《2022学年高中物理 第四章 牛顿运动定律 7 第1课时 共点力的平衡条件 超重和失重课件 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022学年高中物理 第四章 牛顿运动定律 7 第1课时 共点力的平衡条件 超重和失重课件 新人教版必修1（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7用牛顿运动定律解决问题(二)第1课时共点力的平衡条件超重和失重1.1.共点力的平衡共点力的平衡:(1)(1)平衡状态平衡状态:如果一个物体在力的作用下如果一个物体在力的作用下,保持保持_或或_状态状态,我们就说这个物体处于平衡状态。我们就说这个物体处于平衡状态。(2)(2)共点力的平衡条件共点力的平衡条件:物体所受到的合力为物体所受到的合力为_。静止静止匀速直线运动匀速直线运动零零2.2.超重和失重超重和失重:任务驱动电梯向上启动的瞬间人受到的支持力比其任务驱动电梯向上启动的瞬间人受到的支持力比其重力大还是小重力大还是小?人受到的重力会怎样变化人受到的重力会怎样变化?提示提示:电梯启动瞬间加
2、速度方向向上电梯启动瞬间加速度方向向上,人受到的合力方人受到的合力方向向上向向上,所以支持力大于重力所以支持力大于重力;人受到的重力不变。人受到的重力不变。(1)(1)超重超重:定义定义:物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)_)_物体所受重力的现象。物体所受重力的现象。特点特点:物体发生超重现象时物体发生超重现象时,加速度的方向加速度的方向_(_(选填选填“向上向上”或或“向下向下”)。大于大于向上向上(2)(2)失重失重:定义定义:物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)_)_物体所受重力的现象。物体所受重力的现象。特点特点
3、:物体发生失重现象时物体发生失重现象时,加速度的方向加速度的方向_(_(选填选填“向上向上”或或“向下向下”)。小于小于向下向下(3)(3)完全失重完全失重:定义定义:物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)_)_的现象。的现象。特点特点:物体竖直向下的加速度的大小等于物体竖直向下的加速度的大小等于_。等于等于零零重力加速度重力加速度3.3.从运动学、动力学角度看自由落体运动从运动学、动力学角度看自由落体运动:(1)(1)自由落体运动的运动学特征自由落体运动的运动学特征:自由落体运动是物体自由落体运动是物体只在只在_作用下从作用下从_开始下落的运动。开始下落的运
4、动。(2)(2)自由落体运动的动力学特征自由落体运动的动力学特征:由于物体在做自由落由于物体在做自由落体运动时所受重力是恒力体运动时所受重力是恒力,由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知,物体物体下落的加速度下落的加速度_(_(选填选填“恒定恒定”或或“改变改变”),),从这从这个角度看个角度看,自由落体运动是自由落体运动是_直线运动。直线运动。重力重力静止静止恒定恒定匀变速匀变速主题一主题一 共点力的平衡条件共点力的平衡条件【问题探究问题探究】1.1.处于平衡状态的物体有什么特点处于平衡状态的物体有什么特点?提示提示:处于平衡状态的物体处于平衡状态的物体,其运动状态为静止或匀速其运动状态为静止
5、或匀速直线运动直线运动,加速度为加速度为0 0。2.2.物体若受多个共点力作用保持平衡物体若受多个共点力作用保持平衡,应满足什么条件应满足什么条件?提示提示:根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F=maF=ma可知可知,当物体处于平衡状当物体处于平衡状态时态时,加速度为加速度为0,0,因而物体所受的合外力因而物体所受的合外力F=0F=0。3.3.由由2 2我们可以得出共点力的平衡条件是什么我们可以得出共点力的平衡条件是什么?共点力作用下物体的平衡条件是共点力作用下物体的平衡条件是_。合外力为合外力为0 04.4.若一个物体受三个力作用而处于平衡状态若一个物体受三个力作用而处于平衡状态,则其中一则其
