高中物理必修Ⅰ人教新课标4.7用牛顿运动定律解决问题（二）同步课件（30张PPT）

(共30张PPT)
7
牛顿定律解决问题(2)
物体的平衡
平衡状态
一个物体在共点力作用力下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。
静止
匀速直线运动
平衡条件
a
=
0
匀速直线运动
静止
Δv
=
0
F合
=
ma
F合
=
0
共点力平衡问题
重力分别为G1和G2的滑块A、B，由绕过定滑轮的细绳相连后，叠放在水平桌面上，如图所示。已知A、B间的摩擦系数为μ1，B与桌面间的摩擦系数为μ2。问：
①
至少要用多大的水平力F才能拉动A?
②
如果F作有在B上，则至少要用多大的力才
能拉动B?
简单应用
1
共点力平衡问题
简单应用
1
如图所示，质量分别为m和M的两物体P和Q叠放在倾角为θ的斜面上，P、Q之间的动摩擦因数为μ1，Q与斜面间的动摩擦因数为μ2。当它们从静止开始沿斜面滑下时，两物体始终保持相对静止，则物体P受到的摩擦力大小为
A．0
（
）
B．μ1mgcosθ
C．μ2mgcosθ
D．(μ1+μ2)mgcosθ
θ
Q
P
C
共点力平衡问题
正交分解解平衡问题
2
F合
=
0
→
Fx合
=
0、Fy合
=
0
如图所示，OA为遵从胡克定律的弹性轻绳，其一端固定于天花板上的O点，另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块A相连。当绳处于竖直位置时，滑块A对地面有压力作用。B为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度。现有一水平力F作用于A，使A向右缓慢地沿直线运动，则在运动过程中
（
）
A．水平拉力F保持不变
B．地面对A的摩擦力保持不变
C．地面对A的摩擦力变小
D．地面对A的支持力保持不变
F
O
B
A
BD
共点力平衡问题
正交分解解平衡问题
2
如图，用与竖直方向成300角的力
F
将重为
10N
的物体推靠在竖直墙上，物体与墙的动摩擦因数μ
=
0.2，求当物体沿着墙匀速滑动时，推力
F
的大小是多少？
F
300
10.3N或13.1N
共点力平衡问题
三力平衡问题
3
（1）物体在三个共点力的作用下处于平衡
状态，则这三个力中的任意两个力的
合力与第三个等大反向共线
如图所示，一个半径为R，重为G的圆球，被长度为l的细绳挂在竖直光滑墙上，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？
·
共点力平衡问题
若已知细绳AO、BO能承受的最大拉力分别为
100N和150N，α
=
30°，β
=
60°。若要绳
不断，C端下方悬挂的重物的最大重力为多少？
α
β
A
B
C
共点力平衡问题
（2）物体在三个力作用下处于平衡状态，若
这三个力如果不平行，则这三个力必是
共点力。
如图所示，质量分布不均匀的细棒AB，用轻绳悬挂在下处于平衡状态，已知AB处于水平状态，且BC、AC与水平天花板的夹角分别为α
=
30°，β
=
60°，试求细棒重心位置距离A的距离是棒长的多少倍。
C
A
B
α
β
共点力平衡问题
重
G
的均匀绳两端悬于水平天花板上的
A、B
两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成α角。求绳的A
端所受拉力
F1
和绳中点C
处的张力F2。
B
F1
F2
C
α
A
共点力平衡问题
（3）利用相似三角形求解三力平衡问题：物体
受到三个共点力平衡时，表示物体所受力
的三个力的图示构成封闭三角形，这个三
角形往往会与某些几何三角形相似，运用
相似三角形的比例关系可以方便地解决一
些问题。
如图所示，光滑半球形物体固定在水平面上，它的正上方有一个光滑定滑轮，放在半球上的光滑小球（可视为质点）用细绳连接，并绕过定滑轮，当某人用力F
缓慢拉动细绳时，小球所受到半球支持力为FN，则FN，F
的变化情况是
（
）
A．都变大
B．FN不变，F变小
C．都变小
D．FN变小，F不变
m
F
R
B
如图所示，绳与杆均轻质，承受弹力的最大值一定，A端用铰链固定，滑轮在A点正上方（滑轮大小及摩擦均可不计），B端吊一重物。现施拉力F将B缓慢上拉（均未断），在AB杆达到竖直前（
）
A．绳子越来越容易断
B．绳子越来越不容易断
C．AB杆越来越容易断
D．AB杆越来越不容易断
F
A
B
B
（4）动态平衡问题：物体在平衡力的作用下发
生渐变过程，渐变过程中每个位置都视为
平衡状态，根据平衡条件进行相关判断。
共点力平衡问题
如图所示，保持θ不变，将B点向上移，则BO绳的拉力的变化情况是
（
）
A．逐渐减小
B．逐渐增大
C．先减小后增大
