人教版高中物理必修一用牛顿运动定律解决问题2教案.docx
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人教版高中物理必修一用牛顿运动定律解决问题2教案
基础夯实
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，物体处于平衡状态
答案：
C
解析：
本题考查对平衡状态的判断。
处于平衡状态的物体，从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态，从受力上来看，物体所受合力为零。
某一时刻速度为零的物体，受力不一定为零，故不一定处于平衡状态，A错；物体相对于另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故B错；C选项符合平衡条件的判断，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合力不为零，故不是平衡状态，D错。
2．（石家庄市11～12学年高一上学期期末）如图所示，质量为50kg的小红同学站在升降机中的磅秤上，某一时刻她发现磅秤的示数为40kg，则在该时刻升降机可能
是以下列哪种方式运动（ ）
A．匀速上升 B．加速上升
C．减速上升 D．加速下降
答案：
CD
解析：
小红同学处于失重状态，必有向下的加速度，即减速上升或加速下降，故C、D选项正确。
3.
如右图所示，一个盛水的容器底部有一小孔。
静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述运动中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（ ）
A．容器自由下落时，小孔向下漏水
B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
答案：
D
解析：
将容器抛出后，容器和容器中的水处于完全失重状态，液面下任何一点的压强都等于0，小孔不会向下漏水。
4．（2013·试题调研）如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g。
若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为（ ）
A.
B.
C.
mgtanαD.
mgcotα
答案：
A
解析：
石块受力如图所示，由对称性可知两侧面所受弹力相等，设为FN，由三力平衡可知四边形OABC为菱形，故ΔODC为直角三角形，且∠OCD为α，则由
mg＝FNsinα可得FN＝
，故A正确。
5．人们受飞鸟在空中飞翔的启发发明了飞机，飞鸟扇动翅膀获得向上的举力表示为F＝kSv2，式中S为翅膀的面积，v为飞鸟的飞行速度，k为比例常量，一个质量为0.1kg，翅膀面积为S的燕子，其最小的飞行速度为10m/s，假设飞机飞行时获得向上的举力与飞鸟飞行时获得的举力有同样的规律，一架质量为3600kg的飞机，机翼的面积为燕子翅膀面积的1000倍，那么此飞机起飞离地时的最小速度为多大？
答案：
60m/s
解析：
对于飞鸟来说，由平衡条件可知：
飞鸟获得向上举力应等于自身的重力，即F＝kSv2＝mg①
同理，对于飞机来说，设起飞时的最小速度为v′，则：
F′＝kS′v′2＝Mg②
联立①②得：
＝
，代入数据可求得v′＝60m/s。
6．有一小甲虫，在半径为r的半球碗中向上爬，设虫足与碗壁间的动摩擦因数为μ＝0.75。
试问它能爬到的最高点离碗底多高？
答案：
0.2r
解析：
如图所示，Ff＝μmgcosθ①
由受力平衡知Ff＝mgsinθ②
由①②式解得θ＝37°
∴离地面高度h＝r－rcos37°＝0.2r
7．某人在地面上最多能举起60kg的重物，当此人站在以5m/s2的加速度加速上升的升降机中，最多能举起多重的物体。
（g取10m/s2）
答案：
40kg
解析：
当人在地面上举起杠铃时，对杠铃分析，由牛顿第二定律得
F－mg＝0
在升降机内举起杠铃时，由于升降机具有竖直向上的加速度，故杠铃也具有相同的竖直向上的加速度，而人对外提供的最大力是不变的，对杠铃由牛顿第二定律得
F－m′g＝m′a
所以，在加速上升的升降机内，人能举起的杠铃的最大质量为40kg。
能力提升
1．2009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，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：
D
解析：
