高中物理 第四章 牛顿运动定律（第6课时）用牛顿运动定律解决问题（二）教师用书 新人教版必修1-新人教版高一必修1物理教案VIP免费

第6课时用牛顿运动定律解决问题(二)研究学考·明确要求]知识内容共点力平衡条件及应用考试要求必考加试cc超重与失重b基本要求1.知道物体处于平衡状态的运动学特征。2．知道共点力的平衡条件，会用正交分解法解决共点力作用下的平衡问题。3．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。发展要求能根据加速度的方向，判别物体的超重和失重现象。说明1.只要求解决同一平面内的共点力平衡问题。2．不要求用正弦定理、余弦定理、相似三角形对应边成比例等方法求解共点力的平衡问题。基础梳理]1．两种平衡情形(1)物体在共点力作用下处于静止状态。(2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。2．两种平衡条件的表达式(1)F合＝0。(2)其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力。3．由平衡条件得出的三个结论4．处理静态平衡问题常用的三种方法方法内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件思考速度等于零时，物体一定处于平衡状态吗？答案不一定。平衡状态表现为速度始终不变，当物体某一瞬间的速度为零时，但速度要发生变化，即加速度不为零时，就不是平衡状态。典例精析]【例1】在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B，如图1所示。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力的大小。图1解析取足球为研究对象，它共受到三个力的作用：重力G＝mg，方向竖直向下；墙壁的支持力F1，方向水平向左；悬绳的拉力F2，方向沿绳的方向。这三个力一定是共点力，重力的作用点在球心，支持力F1沿球的半径方向。G和F1的作用线必交于球心，则F2的作用线必过球心。既然是三力平衡，可以根据任意两力的合力与第三个力等大、反向求解，也可用正交分解法求解。解法1：合成法取足球为研究对象，它受重力G＝mg、墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个共点力作用而平衡，由共点力平衡的条件可知，F1和F2的合力F与G大小相等、方向相反，即F＝G，如图甲所示。由力的平行四边形可求得：F1＝Ftanα＝mgtanα，F2＝＝。甲乙解法2：分解法取足球为研究对象，如图乙所示，将重力G分解为F1′和F2′，由共点力平衡条件可知，F1与F1′的合力必为零，F2与F2′的合力也为零。则F1＝F1′＝mgtanα，F2＝F2′＝。丙解法3：正交分解法取足球为研究对象，如图丙所示，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，将F2分别沿x轴和y轴方向进行分解。由平衡条件可知，在x轴和y轴方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零，即Fx合＝F2sinα－F1＝0①Fy合＝F2cosα－G＝0②由②式解得F2＝＝代入①式得F1＝F2sinα＝mgtanα。答案mgtanθ技巧点拨]解决平衡问题的基本思路即学即练1．如图2所示，电灯的重力为20N，绳AO与天花板间的夹角为45°，绳BO水平，求绳AO、BO所受的拉力的大小。图2解析解法一力的合成法O点受三个力作用处于平衡状态，如图甲所示，可得出FA与FB的合力F合方向竖直向上，大小等于FC。甲由三角函数关系可得出F合＝FC＝G灯＝FAsin45°FB＝FAcos45°解得FA＝20N，FB＝20N由牛顿第三定律知，绳AO、BO所受的拉力分别为20N、20N。乙解法二正交分解法如图乙所示，将FA进行正交分解，根据物体的平衡条件知FAsin45°＝FCFAcos45°＝FB后面的分析同解法一答案20N20N典例精析]【例2】如图3所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为FN2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中()图3A．FN1始终减小，FN2始终增大B．FN1始终减小，FN2始终减小C．FN1先增大后减小，FN2始终减小D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大解析方法一解析法：如图甲所示，因为FN1＝，FN2＝FN2′＝，随θ逐渐增大到90°，tanθ、sinθ都增大，FN1、FN2都逐渐...