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4-7 用牛顿运动定用牛顿运动定律解决问题（二）律解决问题（二）11 1、共点力的平衡条件、共点力的平衡条件什么是平衡状态？什么是平衡状态？共点力作用下物体的平衡条件共点力作用下物体的平衡条件F合合=0Fx=0Fy=0一个物体在力的作用力下，如果保持一个物体在力的作用力下，如果保持静静止止或者做或者做匀速直线运动匀速直线运动状态，我们就说状态，我们就说这个物体处于这个物体处于平衡状态平衡状态。或或物体处于物体处于平衡状态平衡状态是牛顿第二定律应用是牛顿第二定律应用的特殊情况，即的特殊情况，即a=0情况情况2F1F2GOF1GF2 物体受三个不平行外力作用而平物体受三个不平行外力作用而平衡，则这三个力的作用线必在同一平衡，则这三个力的作用线必在同一平面内且为共点力面内且为共点力。三力汇交原理：三力汇交原理：3ABCGF2F1F1xF1y水平方向：水平方向：F2F1x=F2F1COS0竖直方向：竖直方向：F1yF=F1sinG0ABCG例例1、联立解得：联立解得：F1=G/sin F2=G/tan F=Gyx4yx例例2、如图所示，质量为如图所示，质量为2kg的物体放的物体放在倾角为在倾角为30的斜面上，在一沿斜面向的斜面上，在一沿斜面向上的力上的力F=8N作用下，物体处于静止状作用下，物体处于静止状态，求物体所受摩擦力大小及方向？态，求物体所受摩擦力大小及方向？(g=10m/s2)30F30FNFF摩摩mg30mgcos300mgsin30052 2、超重和失重、超重和失重加速加速上升上升减速减速上升上升FNGFNG62 2、超重和失重、超重和失重加速加速下降下降减速减速下降下降FNGFNG7例、例、一一 个质量为个质量为5050的人，站在升降机的人，站在升降机内的地板上，求在下列各种情况下人对地内的地板上，求在下列各种情况下人对地板的压力板的压力：（g=10 m/sg=10 m/s2 2）升降机以升降机以 a=5 m/sa=5 m/s2 2的的加速度加速度匀减速下降匀减速下降；升降机以升降机以 a=5 m/sa=5 m/s2 2的的加速度加速度匀加速上升匀加速上升。mgvvaFNFN=750NGFN=750NG8超重：超重：定义：物体对支持物的定义：物体对支持物的压力压力（或对悬挂（或对悬挂物的物的拉力拉力）大于大于物体所受物体所受重力重力的现象，叫的现象，叫做做超重超重。超重产生条件：超重产生条件：具有具有向上的加速度向上的加速度a超重的两种运动情形：超重的两种运动情形：向上加速向上加速 或向下减速或向下减速2 2、超重和失重、超重和失重aavav9例、例、一一 个质量为个质量为5050的人，站在升降机的人，站在升降机内的地板上，求在下列各种情况下人对地内的地板上，求在下列各种情况下人对地板的压力板的压力：（g=10 m/sg=10 m/s2 2）升降机以升降机以 a=5 m/sa=5 m/s2 2的的加速度加速度匀加速下降匀加速下降；升降机以升降机以 a=5 m/sa=5 m/s2 2的的加速度加速度匀减速上升匀减速上升。mgavvFN=250NFN=250NFN10失重：失重：定义：物体对支持物的定义：物体对支持物的压力压力（或对悬挂（或对悬挂物的物的拉力拉力）小于小于物体所受物体所受重力重力的现象，叫的现象，叫做做失重失重。失重产生条件：失重产生条件：具有具有向下的加速度向下的加速度a失重的两种运动情形：失重的两种运动情形：向下加速或向上减速向下加速或向上减速a11物体处于物体处于超重状态或失重状态超重状态或失重状态，只是物，只是物体对支持物的体对支持物的压力压力或对悬挂物的或对悬挂物的拉力拉力（即（即视重视重）增大增大了或减少了，而地球对物体的了或减少了，而地球对物体的重力重力（即实重）（即实重）始终存在始终存在，且，且大小大小和和方向方向都都不变不变。发生超（或失）重现象发生超（或失）重现象只与只与物体的物体的加速加速度方向度方向有关，而跟有关，而跟速度速度的的大小大小和和方向方向都都无无关关。