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1、第四章 牛顿运动定律七、牛顿运动定律应用二要点导学1研究共点力作用下物体的平衡（1）共点力的概念：共点力是指作用于一点或作用线的延长线交于一点的各个力。（2）共点力作用下物体平衡的概念：物体能够保持静止或者做匀速直线运动状态叫做平衡状态。（3）共点力作用下物体的平衡条件：物体所受合外力为零，即F合=0，也就是物体的加速度为零。如果用正交分解法，可以立以下两个方程（F 合x=0和F 合y=0）。（4）求解共点力作用下物体平衡的一般步骤灵活选取研究对象；将研究对象隔离出来，分析物体的受力情况并画受力示意图；根据物体的受力特点选取适当的方法；列出方程， 求解方程，并检查答案是否完整，合理。2探讨超重
2、和失重现象（1）实重、视重、超重、失重和完全失重的概念：实重：即物体的实际重力，它不随物体运动状态变化而变化的。视重：指物体对水平支持面的压力或竖直悬挂线的拉力，它随物体运动状态而变化。超重：视重大于实重的现象。失重：视重小于实重的现象。完全失重：视重等于零的现象。（2）产生超重和失重的原因：产生超重和失重的原因可以用图4-7-1加以说明。图中质量为m的物体受重力和拉力两个力的作用，物体和弹簧秤的受力情况如图4-7-2所示。图中FT的大小就是弹簧秤的读数（即视重），FT与FT是一对作用力与反作用力，所以FT= FT （1）如果物体处于静止或匀速运动状态，则FT=mg (2)这种情况下视重等于实
3、重。如果物体具有向上的加速度，则FT-mg=ma, FT=mg+ma, 但是FT= FT仍然成立，即FT=mg+ma,物体就处于超重状态。如果物体具有向下的加速度，则mg- FT =ma, FT=mg-ma, 但是FT= FT仍然成立，即FT=mg-ma,物体就处于失重状态。综上所述，物体出现超重或失重状态的原因是在竖直方向具有加速度。（3）对超重和失重现象的归纳总结：当物体具有竖直向上的加速度时，物体对测力计的作用力大于物体所受的重力，这种现象叫超重。当物体具有竖直向下的加速度时，物体对测力计的作用力小于物体所受的重力，这种现象叫失重。物体对测力计的作用力的读数等于零的状态叫完全失重状态。处
4、于完全失重状态的液体对器壁没有压强。物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力并没有变化。在空间站完全失重状态下的工业产品叫太空工业产品，太空工业可以在微重力条件下生产出地面上无法生产的新产品。范例精析例1 如图4-7-3所示，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为的粗糙斜面向上做匀速运动，试求水平推力的大小。解析 研究对象是质量为m的物体，它做匀速运动处于平衡状态，对它受力分析发现该物体受四个力作用，受力图如图4-7-4所示，对于这类题我们往往采用正交分解法。按图4-7-4示方法建立平面直角坐标，平衡方程为FcosmgsinFf=0FNmgcosFsin=0Ff=FN解以上方程可得：F=
5、(sin+cos)mg/(cossin) 拓展 我们来对解作些讨论，若=cot，F趋向于无限大，也就是说这个物体是推不动的，若cot，F要反向，也说明用图示方向的力无法推动这个物体。例2 如图4-7-5所示，在原来匀速运动的升降机的水平地板上放一物体，受到一个伸长的弹簧的拉力作用，但仍能保持与升降机相对静止现突然发现物体被弹簧拉动，则判定升降机的运动状态可能是（ ）A加速上升 B加速下降 C减速上升 D减速下降解析 升降机匀速运动时，在水平方向，物体所受的静摩擦力与弹簧的弹力相平衡，若突然发现物体被弹簧拉动，说明最大静摩擦力已经小于弹力，就是说正压力突然变小，物体处于失重状态，它的加速度竖直向
6、下，升降机可能是加速下降或减速上升。本题目正确的选项为BC。拓展 上题中的物体匀速运动时受到的静摩擦力不一定是最大静摩擦力，但物体突然滑动就说明物体的最大静摩擦力已经小于弹簧的弹力，这就说明了物体的最大静摩擦力减小了。又因为物体的最大静摩擦力与正压力成正比，所以判断正压力变小。例3 有一根钢丝的最大拉力为100N，在一个运动的电梯中，这根钢丝下悬挂了12的物体恰好没有断，问电梯可能作怎样的运动？（取g= 10m/s2） 解析 钢丝的拉力恰为100N，物体一定处于失重状态，所以电梯具有向下的加速度。F合=mg-F=ma,a=5/3m/s2=1.67m/s2.电梯的运动情况有两种可能，一是以1.6