D．先增大后减小
A
B
O
C
重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化？
F1
F2
G
共点力平衡问题
（5）整体与隔离法解平衡问题：当系统有多个
物体时，选取研究对象一般先整体考虑，
若不能解答问题时，再隔离考虑。
如图所示，三角形劈块放在粗糙的水平面上，劈块上放一个质量为m的物块，物块沿劈面匀速向下滑动，在这个过程中劈块始终处于静止状态，则粗糙水平面对三角形劈块
（
）
A．有摩擦力作用，方向向左
B．有摩擦力作用，方向向右
C．没有摩擦力作用
D．条件不足，无法判定
用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示，今对小球a持续施加一个向左偏下30?的恒力，同时对小球b持续施加一个向右偏上30?的同样大小的恒力，最终达到平衡状态的图可能是
（
）
A
B
C
D
a
b
（6）合力大小的范围的确定方法
共点力平衡问题
n
个力F1、F2、F3、……、Fn
合力的最大值：
方向相同时
Fmax=
F1
+
F2
+
F3
+
……
+
Fn
（是指各个力的大小之和）
合力的最小值：
若n个力F1、F2、F3、……、Fn中的最大力Fm大于
Fi，则它们合力的最小值是（Fm
—
Fi）
若n个力F1、F2、F3、……、Fn中的最大力Fm小于
Fi
则它们合力的最小值是0。
四个共点力的大小分别为2N、3N、4N、6N，它们的合力最大值为
N，它们的合力最小值为
N。
四个共点力的大小分别为2N、3N、4N、12N，它们的合力最大值为
N，它们的合力最小值为
N。
3
15
0
21
共点力平衡问题
（7）平衡物体的临界问题：物理系统由于某
些原因而发生突变时所处的状态，叫临
界状态。临界状态也可理解为“恰好出
现”和“恰好不出现”某种现象的状态。
平衡物体的临界问题的求解方法一般是
采用假设推理法，即先假设怎样，然后
再根据平衡条件及有关知识列方程求解。
如图所示，物体的质量为2kg，两根轻绳AB和AC的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ
=
600的拉力F，若要使两绳都能伸直，求拉力F的大小范围。
A
B
C
F
θ
θ
如图所示，物体A质量为2kg，与斜面间摩擦因数为0.4，斜面倾角θ
=
37°。若要使A在斜面上静止，物体B质量的范围是多少？
共点力平衡问题
（8）平衡问题的联结点的“死”与“活”
如图所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体，平衡时，问：
①
绳中的张力T为多少??
②
A点向上移动少许，重新
平衡后，绳与水平面夹角，
绳中张力如何变化??
A
B
θ
C
O
A
B
如图所示，质量为m的物体用细绳OC悬挂在支架上的O点，轻杆OB可绕B点转动，AO与轻杆夹角为θ，求细绳OA中张力T大小和轻杆OB受力FN大小。
若O端用轻质光滑滑轮联结,
轻绳通过滑轮与重物相连，
物体质量为m
=
10kg,θ
=300，则滑轮受到的压力为
____N。
超重与失重
生活实例
升降机以0.5m/s2的加速度匀加速上升，站在升降机里的测力计上的人的质量为m
=
60kg，则测力计的示数是多少？
mg
FN
FN′
a
牛顿第二定律：
FN
－
mg
=
ma
FN
=
m(g
+
a)
=
630
N
牛顿第三定律：
FN
′=
－
FN
FN
′=
630N
方向竖直向下
测力计示数630N
测力计示数
>
人的重力
超重现象
超重与失重
超重与失重
生活实例
升降机以0.5m/s2的加速度匀减速上升，站在升降机里的测力计上的人的质量为m
=
60kg，则测力计的示数是多少？
mg
a
减速
FN′
FN
牛顿第二定律：
mg
－
FN
=
ma
FN
=
m(g
－
a)
=
570N
牛顿第三定律：
FN
′=
－
FN
FN
′=
570
N
方向竖直向下
测力计示数570N
测力计示数
<
人的重力
失重现象
超重与失重
几个概念
视重
物体对悬线拉力或对支持面的压力值
——
测量工具的读数
实重
物体实际受到的重力值，G
=
mg
超重
视重
>
实重的现象
失重
完全失重
视重
<
实重的现象
视重
=
0
的现象
超重与失重
归纳与总结
F
mg
F′
加速度
方向
运动方式
视重实重
现象
加速上升
减速上升
加速下降
减速下降
向上
向上
向下
向下
>
>
<
<
超重
超重
失重
失重
加速度向上时，出现超重现象
加速度向下时，出现失重现象
超重失重两纷纷，拉力支持定乾坤；
重力长存无变故，超失须看加速度。
超重与失重
体验
瓶中的水会流出吗?
启示：
透过现象看本质