高中物理人教版 (新课标)必修17 用牛顿定律解决问题（二）学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修17 用牛顿定律解决问题（二）学案，共5页。学案主要包含了学习要求，自主学习，理解升华，例题剖析，巩固练习，课后作业，学习后记等内容，欢迎下载使用。

班级___________簇号__________姓名________________ 学号______________
【学习要求】
【自主学习】
【理解升华】
1对超重和失重的理解应注意以下几点：
（1）重力是由于地球对物体的吸引而产生的，大小为G=mg.只要物体所在的位置的重力加速度一定，物体所受的重力就一定.因此，“超重”并不意味着重力增加，“失重”也不代表重力减小，“完全失重”也不是说物体的重力完全消失了.超重和失重仅仅是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生变化.其实物体的重力依然存在，且并不发生变化.
（2）加速度的方向决定发生“超重”还是“失重”，与物体的速度方向大小无关.用牛顿运动定律分析实验现象时，我们并没有重点考虑物体的速度方向，而是着重把握物体加速度方向.当物体有向上加速度时超重，有向下加速度时失重，超重、失重与物体的运动方向无必然的关系.
（3）当质量为m的物体具有向上的加速度a时，它超重大小为ma；当它具有向下加速度a时，它失重大小为ma.
（4）在完全失重状态下（a=g）平时一切由重力产生或与重力有关的物理现象均消失.如物体在液体中不受浮力，天平无法测量物体的质量等.
2.竖直上抛运动
将物体以一定的初速度竖直向上抛出，只在重力作用下的运动叫做竖直上抛运动
由于在运动中只受重力作用，由牛顿第二定律可知，其加速度始终为重力加速度g，但由于初速度方向和加速度方向相反，所以竖直上抛运动是匀减速直线运动.
①上升阶段，加速度与速度方向相反，做匀减速直线运动；下降阶段做自由落体运动.
②在最高点时速度v=0，但加速度仍为g.
③具有一定的对称性：a.在某两点之间运动时，上升过程用的时间与下落过程所用的时间相等，即时间对称；b.上升过程中通过某位置时的速度与下落时通过该位置时的速度等大、反向，即速度大小对称.
【例题剖析】
应用点一：共点力平衡问题
例1：在固定的斜面上有一质量为m=2 kg的物体，如图4－7－1所示，当用水平力F= 20 N推物体时，物体沿斜面匀速上升，若α=30°，求物体与斜面间的动摩擦因数.（g取10 m/s2）
应用点二：对超重、失重的理解
例2：质量为60 kg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10 m/s2）
（1）升降机匀速上升；
（2）升降机以3 m/s2的加速度加速上升；
（3）升降机以4 m/s2的加速度加速下降；
（4）升降机以重力加速度g加速下降.
点评：当物体处于超重、失重状态时，其本身的重力mg保持不变，物体所受支持物的支持力或所受悬挂物的拉力的大小可根据牛顿第二定律计算，再根据牛顿第三定律可知物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力的大小.大于重力即为超重，小于重力即为失重，等于零即为完全失重.
拓展练习：质量为m的物体放置在升降机内的台秤上，升降机以加速度a在竖直方向上做匀变速直线运动.若物体处于失重状态，则（ ）
A.升降机加速度方向竖直向下B.台秤示数减小ma
C.升降机一定向上运动D.升降机一定做加速运动
应用点三：竖直上抛运动
例3：气球下悬挂一重物，气球和重物均以速度v0=10 m/s匀速上升，当到达离地高为h=175 m处时悬挂重物的绳子突然断裂，求重物经多长时间落到地面？落地时的速度多大？（空气阻力不计，取g=10 m/s2）
点评：处理竖直上抛运动，有两种方法：一是分段处理法，即分为上升和下落两个过程.二是全过程处理法，将整个过程看作是加速度为g的匀减速直线运动，其位移公式为x=v0t－gt2，速度公式为v=v0－gt，但要注意位移x和速度v的正负.
