不想这是什么超重或失重问题，就是问你在物体有竖直方向的加速度时支持力的大小，你如何去求解？2、如果本题改为用绳拉物体在竖直方向上做变速运动，你又当如何去解？3
4、、请看下面这三幅图。图1是站在支持物上的受力情况，图2是竖直悬挂的受力情况，图3，是去掉外部情景物体的受力情况，你看到规律了吗？4、你是不是可以得出以下的解题规律？当加速度向上时有，是 重，当加速度向下时，我们可以选向下的方向为正方向，方程有，此时物体处于 重状态，当物体的加速度向下且等于g时，物体处于完全 重状态。无论是超重还是失重，物体的重力都没有改变，只是它对支持面的压力，或者对悬挂物的拉力不再等于mg了。课下实验：回家之后请你穿上宽松的拖鞋向上跳起，体会你在上升和下落的过程中拖鞋对你是不是还有作用力。当然你也可以往你的口袋里放一个重物，感受一下你在上升和下落过程中你是否还能感觉到你口袋
5、中的重物。课堂练习P91页第4题。（四）从动力学看自由落体运动。1、 叫做自由落体运动。2、如果物体只受重力作用，根据牛顿第二定律，它的加速度的大小为 ，方向。3、如果将物体以一定的初速度竖直向上抛出，物体将做什么运动？我们选向上为正方向，它的速度公式和位移公式应写为： 。4、如果将物体以一定的初速度向下抛出，物体将做什么运动？我们选向下为正方向，它的速度公式和位移公式应写为： 。1物体在共点力作用下，下列说法中正确的是： （ ）A物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态B物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C物体所受合力为零，就一定处于平衡状态D物体做匀加速运动时，物体
6、处于平衡状态【答案】C2（多选）如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲、起立的动作时记录的压力随时间变化的图线。由图线可知，该同学的体重约为650N，在2s-8s时间内： （ ）A、该同学做了一次下蹲再起立的动作B、该同学做了两次下蹲再起立的动作C、下蹲过程中人一直处于失重状态D、下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态【答案】AD【解析】人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲-起立的动作，AD正确；【名师点睛】失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体
7、处于失重状态，此时有向下的加速度；超重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度32009年9月22日消息，据美国太空网报道，美国“发现”号航天飞机当地时间9月21日返回位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心，结束了为期两天的“回家之旅”。“发现”号航天飞机是被一架改装的波音747客机“背”回肯尼迪航天中心，如图所示的三幅图分别是波音747客机“背”着航天飞机在跑道上静止、在跑道上匀速行驶和在天空中匀速飞行。以下说法正确的是： （ ）A波音747客机“背”着航天飞机在跑道上静止时，客机对航天飞机的支持力最大B波音747客机“背”着航天飞机在跑道上匀速行驶时
8、，客机对航天飞机的支持力最大C波音747客机“背”着航天飞机在天空中匀速飞行时，客机对航天飞机的支持力最大D三种情况客机对航天飞机的支持力一样大【答案】D4叠罗汉是一种二人以上层层叠成各种造型的游戏娱乐形式，也是一种高难度的杂技。图示为六人叠成的三层静态造型，假设每个人的重力均为G，下面五人的背部均呈水平状态，则最底层正中间的人的一只脚受到水平地面的支持力约为： （ ）A.GB.GC.GD.G【答案】C【解析】设最底层的人对中间两人每只脚的支持力为F1，对上面三人由平衡条件可得4F13G，故F1G。设最底层中间的人每只脚受到的支持力为F2 ，由平衡条件得G2F12F2，其中F1为F1的反作用力
9、，解得F2G，C正确。5如果地面上一切物体受到的重力都消失了，则不可能出现的现象是： （ ）A江河的水不会流动B鸡毛和铁球都可以悬浮在空中C天不会下雨D一切物体的质量都变为零【答案】D6 （多选）下列有关超重与失重的说法正确的是： （ ）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不论是超重、失重或完全失重，物体所受的重力并没有发生改变【答案】BD【解析】体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时单杠对他的拉力等于运动员的重力，故运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，故A错误；蹦床运动员在空
10、中上升和下落过程中只受重力，故加速度大小等于当地的重力加速度，方向竖直向下，即处于失重状态，故B正确；举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内地面对他的支持力等于他的重力，故运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，故C错误；不论是超重、失重或完全失重，物体所受的重力并没有发生改变故D正确。【名师点睛】掌握了超重或失重的概念和特点是解决这类题目的关键，记住加速度向上超重，加速度向下失重当物体的加速度竖直向上时，物体处于超重状态，当当物体的加速度竖直向下时，物体处于失重状态；对支撑物的压力或对悬挂物的拉力小于物体的重力时物体处于失重状态；对支撑物的压力或对悬挂物的拉力大于物体的重力时物体处于超重状态
11、。7滑板运动是一项非常刺激的水上运动。研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力FN垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板速率(水可视为静止)。某次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角37时(如图)，滑板做匀速直线运动，相应的k54kg/m，人和滑板的总质量为108kg，试求(重力加速度g取10m/s2，sin37取，忽略空气阻力)：(1)水平牵引力的大小；(2)滑板的速率。【答案】(1)810N(2)5m/s8质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图像如图所示，g取10m/s2求：（1）物体与水平面间的动摩擦因数；（2）水平推力F的大小；（3）010s内物体运动位移的大小。【答案】(1)0.2 (2)6N (3)46m【解析】（1）设物体做匀减速直线运动的时间为t2、初速度为v20、末速度为v2t，加速度为a2，则 设物体所受的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律，有 联立得： （2）设物体做匀加速直线运动的时间为t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1，则 根据牛顿第二定律，有 联立得： 【名师点睛】在v-t图象中，直线表示物体做匀变速运动，斜率表示加速度，图象和坐标轴围成的面积表示位移，再结合运动学公式，利用牛顿第二定律列出动力学方程联立求解。