6、中一个力与另外两个力的合力满足怎样的关系个力与另外两个力的合力满足怎样的关系?这个结论是这个结论是否可以推广到多个力的平衡否可以推广到多个力的平衡?(1)(1)三个力平衡三个力平衡,_,_为零为零,则其中任意则其中任意_与另与另外两个力的合力必定外两个力的合力必定_相等、相等、_相反。相反。合外力合外力一个力一个力大小大小方向方向(2)(2)推广到多个力的平衡推广到多个力的平衡,若物体受多个力的作用而处若物体受多个力的作用而处于平衡状态于平衡状态,则这些力中的则这些力中的_力一定与其他力的力一定与其他力的合力合力_相等、相等、_相反。相反。某一个某一个大小大小方向方向【探究总结探究总结】1.1
7、.平衡状态平衡状态:平衡状平衡状态态静止静止;匀速直匀速直线线运运动动静止静止v=0v=0、a=0a=0同同时时具具备备的情形的情形匀速直匀速直线线运运动动速度的大小、方向皆不速度的大小、方向皆不变变化化说说明明静止的物体静止的物体v=0;v=0;v=0v=0的物体不一定静止的物体不一定静止,如如竖竖直上抛到达最直上抛到达最高点的情况高点的情况2.2.共点力的平衡条件共点力的平衡条件:(1)(1)平衡条件。平衡条件。(2)(2)由平衡条件得出的三个结论。由平衡条件得出的三个结论。【典例示范典例示范】(2019(2019赣州高一检测赣州高一检测)如图所示如图所示,在竖直放置的穹形光在竖直放置的穹
8、形光滑支架上滑支架上,一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物物G G。现将轻绳的一端固定于支架上的。现将轻绳的一端固定于支架上的A A点点,另一端从另一端从B B点沿支架缓慢地向点沿支架缓慢地向C C点靠近点靠近(C(C点与点与A A点等高点等高)。则绳中拉。则绳中拉力大小变化的情况是力大小变化的情况是()A.A.先变小后变大先变小后变大B.B.先变大后不变先变大后不变C.C.先变小后不变先变小后不变D.D.先变大后变小先变大后变小【解题指南解题指南】当轻绳的右端从当轻绳的右端从B B点移到直杆最上端时点移到直杆最上端时,两绳的夹角增大。滑轮两侧绳子的拉
9、力大小相等两绳的夹角增大。滑轮两侧绳子的拉力大小相等,方向方向关于竖直方向对称。以滑轮为研究对象关于竖直方向对称。以滑轮为研究对象,根据平衡条件根据平衡条件研究绳的拉力变化情况。当轻绳的右端从直杆的最上研究绳的拉力变化情况。当轻绳的右端从直杆的最上端移到端移到C C点的过程中点的过程中,根据几何知识分析得到滑轮两侧根据几何知识分析得到滑轮两侧绳子的夹角不变绳子的夹角不变,由平衡条件判断出绳子的拉力保持不由平衡条件判断出绳子的拉力保持不变。变。【解析解析】选选B B。当轻绳的右端从。当轻绳的右端从B B点移到直杆最上端点移到直杆最上端D D时时,设两绳的夹角为设两绳的夹角为22。以滑轮为研究对象
10、。以滑轮为研究对象,分析受力情分析受力情况况,作出力图如图作出力图如图1 1所示。所示。根据平衡条件得根据平衡条件得2Fcos=mg,2Fcos=mg,得到绳子的拉力得到绳子的拉力F=F=所以在轻绳的右端从所以在轻绳的右端从B B点移到直杆最上端时点移到直杆最上端时D D的过程中的过程中,增大增大,cos,cos 减小减小,则则F F变大变大;当轻绳的右端从直杆最当轻绳的右端从直杆最上端的上端的D D点移到点移到C C点时点时,设两绳的夹角为设两绳的夹角为22。设绳子总。设绳子总长为长为L,L,两直杆间的距离为两直杆间的距离为s,s,由数学知识得到由数学知识得到sin=,sin=,L L、s
11、s不变不变,则则保持不变。再根据平衡条件可知保持不变。再根据平衡条件可知,两绳两绳的拉力的拉力F F保持不变。保持不变。所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变。故所以绳中拉力大小变化的情况是先变大后不变。故B B正正确确,A,A、C C、D D错误。故选错误。故选B B。【规律方法规律方法】分析平衡类问题的一般步骤分析平衡类问题的一般步骤(1)(1)选取研究对象。选取研究对象。(2)(2)对所选取的研究对象进行受力分析对所选取的研究对象进行受力分析,并画出受力图。并画出受力图。(3)(3)对研究对象所受的力进行处理对研究对象所受的力进行处理,一般情况下需要建一般情况下需要建立合适的直角坐标系
