秋物理人教版必修一课时作业 第四章 牛顿运动定律 第7节.docx

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秋物理人教版必修一课时作业第四章牛顿运动定律第7节

第7节　用牛顿运动定律解决问题

（二）

1．一个物体在力的作用下，如果保持________状态或者__________________状态，我们就说这个物体处于平衡状态．共点力作用下物体的平衡条件是____________．其数学表达式为F合＝____或

，其中Fx合为物体在x轴方向上所受的合外力，Fy合为物体在y轴方向上所受的合外力．

2．超重：

当物体具有______的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬线的拉力）______物体所受的______的现象称为超重______．

由此可知：

产生超重现象的条件是物体具有______的加速度，它与物体运动速度的大小和方向______．超重包括__________和__________两种情况．

3．失重：

当物体具有________的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）________物体所受的______的现象，称为失重现象．

由此可知：

产生失重现象的条件是物体具有______的加速度，它与物体运动速度的大小和方向______．失重现象包括__________和__________两种情况．

4．完全失重：

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于____的状态，叫做完全失重状态．

产生完全失重现象的条件：

当物体竖直向下的加速度等于______________时，就产生完全失重现象．

5．自由落体从受力的角度看，只受大小、方向都不变的______，故自由落体的加速度大小、方向也是______的；从运动的角度看，是初速度为零、竖直向下的______直线运动．

6．一物体放在粗糙的水平面上，质量m＝5kg，物体与水平面间的动摩擦因数为μ＝0.3，当用水平力F作用在物体上时，物体恰好做匀速直线运动，则力F应为多少？

7．以下关于超重与失重的说法正确的是（　　）

A．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

B．在超重现象中，物体的重力是增大的

C．处于完全失重状态的物体，其重力一定为零

D．如果物体处于失重状态，它必然有向下的加速度

【概念规律练】

知识点一　共点力作用下物体的平衡

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．一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．物体做匀加速直线运动时，物体处于平衡状态

2.

图1

如图1所示，物块在力F作用下向右沿水平方向匀速运动，则物块所受的摩擦力Ff与拉力F的合力方向应该是（　　）

A．水平向右B．竖直向上

C．向右偏上D．向左偏上

3.

图2

如图2所示，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面向上做匀速运动，试求水平力的大小．

知识点二　超重和失重现象

4．游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉．下列描述正确的是（　　）

A．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态

B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态

C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态

D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态

5.

图3

某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490N．他将弹簧测力计移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内弹簧测力计的示数如图3所示，电梯运行的v－t图可能是下图中的（取电梯向上运动的方向为正）（　　）

6．质量为60kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？

（g取10m/s2）

（1）升降机匀速上升；

（2）升降机以3m/s2的加速度加速上升；

（3）升降机以4m/s2的加速度加速下降．

知识点三　竖直上抛运动中的失重现象

7.

图4

如图4所示，A、B两物块叠放在一起，当把A、B两物块同时竖直向上抛出时（不计空气阻力），则（　　）

A．A的加速度小于g

B．B的加速度大于g

C．A、B的加速度均为g

D．A、B间的弹力为零

【方法技巧练】

一、应用图解法处理平衡问题

8.

图5

如图5所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点位置和OB绳的位置不变，则在A点向上移动的过程中（　　）

A．绳OB的拉力逐渐增大

B．绳OB的拉力逐渐减小

C．绳OA的拉力先增大后减小

D．绳OA的拉力先减小后增大

二、应用合成法和正交分解法处理平衡问题

9.

图6

在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图6所示．仪器中一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球．无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大，通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力，那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？

（试用合成法和正交分解法两种方法求解）

1．大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组力中，可能使小球处于平衡状态的一组是（　　）

A．2N,3N,6NB．1N,4N,6N

C．35N,15N,25ND．5N,15N,25N

2．在完全失重的状态下，下列物理仪器还能使用的是（　　）

A．天平B．水银气压计

C．电流表D．弹簧测力计

3．下列说法中正确的是（　　）

A．失重就是物体的重力减小了

B．运动的物体惯性小，静止的物体惯性大

C．不论超重、失重或完全失重，物体所受重力是不变的

D．做实验时，给电磁打点计时器提供交流电源或直流电源，它都能正常工作

4．跳水运动员从10m跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程以下说法正确的有（　　）

A．上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态

B．上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态

C．上升过程和下落过程均处于超重状态

D．上升过程和下落过程均处于完全失重状态

5．某实验小组，利用DIS系统观察超重和失重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20N的物块，如图7甲所示，实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示．以下根据图象分析得出的结论中正确的是（　　）

图7

A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态

B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态

C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速上升，再减速向上，最后停在高楼层

D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层

6.

