4.7 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題(二)(學(xué)案)
張成進(jìn) 江蘇徐州睢寧魏集中學(xué)
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.理解共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的概念,能推導(dǎo)出共點(diǎn)力作用下物體的平衡條。
2.會(huì)用共點(diǎn)力平衡條解決有關(guān)力的平衡問(wèn)題。
3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象,理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條和實(shí)質(zhì)。
4.進(jìn)一步熟練掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題的方法和步驟。
二、前預(yù)習(xí)
1、平衡狀態(tài): 。
2、力的分解合成的適用范圍是 。
3、共點(diǎn)力: 。
4、物體處于平衡狀態(tài)時(shí)分為兩類(lèi):一類(lèi)是共點(diǎn)力作用下物體的平衡;一類(lèi)是有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡。在整個(gè)高中階段,我們主要研究共點(diǎn)力作用下物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。共點(diǎn)力作用下物體的平衡條是 。
5、超重 ;失重
;完全失重 。在超重、失重、完全失重等物理現(xiàn)象中,物體所受的重力分別 、 、 。(填“變大”、“變小”或“不變”)
三、典型例題
例1、城市中的路燈,無(wú)軌電車(chē)的供電線路等,經(jīng)常用三解形的結(jié)構(gòu)懸掛。圖為這類(lèi)結(jié)構(gòu)的一種簡(jiǎn)化模型。圖中硬桿OB可繞通過(guò)B點(diǎn)且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng),鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量為G,角AOB等于θ,鋼索OA對(duì)O點(diǎn)的拉力和桿OB對(duì)O點(diǎn)的支持力各是多大?
例2、舉重是中國(guó)代表團(tuán)在奧運(yùn)會(huì)上重要的奪金項(xiàng)目。在舉重比賽中,運(yùn)動(dòng)員舉起杠鈴時(shí)必須使杠鈴平衡一定時(shí)間,才能被裁判視為挺(或抓)舉成功。運(yùn)動(dòng)員可通過(guò)改變兩手握桿的距離調(diào)節(jié)舉起時(shí)雙臂的夾角。若雙臂夾角變大,則下面關(guān)于運(yùn)動(dòng)員保持杠鈴平衡時(shí)手臂用力大小變化的說(shuō)法正確的是(C )
A.不變 B.減小 C.增大 D.不能確定
例3、人站在電梯中,人的質(zhì)量為m。
①人和電梯一同靜止時(shí),人對(duì)地板的壓力為多大?
②人隨電梯以加速度a勻加速上升,人對(duì)地板的壓力為多大?
③人以加速度a勻減速下降,這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
④人隨電梯以加速度a(a<g)勻加速下降,人對(duì)地板的壓力多大?
⑤人隨電梯以加速度a(a<g)勻減速上升,人對(duì)地板的壓力為多大?
⑥人隨電梯以加速度g勻加速下降,這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大?
例4、在一個(gè)封閉裝置中,用彈簧秤稱(chēng)一物體的重量,根據(jù)讀數(shù)與實(shí)際重力之間的關(guān)系,以下說(shuō)法中正確的是( C )
A.讀數(shù)偏大,表明裝置加速上升
B.讀數(shù)偏小,表明裝置減速下降
C.讀數(shù)為零,表明裝置運(yùn)動(dòng)加速度等于重力加速度,但無(wú)法判斷是向上還是向下運(yùn)動(dòng)
D.讀數(shù)準(zhǔn)確,表明裝置勻速上升或下降
四、鞏固練習(xí)
1、如圖1所示,長(zhǎng)為5m的細(xì)繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為4m的兩桿的頂端A、B ,繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤,其下連著一個(gè)重為12N的物體,平衡時(shí),問(wèn):
①繩中的張力T為多少? 10N
②A點(diǎn)向上移動(dòng)少許,重新平衡后,繩與水平面夾角,繩中張力如何變化??不變
2、如圖所示,電燈懸掛于兩墻之間,更換繩OA,使連接點(diǎn)A向上移,但保持O點(diǎn)位置不變,則A點(diǎn)向上移時(shí),繩OA的拉力( )
A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大
3、如圖所示,在兩塊相同的豎直木板之間,有質(zhì)量均為m的4塊相同的磚,用兩個(gè)大小均為F的水平力壓木板,使磚靜止不動(dòng),則第2塊磚對(duì)第3塊磚的摩擦力大小為 ( )
A.0 B. mg C.mg/2 D.mg/4
4、一個(gè)人站在磅秤上,在他蹲下的過(guò)程中,磅秤的示數(shù)將( )
A、先小于體重后大于體重,最后等于體重。
B、先大于體重后小于體重,最后等于體重
C、先小于體重,后等于體重
D、先大于體重,后等于體重
5、某人在以a=2m/s2勻加速下降的電梯中最多能舉起m1=75kg的物體,則此人在地面上最多可舉起多大質(zhì)量的物體?若此人在一勻加速上升的電梯中最多能舉起m2=50kg的物體,則此電梯上升的加速度為多大?
參考答案
1、【答案】10N 不變
【解析】光滑的掛鉤相當(dāng)于一個(gè)滑輪,因?yàn)槔@過(guò)掛鉤兩端的繩子拉力相等,且兩繩子拉力的合力大小等于物體重力,方向豎直向上。所以?xún)啥卫K子與豎直方向的夾角是相等的。如右圖
關(guān)于角度α看第二個(gè)圖有
然后對(duì)照第一個(gè)圖的三角關(guān)系可以計(jì)算出每
根繩子拉力為10N
2、【答案】D
【解析】抓住關(guān)鍵點(diǎn):不管AO、BO兩繩的拉力如何變化,它們兩個(gè)力的合力一定大小等于電燈重力,方向豎直向上。這是已知合力及兩分力方向關(guān)系,求解分力的大小關(guān)系。用三角形定則方便
3、【答案】A
【解析】整體法。將4塊木塊看成一個(gè)整體,先對(duì)整體進(jìn)行受力分析
1木塊左面受豎直向上的摩擦力2mg,4木塊右面受到摩擦力為2mg
逐個(gè)分析:
分析1知因?yàn)?靜止,所以1合外力
為0。則右面必受到2對(duì)它豎直
向下摩擦力mg。
分析2知:2合外力也必須為0,
所以23間沒(méi)有摩擦力。
4、【答案】A
5、【答案】60kg 2m/s2
【解析】對(duì)物體進(jìn)行受力分析:如右圖
人的最大舉力F是不變的,物體具有豎直
向下的加速度a=2m/s2有
第二次物體質(zhì)量為50kg ,人的舉力仍為600N,則人的舉力大于物體重力,物體合外力向上,加速度
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