12、立合适的直角坐标系,对各力按坐标轴进行正交分解。对各力按坐标轴进行正交分解。(4)(4)建立平衡方程建立平衡方程,若各力作用在同一直线上若各力作用在同一直线上,可直接用可直接用F F合合=0=0的代数式列方程的代数式列方程,若几个力不在同一直线上若几个力不在同一直线上,可用可用F Fx x合合=0=0与与F Fy y合合=0=0联立列出方程组。联立列出方程组。(5)(5)对方程求解对方程求解,必要时需对解进行讨论。必要时需对解进行讨论。【探究训练探究训练】1.(20191.(2019大同高一检测大同高一检测)如图所示如图所示,小方块代表一些相小方块代表一些相同质量的钩码同质量的钩码,图甲中图甲
13、中O O为轻绳之间连接的结点为轻绳之间连接的结点,图乙中图乙中光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码,两装置处于静两装置处于静止状态止状态,现将图甲中现将图甲中B B滑轮的端点滑轮的端点B B稍稍右移一些稍稍右移一些,图乙图乙中的端点中的端点B B沿虚线稍稍上移一些沿虚线稍稍上移一些(乙图中的绳长不变乙图中的绳长不变),),则关于则关于OBOB绳的张力绳的张力F F的变化的变化,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.图甲图甲F F不变不变,图乙图乙F F减小减小B.B.图甲、乙中的图甲、乙中的F F均不变均不变C.C.图甲图甲F F减小减小,图乙图乙F F不
14、变不变D.D.图甲、乙中的图甲、乙中的F F均减小均减小【解析解析】选选B B。图甲中根据钩码个数。图甲中根据钩码个数,三个力正好构成三个力正好构成直角三角形直角三角形,若端点若端点B B沿虚线稍稍上移一些沿虚线稍稍上移一些,三力大小不三力大小不变变,根据力的合成法可知根据力的合成法可知,方向不变方向不变,即夹角即夹角不变不变;图图乙中因光滑的滑轮乙中因光滑的滑轮,且绳子中的张力相等且绳子中的张力相等,则则A A、B B的力的力总是相等的总是相等的,因此合力平分因此合力平分A A、B B绳的夹角绳的夹角,即使稍上移即使稍上移,绳子张力大小仍不变绳子张力大小仍不变,B,B正确。正确。2.(201
15、92.(2019福州高一检测福州高一检测)某一商品房建筑工地的工人某一商品房建筑工地的工人利用定滑轮运送建筑材料的示意图如图所示利用定滑轮运送建筑材料的示意图如图所示,材料材料P P在在绳子拉动下紧贴着竖直墙面匀速上移过程中绳子拉动下紧贴着竖直墙面匀速上移过程中,下列说法下列说法正确的是正确的是()A.PA.P受到受到3 3个力的作用个力的作用B.PB.P受到的摩擦力保持不变受到的摩擦力保持不变C.C.绳子的拉力逐渐变小绳子的拉力逐渐变小D.D.绳子的拉力始终大于绳子的拉力始终大于P P对墙面的压力对墙面的压力【解析解析】选选D D。物体。物体P P受重力受重力G G、拉力、拉力F F、支持力
16、、支持力N N和滑和滑动摩擦力动摩擦力f,f,是是4 4个力个力,故故A A错误错误;设绳子与竖直方向的夹设绳子与竖直方向的夹角为角为,根据平衡条件有根据平衡条件有:水平方向水平方向Fsin=N,Fsin=N,竖直竖直方向方向Fcos=mg+f,Fcos=mg+f,又又f=N,f=N,联立联立解得解得:F=:F=,材料向上匀速上移材料向上匀速上移,夹角夹角增大增大,绳子的拉绳子的拉力力F F一直增大一直增大,由由式可知式可知,拉力大于支持力拉力大于支持力,根据牛顿根据牛顿第三定律第三定律,压力等于支持力压力等于支持力,故拉力大于压力故拉力大于压力,且且N N会随会随F F的变化而变化的变化而变化,由由式知摩擦力式知摩擦力f f会随会随N N的变化而变化的变化而变化,故故B B、C C错误错误,D,D正确。正确。【补偿训练补偿训练】1.1.如图所示如图所示,有一均匀梯子有一均匀梯子ABAB斜靠在竖直墙上处于静止斜靠在竖直墙上处于静止状态状态,假设墙面光滑假设墙面光滑,地面粗糙地面粗糙,则地面对梯子的作用力则地面对梯子的作用力可能沿可能沿()A.FA.F1 1的方向的方向B.FB.F2 2