图8

姚明成为了NBA一流中锋，给中国人争得了荣誉和尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动．姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程，如图8所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是（设蹬地的力为恒力）（　　）

A．两过程中姚明都处在超重状态

B．两过程中姚明都处在失重状态

C．前过程为超重，后过程不超重也不失重

D．前过程为超重，后过程为完全失重

7.

图9

光滑小球放在两板间，如图9所示，当OA绕O点转动使θ变小时，两板对球的压力FA和FB的变化为（　　）

A．FA变大，FB不变

B．FA和FB都变大

C．FA变大，FB变小

D．FA变小，FB变大

8.

图10

如图10所示，一个重为G的物体放在粗糙水平面上，它与水平面的动摩擦因数为μ，若对物体施加一个与水平面成θ角的力F，使物体做匀速直线运动，则下列说法中不正确的是（　　）

A．物体所受摩擦力与拉力的合力方向竖直向上

B．物体所受的重力、支持力、摩擦力的合力与F等大反向

C．物体所受的重力、摩擦力、支持力的合力等于Fcosθ

D．物体所受摩擦力的大小等于Fcosθ，也等于μ（G－Fsinθ）

9.

图11

用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°，如图11所示．则物体所受摩擦力（　　）

A．等于零

B．大小为

mg，方向沿斜面向下

C．大小为

mg，方向沿斜面向上

D．大小为mg，方向沿斜面向上

题　号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

答　案

10.质量m＝2kg的木块放在水平木板上，在F1＝4N的水平拉力作用下恰好能沿水平面匀速滑行，如图12甲所示则木块与木板之间的动摩擦因数为多少？

若将木板垫成倾角为α＝37°斜面（如图乙所示），要使木块仍能沿斜面匀速向上滑行，则沿平行于斜面向上的拉力F2应多大？

（已知cos37°＝0.8，sin37°＝0.6，g＝10N/kg）

图12

11.

图13

如图13所示，一轻弹簧AB原长为35cm，现A端固定于一个放在倾角为30°的斜面、重50N的物体上，手执B端，使弹簧与斜面平行．当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，弹簧长变为40cm；当匀速上滑时，弹簧长变为50cm.求：

（1）弹簧的劲度系数k；

（2）物体跟斜面间的动摩擦因数μ.

第7节　用牛顿运动定律解决问题

（二）

课前预习练

1．静止　匀速直线运动　合力为零　0　0　0

2．向上　大于　重力　现象　向上　无关　加速上升　减速下降

3．向下　小于　重力　向下　无关　加速下降　减速上升

4．0　重力加速度

5．重力　恒定　匀加速

6．15N

解析　F＝μmg＝0.3×5×10N＝15N.

7．D

课堂探究练

1．C

2．B　[

对物块进行受力分析如右图所示，除F与Ff外，它还受竖直向下的重力G及竖直向上的支持力FN，物块匀速运动，处于平衡状态，合力为零．由于重力G和支持力FN在竖直方向上，将重力和支持力等效成一个竖直向下的力，四力平衡转化为三力平衡，则根据三力平衡的原理，F与Ff的合力必须和重力与支持力的合力等大反向，所以沿竖直方向向上．故B正确．]

点评　

（1）三力平衡的特点：

任意两个力的合力必和第三个力等大反向．

（2）n个力共点平衡最终可以等效成二力平衡．

3.

mg

解析　

以质量为m的物体为研究对象，它做匀速运动处于平衡状态．对研究对象进行受力分析，该物体受四个力作用，分别是重力mg、斜面的摩擦力Ff、斜面的支持力FN、水平力F，受力图如图所示．

对于这类题我们往往采用正交分解法，按图所示方法建立平面直角坐标系，根据平衡条件建立平衡方程为

Fcosα－mgsinα－Ff＝0，FN－mgcosα－Fsinα＝0，

Ff＝μFN.

联立以上三个方程，可得F＝

mg.

4．BC

5．AD　[在t0～t1时间段内，人失重，应向上减速或向下加速，B、C错；t1～t2时间段内，人匀速或静止，t2～t3时间段内，人超重，应向上加速或向下减速，A、D都有可能对．]

6．

（1）600N　

（2）780N　（3）360N

解析　

人站在升降机中的体重计上，受力情况如右图所示．

（1）当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得：

F合＝FN－G＝0

所以人受到的支持力

FN＝G＝mg＝600N.

根据牛顿第三定律，人对体重计的压力的大小就等于体重计的示数，即600N.

（2）当升降机以3m/s2的加速度加速上升时，

由牛顿第二定律得FN－G＝ma，

FN＝G＋ma＝m（g＋a）＝780N，

由牛顿第三定律得，此时体