说明：说明：1213例、例、一一 个质量为个质量为5050的人，站在升降机的人，站在升降机内的地板上，求在下列各种情况下人对地内的地板上，求在下列各种情况下人对地板的压力板的压力：（g=10 m/sg=10 m/s2 2）升降机以升降机以 a=10 m/sa=10 m/s2 2的的加速度加速度匀加速下降匀加速下降；升降机以升降机以 a=10 m/sa=10 m/s2 2的的加速度加速度匀减速上升匀减速上升。mgavvFN=0NFN=0NFN14定义：物体对支持物的定义：物体对支持物的压力压力或对悬挂物或对悬挂物的的拉力为零拉力为零的现象，叫做完全失重的现象，叫做完全失重产生条件：有向下的加速度产生条件：有向下的加速度a=g常见的完全失重运动情形：常见的完全失重运动情形：自由落体、自由落体、抛体运动、人造卫星、宇宙飞船、空间站抛体运动、人造卫星、宇宙飞船、空间站完全失重状态下的特征：一切完全失重状态下的特征：一切由于重力由于重力作用而产生的物理现象都完全消失作用而产生的物理现象都完全消失，如天，如天平失效、弹簧秤不能称重、水银气压计失平失效、弹簧秤不能称重、水银气压计失效、比重计失效、摆钟停摆、浸在液体中效、比重计失效、摆钟停摆、浸在液体中的物体不再受浮力、液体是完全球形等。的物体不再受浮力、液体是完全球形等。完全失重：完全失重：15例例1、关关于于超超重重和和失失重重，下下列列说说法法正正确确的的是是（）A物物体体处处于于超超重重状状态态时时，物物体体所所受受的的重重力变大了力变大了B物物体体处处于于失失重重状状态态时时，物物体体所所受受的的重重力变小了力变小了C物物体体处处于于完完全全失失重重状状态态时时，物物体体不不受受重力的作用重力的作用D无无论论物物体体处处于于超超重重、失失重重还还是是完完全全失失重重状状态态，物物体体所所受受的的重重力力始始终终存存在在，且且大大小和方向都不变小和方向都不变D16例例2、一一举重运动员他正常能举起举重运动员他正常能举起60Kg的的重物，当他站在升降机内时，求在下列各重物，当他站在升降机内时，求在下列各种情况下他能举起质量多少的重物？（种情况下他能举起质量多少的重物？（g=10m/s2）升降机以升降机以a=5m/s2的的加速度加速度匀加速上升匀加速上升；升降机以升降机以a=5m/s2的的加速度加速度匀减速匀减速上升上升；升降机以升降机以a=5m/s2的的加速度加速度匀加速匀加速下降下降。m=40Kgm=120Kgm=120Kg173 3、从动力学看自由落体运动、从动力学看自由落体运动自由落体运动的特点是什么？自由落体运动的特点是什么？自由落体运动的受力有何特点？自由落体运动的受力有何特点？V0=0，a=g的匀加速直线运动的匀加速直线运动只受重力只受重力mg的作用的作用184 4、竖直上抛运动、竖直上抛运动定义：定义：将一物体以某一初速度将一物体以某一初速度V0竖直向竖直向上上抛出抛出，抛出的物体，抛出的物体只在重力只在重力作用的运动作用的运动性质：性质：V00，竖直向上；，竖直向上；a=g的的匀变匀变速直线运动速直线运动 v-t v-t图象图象vt0v0t1t2vtV0-V019特点：特点：vt0v0t1t2vtACC A BB 上升时间：上升时间：t升升=下落时间：下落时间：t落落=VA=V0VA=V0对称性对称性上升高度：上升高度：H=V0gV022gV0g20V=v0-gth=v0tgt212V2V02=2ghvt0v0t1t2vtV=v0+atX=v0t+at2V2V02=2aX1221例例1、一物体以、一物体以20m/s的速度竖直上抛，求：的速度竖直上抛，求：（1）1秒末物体的速度和位移秒末物体的速度和位移（2）3秒末物体的速度和位移秒末物体的速度和位移（3）5秒末物体的速度和位移秒末物体的速度和位移（4）物体从抛出到距抛出点）物体从抛出到距抛出点15m用时间用时间为多少？为多少？