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《用牛顿运动定律解决问题〔二〕》课件2
* * 同一点 同一点 延长线 共点力 静止 匀速 直线运动 F合=0 合力 等于0 大于 向上 小于 完全失重 向下 初速度为零 重力 正比 相同 恒定 理想化 图 1 思路点拨 答案 B D 图 2 答案 A 图 3 答案 BD 图 4 答案 见解析 答案 CD 答案 (1)600 N (2)780 N (3)360 N D 图 5 D 图 6 BC B D 图 7 答案 D
第7节 用牛顿运动定律解决问题(二)
目标导读 1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念,能推导出共点力作用下物体的平衡条件.2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题.3.通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质.4.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤.
预习梳理
1.共点力
如果一个物体受到两个或更多个力的作用,有些情况下这些力共同作用在上.或者虽不作用在上,但它们的交于一点,这样的一组力叫做.
2.共点力的平衡
(1)平衡状态:物体在力的作用下保持或的状态.
(2)共点力作用下物体的平衡条件:物体所受的,即.
3.超重和失重
(1)超重
①定义: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.
②产生条件:物体具有的加速度.
(2)失重(完全失重)①定义: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.物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象叫.
②产生条件:物体具有的加速度.a=g时,对应完全失重.
探究归纳
一、共点力平衡条件的理解
典例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
(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.
解析
针对练习1 共点的五个力平衡,则下列说法中不正确的是( )
A.其中四个力的合力与第五个力等大反向
B.其中三个力的合力与其余的两个力的合力等大反向
C.五个力合力为零
D.撤去其中的三个力,物体一定不平衡
解析 五个共点力平衡,则五个力合力为零,选项A、B、C正确.撤去其中三个力,剩余两力,有可能合力仍为零,则D项错误.
二、力的合成法与分析法处理平衡问题
三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,如图2所示,其中OB是水平的,A端、B端固定.若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳( )
A.必定是OA
B.必定是OB
C.必定是OC
D.可能是OB,也可能是OC
解析 解法一 运用力的分解法.OC中的拉力等于重物的重力,将此力按力的作用效果可分解为如图甲所示的两个分力F1和F2,它们分别等于OB、OA中的拉力,由几何关系可知三段绳中的OA的拉力最大.故逐渐增加重物的质量时,最先断的绳是OA.
解法二 运用力的合成法.作结点O的受力图,设绳OA、OB的拉力分别为FA、FB,它们的合力为F,由于结点O质量不计,所以它受到的力F与重物重力大小相等,方向相反.如图乙所示,从作出的平行四边形可知:OA绳中张力最大,若逐渐增加重物质量,则OA首先达到最大拉力,故最先断的绳必是OA.
针对练习2 如图3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
解析 在绳OA的连接点A向上移动
的过程中,结点O始终处于平衡状态.
取结点O为研究对象,受力情况如右
图所示,图中F1、F2、F3分别是绳
OA、绳OB、电线对结点O的拉力,F3′
是F1和F2的合力,且F3′=F3.在A点向上移动的过程中,F3的大小和方向都保持不变,F2的方向保持不变.由右图可知,当绳OA垂直于OB时,绳OA的拉力最小,所以绳OA的拉力先减小后增大,绳OB的拉力逐渐减小.正确选项为B、D.
三、应用图解法处理平衡问题
典例3 半圆形支架BAD,两细绳OA和OB结于圆心O,下面悬重为G的物体,使OA绳固定不动,将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中,分析OA绳和OB绳所受力的大小如何变化?
思路点拨 (1)研究对象可以是某个物体,也可以是某个系统,还可以是某一点.
(2)动态平衡的分析方法(略).
解析 因为绳结点O受重物的拉力FT,
所以才使OA绳和OB绳受力,因此将
拉力FT分解为FTA、FTB(如图所示).
OA绳固定,则FTA的方向不变,在OB
向上靠近OC的过程中,在B1、B2、B3
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