7、7m/s2的加速度向下匀加速运动，二是以1.67m/s2的加速度向上匀减速运动。拓展 假如有个小孩，在地面上可举起10的重物，如果他在电梯中能够举起12的重物，问电梯可能作怎样的运动？（取g= 10m/s2）这个题目与例题3的数据完全相同，只是情景不同而已。部分同学做这个题有困难，主要的原因是研究对象不明确。本题中应该以电梯中的的重物作为研究对象。我们来求这个小孩在以2 m/s2的加速度匀加速上升的电梯中最多能举起质量为多少的物体？设小孩能举起质量为m的物体，以向上为正方向。则F合=F-mg=ma,m=F/(a+g)=100/12=25/3=8. 33。能力训练1、如图4-7-6所示，木块在恒
8、定拉力F作用下沿水平方向向右做直线运动，且速度不断增大，则F与摩擦力的合力方向是（ A ）（）、向上偏右（）、向上偏左（）、水平向左（）、竖直向上2、光滑水平面上，有一木块以速度v向右运动，一根弹簧固定在墙上，如图4-7-7，木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩成最短的时间内木块将做的运动是（ B ）A匀减速运动B速度减小，加速度增大C速度减小，加速度减小D无法确定3、一光滑斜劈，在力F推动下向左匀加速运动，且斜劈上有一木块恰好与斜劈保持相对静止随斜劈一起向左加速，如图4-7-8所示，则木块所受合力的方向为( B )A水平向右B水平向左C沿斜面向下D沿斜面向上4、雨滴在下降过程中，由于水汽的凝聚，雨
9、滴质量将逐渐增大，同时由于速度逐渐增大，空气阻力也将越来越大，最后雨滴将以某一收尾速度匀速下降，在此过程中( C )雨滴所受到的重力逐渐增大，重力产生的加速度也逐渐增大由于雨滴质量逐渐增大，下落的加速度逐渐减小由于空气阻力增大，雨滴下落的加速度逐渐减小雨滴所受到的重力逐渐增大，但重力产生的加速度不变ABCD5.如图4-7-9所示，放在水平面上的物体在两个方向相反的水平拉力F1、F2作用下静止在水平面上，已知F1=50N,F2=20N。则(AD )A.物体与水平面间的静摩擦力为30NB.若撒去力F1,物体受到的合力为50N,方向向右C.若撤去力F1,物体受到的台力为10N,方向向左D.若撇去力F
10、1,物体受到的合力为06.质量为50g的磁铁块紧吸在竖直放置的铁板上，它们之间的动摩擦因数为0.3。要使磁铁匀速下滑，需向下加1.5N的拉力.那么，如果要使磁铁块匀速向上滑动，应向上施加的拉力大小为(C)A 1.5NB 2NC 2.5ND 3N7.如图4-7-10所示，一个半径为R、重为G的重球,用长度为R的细绳悬挂在光滑的竖直墙壁上。用T表示绳子对球的拉力,用FN表示墙对球的支持力,下列结果中正确的是( B )8一物体置于粗糙的固定斜面上保持静止现用水平力F推物体，如图4-7-11所示当F由零稍许增加时，物体仍保持静止状态，则（ BD ）A.物体所受的合力增加B.斜面对物体的支持力增加C.斜
11、面对物体的摩擦力增加D.斜面对物体的作用力增加9在轨道上运行的人造卫星中的一切物体都处于完全失重状态，下列仪器在人造卫星中不能正常使用的是（ AC ）A.水银气压计 B.弹簧秤 C.天平 D.水银温度计10容器内盛有部分水，现将容器竖直向上抛出，不计空气阻力，设容器在上抛过程中不发生翻转，那么下列说法中正确的是（ D ） A上升过程中水对容器底部的压力逐渐增大 B下降过程中水对容器底部的压力逐渐减小 C在最高点水对容器底部的压力大小等于水的重力大小 D整个过程中水对容器底部都没有压力11质量为2kg的物体通过弹簧测力计挂在升降机的顶板上，升降机在竖直方向运动时，弹簧测力计的示数为16N当升降机
12、的速度为3m/s时开始计时，经过1s，升降机的位移可能为（g取10m/s2）（ BD ）A8 m B4 m C3 m D2 m12如图4-7-12所示一个容器装了一定量的水，容器中有空气，把这个容器放到宇宙飞船中，则容器中的空气形状是下列的哪一幅图？（ C ）13质量为50kg的人站在升降机中，取竖直向上的方向为正方向，升降机运动的vt图象如图4-7-13所示，则在t=0至t=2s内，人对升降机地板的压力是多少牛？在t=6s至t=10s内，人对升降机地板的压力为多少牛？（g取10m/s2）550、47514、某人在地面上最多能举起质量是60kg的物体，而在一加速下降的电梯中最多能举起质量是80
13、kg的物体，这时电梯的加速度是多少？若电梯以相同大小的加速度匀加速上升，则此人在电梯里最多能举起质量为多少物体？（g取10 m/s2）2.5m/s2、48kg15、如图4-7-14所示，竖直悬挂的一重力为G的重物被水平的力拉到与竖直方向成角的位置，求该水平拉力F，以及OA上受到的拉力FT。T=G/cosF=Gtan16、质量为60kg的人站在电梯内的台秤上，电梯从静止开始运动，台秤上的人注意到开始3s内台秤示数为528N，接着8s内台秤的示数为588N，最后台秤示数增大到678N，直到静止时台秤又恢复到588N，试问电梯是上升还是下降？升降的总高度是多少？电梯先加速下降4.5m,再匀速下降24m,最后减速下降3m,共下降了31.5m