vt=10m/sx=15mvt=10m/sx=15mvt=30m/sx=25mt=1s、3s、2+7s22例例2、某人在距地面、某人在距地面15m的楼顶以的楼顶以10m/s的的速度竖直上抛一小球，小球经多长时间落速度竖直上抛一小球，小球经多长时间落地？落地时的速度为多少？地？落地时的速度为多少？t=3svt=20m/s23研究方法：研究方法：分段研究：分段研究：看成匀减速上升和自由落体看成匀减速上升和自由落体两段运动，用相应的公式及对称性解题。两段运动，用相应的公式及对称性解题。注意：注意：分段研究时分段研究时要注意何时到最高点，最要注意何时到最高点，最高点在哪里；高点在哪里；整体研究时整体研究时要特别注意各矢量要特别注意各矢量的正负。的正负。整体研究：整体研究：整体看成一个竖直向上的匀整体看成一个竖直向上的匀减速直线运动，匀变速直线运动的规律都减速直线运动，匀变速直线运动的规律都适用。适用。24例例3 3：气球下挂一重物，以：气球下挂一重物，以v0=10ms匀速匀速上升，当到达离地高上升，当到达离地高h=175m处时，悬挂处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多少时重物的绳子突然断裂，那么重物经多少时间落到地面？落地的速度多大？空气阻力间落到地面？落地的速度多大？空气阻力不计，取不计，取g=10ms2分析：分析：这里的研究对象是重物，原来它随这里的研究对象是重物，原来它随气球以速度气球以速度v0匀速上升，绳子突然断裂后，匀速上升，绳子突然断裂后，重物不会立即下降，将保持原来的速度做重物不会立即下降，将保持原来的速度做竖直上抛运动，直至最高点后再自由下落竖直上抛运动，直至最高点后再自由下落25故重物离地面的最大高度为：故重物离地面的最大高度为：H=h+h1=175m+5m=180m解：解：方法方法1：分成上升阶段和下落阶段两：分成上升阶段和下落阶段两过程考虑过程考虑上升阶段：上升阶段：绳子断裂后重物可继续上升的绳子断裂后重物可继续上升的时间和上升的高度分别为：时间和上升的高度分别为：26下降阶段：下降阶段：重物从最高处自由下落，落地重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度分别为：时间和落地速度分别为：所以从绳子突然断裂到重物落地所以从绳子突然断裂到重物落地共需时间：共需时间：t=t1+t2=1s+6s=7s27方法方法2：从统一的匀减速运动考虑：从统一的匀减速运动考虑从绳子断裂开始计时，经时间从绳子断裂开始计时，经时间t最后物体最后物体落至抛出点下方，规定初速方向为正方向，落至抛出点下方，规定初速方向为正方向，则物体在时间则物体在时间t内的位移内的位移h=175m由位移公式由位移公式解得：解得：t=7s重物的落地速度为：重物的落地速度为：Vt=V0gt=60m/s得：得：175=10t10t2=10t5t212即：即：t22t35=0h=v0tgt21228说明：说明：从统一的匀减速运动考虑，比分从统一的匀减速运动考虑，比分段计算方便得多，只是在应用时，需注意段计算方便得多，只是在应用时，需注意位移、速度等物理量是矢量，方向的正负位移、速度等物理量是矢量，方向的正负这个物体从绳子断裂到落地过程中的这个物体从绳子断裂到落地过程中的v-t图象如下图示图象如下图示29例、如图，已知物体的重力例、如图，已知物体的重力G为为11N，物体与墙壁间的动摩擦因数物体与墙壁间的动摩擦因数=0.5。物。物体在推力体在推力F的作用下的作用下沿竖直墙壁做匀速沿竖直墙壁做匀速运动，且推力与竖直方向的夹角运动，且推力与竖直方向的夹角=37，求推力求推力F的大小。的大小。F30p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后31谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日 32
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