三种情况下，航天飞机都处于平衡状态，客机给航天飞机的支持力都等于航天飞机的重力，所以三种情况客机对航天飞机的支持力一样大。
本题选D项。
2．（2012·济南六校联考）
人在平地上静止站立时，受到的支撑力等于人的重力。
做原地纵跳时，在快速下蹲和蹬伸的过程中，人体受到的支撑力发生变化（如图，G为重力，F为支撑力）。
下列曲线能正确反映该变化的是（ ）
答案：
D
解析：
人从静止站立快速下蹲，有向下的加速度，处于失重状态，FG，当速度最大到腾空之前，重力大于支撑力，腾空后，支撑力为零。
D选项正确。
3．如图所示，一端可绕O点自由转动的长木板上方放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢转动，则在物块相对于木板滑动前
（ ）
A．物块对木板的压力不变
B．物块所受的合力不变
C．物块对木板的作用力减小
D．物块受到的静摩擦力增大
答案：
BD
解析：
木板沿顺时针方向缓慢转动，木板与水平面的夹角增大，物块相对于木板滑动前物块处于平衡状态，由平衡条件可知，物块所受的合力为零，即物块所受的合力保持不变，B正确；对物块受力分析如图所示，则：
沿板方向：
Ff＝mgsinθ
垂直板方向：
FN＝mgcosθ
所以D正确，A错误。
木板对物块的作用力（支持力、摩擦力的合力）与重力等大反向，C错误。
4．在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力的传感器相连，当电梯从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其受的压力与时间的关系图象，如图所示，则（ ）
A．电梯启动阶段约经历了2.5s的加速上升过程
B．电梯在启动阶段约经历了4s加速上升过程
C．电梯的最大加速度约为6.7m/s2
D．电梯的最大加速度约为16.7m/s2
答案：
BC
解析：
由图可看出：
电梯在0～4s加速上升，4～18s匀速上升，18～22s减速上升，所以A错，B对；最大加速度a＝
＝
m/s2＝6.7m/s2，故C对D错。
5.
如图所示，两个完全相同的球，重力大小为G，两球与水平地面间的摩擦因数都为μ，一根轻绳两端固定在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为α。
问当F至少为多大时，两球将会发生滑动。
答案：
解析：
该题应采用整体和隔离相结合的方法。
设绳子拉力为T，选其中某一个球为研究对象，球发生滑动的临界条件是：
Tsin
＝μN①
又因为 Tcos
＝
②
取整体为研究对象，由平衡条件得：
F＋2N＝2G③
由式①、式②、式③联立解得：
F＝
6.
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θ＝37°时（如图），滑板做匀速直线运动，相应的k＝54kg/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/s
解析：
（1）以滑板和运动员为研究对象，其受力如图所示
由共点力平衡条件可得
FNcosθ＝mg①
FNsinθ＝F②
由①、②联立，得
F＝810N
（2）FN＝mg/cosθ
FN＝kv2
得v＝
＝5m/s
7．为了使航天员能适应在失重环境下的工作和生活，国家航天局组织对航天员进行失重训练时需要创造出一种失重环境。
航天员乘坐在总质量m＝5×104kg的训练飞机上，飞机以200m/s的速度沿30°倾角匀速爬升到7000m高空时向上拉起，沿竖直方向以v0＝200m/s的初速度向上做匀减速直线运动，匀减速的加速度大小为g。
当飞机到最高点后立即掉头向下，沿竖直方向以加速度g做加速运动，在这段时间内创造出完全失重的环境。
当飞机离地2000m高时，为了安全必须拉起，之后又可一次次重复为航天员提供失重训练。
每次
飞机速度达到350m/s后必须终止失重训练（否则飞机可能失控）。
求：
飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间。
（整个运动空间重力加速度g的大小均为10m/s2）
答案：
55s
解析：
上升时间t上＝
＝20s
上升高度h上＝
＝2000m
竖直下落当速度达到350m/s时，下落高度h下＝
＝6125m
此时离地高度Δh＝h＋h上－h下＝7000m＋2000m－6125m＝2875m>2000m
所以t下＝
＝35s
飞机一次上下为航天员创造的完全失重时间为
t＝t上＋t下＝20s＋35s＝55s
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