【巩固练习】
1.关于超重和失重，下列说法正确的是（ ）
A.超重就是物体受的重力增大了B.失重就是物体受的重力减小了
C.完全失重就是物体一点重力都不受了D.不论超重或失重，物体所受重力是不变的
2.质量为m的人站在升降机中，若升降机运动时加速度的大小为a，升降机底板对人的支持力FN=mg+ma，则可能的情况（ ）
A.升降机以加速度a向下加速运动B.升降机以加速度a向上加速运动
C.升降机向上运动中，以加速度a制动D.升降机向下运动中，以加速度a制动
3.涑北中学208班某同学站在台秤上，在她突然向下蹲的过程中，台秤的示数变化情况是
A.先变大后变小，最后等于他的重力B.先变小后变大，最后等于他的重力
C.变大，最后等于他的重力D.变小，最后等于他的重力
4.（2005年高考全国卷）一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g，g为重力加速度.人对电梯底部的压力为（ ）
A.mgB.2mgC.mgD.mg
5.在静止的升降机中有一天平，将天平左边放物体，右边放砝码，调至平衡，则下列说法中正确的是（ ）
A.如果升降机匀加速上升，则天平右倾
B.如果升降机匀加速上升，则天平仍保持平衡
C.如果升降机匀加速下降，则天平左倾
D.如果升降机匀减速下降，则天平仍保持平衡
6.某人在a=2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75 kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50 kg的物体，则此升降机上升的加速度是多大？（g=10 m/s2）
【课后作业】1、完成巩固练习；2、完成课后作业
【学习后记】印5份第四章牛顿运动定律
学案编号：WL10010408
第7节 用牛顿运动定律解决问题（2）
例1：解析：对物体受力分析如图所示，由平衡条件得；
在y轴方向上有：FN=mgcs α+Fsin α①
在x轴方向上有：Fcs α=mgsin α+Ff②
又因为Ff=μFN③
由①②③式解得：
μ==0.27.
例2答案：（1）600 N （2）780 N （3）360 N （4）0
拓展练习：AB
例3解析：绳子断裂后，由于惯性重物不会立即下降，而是以v0为初速度做竖直上抛运动.
法一：分段处理法二：全程处理答案：7 s 60 m/s
1.D 2.BD 3.B 4.D 5.BD
6.解析：设此人在地面上的最大“举力”是F，那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大“举力”仍为F.以物体为研究对象进行受力分析，
当升降机以加速度a1=2 m/s2匀加速下降时，对物体有：
m1g－F=m1a1，即F=m1（g－a1）=75×（10－2） N=600 N.
设人在地面上最多可举起质量为m0的物体，则F=m0g，
m0= kg=60 kg.
当物体以加速度a2匀加速上升时，对物体有：
F－m2g=m2a2，
a2= m/s2=2 m/s2
所以升降机上升的加速度为2 m/s2.
答案：60 kg 2 m/s2
基本要求
1.知道物体处于平衡状态的运动学特征，能利用共点力平衡条件解决有关问题.
2.了解超重和失重现象，知道超重与失重现象中地球对物体的作用力并没有变化.
发展要求
1.会用正交分解法，解决共点力作用下的平衡问题.
2.能根据加速度的方向，判别物体的超重和失重现象.
3.会运用牛顿第二定律解释实际中的超重和失重现象.
说明
1.不要求用正弦定理、余弦定理求解共点力的平衡问题.
2.不要求运用“三个等大互成120°角的力的合力为零”这一结论解决问题.
3.不要求解决空间的共点力平衡问题.
知识梳理
自主探究
1.超重和失重
（1）物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）____________物体所受重力的现象，称为超重现象.
（2）物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）____________物体所受重力的现象，称为失重现象.
（3）条件：当物体具有____________的加速度时，物体处于超重状态；具有____________的加速度时，物体处于失重状态，当物体的加速度等于____________时物体好像完全没有了重力作用，即物体处于____________状态.
2.从动力学看自由落体运动
自由落体运动是加速度的____________和____________都不变的匀变速直线运动，加速度之所以恒定不变，是因为物体在下落过程中所受____________的大小、方向都不变.
1.物体的速度为零时一定处于平衡状态吗？为什么？
2.用弹簧秤测量物体的重力时，应在什么情况下读数？为什么？
3.物体处于超重或失重状态时，其重力是否发生变化？
4.超重和失重现象与哪个物理量密切相关？