必修一第四章47用牛顿运动定律解决问题二

必修一必修一 第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律 一、共点力物体的平衡：一、共点力物体的平衡： 1、平衡状态： 2、平衡条件： 一个物体在共点力作用力下，如果保持一个物体在共点力作用力下，如果保持 静止静止或者或者做匀速直线运动做匀速直线运动，我们就说这个物，我们就说这个物 体处于平衡状态。体处于平衡状态。静止或静止或匀速直匀速直线运动线运动V0a=0F合合0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： 合外力为零合外力为零 F合合 = 0推论：推论： 1、二力平衡条件：二力平衡条件：两个力大小相等、方向相反、两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。作用在同一条直线上。2、三力平衡条件、三力平衡条件 任意两个力的合力与第三个力大小相等、任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。方向相反、作用在同一条直线上。 3、多力平衡条件、多力平衡条件 Fx合合=0Fy合合=0、如图，已知：、如图，已知：=450、=300、G=100N，求：，求：（1）两绳拉力各为多少？）两绳拉力各为多少？ （2）若绳）若绳1的最大拉力为的最大拉力为300N，绳，绳2的最大拉力为的最大拉力为400N，则所挂物体，则所挂物体最重为多少？最重为多少？ 解解：（：（1）对三绳的结点进行）对三绳的结点进行受力分析：由平衡条件得受力分析：由平衡条件得F1sin=F2sin (1)F1cos+F2cos=G (2)由（由（1）（）（2）得）得 F1= F2=F=GF1F2xyF1xF1yF2xF2y)N2-650(1)N-3100(2)假设假设F1达到最大拉力达到最大拉力300N时，由（时，由（1）式知）式知 F2= =300 =424.2N400N 则绳则绳2会断，此假设不成立。会断，此假设不成立。 假设假设F2达到最大拉力达到最大拉力400N,由（由（1）式知）式知 F1=200 300N 由（由（2）式得）式得 G= =546N1F2N2N2)N3200(1（一）超重现象（一）超重现象vaG 以一个站在升降机里的体重计上以一个站在升降机里的体重计上的人为例分析：设人的质量为的人为例分析：设人的质量为m，升，升降机以加速度降机以加速度a加速上升。加速上升。分析：分析：对人和升降机受力分析如图对人和升降机受力分析如图由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F合合 = N G = m a故：故：N = G + m a人受到的支持力人受到的支持力N大于人受到的重力大于人受到的重力G总结：总结：物体对支持物的压力（或物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象。重力的情况称为超重现象。再由牛顿第三定律得：压力再由牛顿第三定律得：压力N/大于重力大于重力GN/NF合合 = N GF（二）失重现象（二）失重现象 以站在升降机里的体重计上的人为例分以站在升降机里的体重计上的人为例分析，设人的质量为析，设人的质量为50Kg，升降机以，升降机以2m/s2的的加速度加速下降。加速度加速下降。(g=10m/s2)va分析：对人和升降机受力分析如图分析：对人和升降机受力分析如图G由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F合合 = G N = m a故：故：N=G m a = m g m a = 400N 重力重力 a竖直向上竖直向上 超重状态超重状态视重视重 重力重力 a竖直向下竖直向下 失重状态失重状态超重还是失重由超重还是失重由a决定，与决定，与v方向无关方向无关太空漫步太空漫步为了全人类的和平进步，为了全人类的和平进步，中国人来到太空了中国人来到太空了（提示重力如何变）提示重力如何变）超重和失重现象的应用超重和失重现象的应用航天飞机中的人和物航天飞机中的人和物都处于都处于 状态状态。完全失重完全失重0在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法测量物体的重力弹簧测力计无法测量物体的重力.无法用天平测量物体的质量无法用天平测量物体的质量但仍能测量拉力或压力的大小。但仍能测量拉力或压力的大小。课堂练习D1、一个质量为50kg的人在电梯中用体重计称体重，当电梯静止时体重计的示数为 N；当电梯匀速上升时体重计的示数为 N；当电梯以5 m/s2的加速度加速上升时体重计的示数为 N；当电梯以5 m/s2的加速度减速下降时体重的示数为 N；当电梯以10m/s2的重力加速度下降时体重计的示数为 N。（g=10m/s2)50050075075002、某座空间站在太空中绕地球运行时，空间站所有物体都处于完全失重状态，那么在其中可以完成下列哪个实验（ ） A、用天平称量物体的质量 B、做托里拆利实验 C、验证阿基米德定律 D、用两个弹簧验证牛顿第三定律例与练例与练5 5、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得体重为体重为GG，当此人由直立突然下蹲直到蹲在体重，当此人由直立突然下蹲直到蹲在体重计不动的过程中，体重计的示数（计不动的过程中，体重计的示数（ ）A A 、 先大于先大于GG，后小于，后小于GG，最后等于，最后等于G G B B 、 先小于先小于GG，后大于，后大于G G ，最后等于，最后等于G G C C 、 一直大于一直大于GGD D 、一直小于、一直小于GG（1 1）此人先向下加速）此人先向下加速失重，视重小于重力。失重，视重小于重力。（2 2）再向下减速再向下减速超重，视重大于重力。超重，视重大于重力。（3 3）最后不动最后不动视重等于重力。视重等于重力。五、从动力学看落体运动五、从动力学看落体运动1、自由落体运动、自由落体运动（1）自由落体运动定义）自由落体运动定义G GF合合 =G=mggmmgmFa合（2）自由落体加速度）自由落体加速度 物体只在重力作用下从静止开始下落物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。的运动。V V0 0=0=0五、从动力学看落体运动五、从动力学看落体运动2、竖直上抛运动、竖直上抛运动（1）竖直上抛运动定义）竖直上抛运动定义F合合 =G=mggmmgmFa合（2）竖直上抛运动加速度）竖直上抛运动加速度 物体以一定的初速度竖直向上抛出后物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。只在重力作用下的运动。G GV V0 0方向竖直向下。方向竖直向下。五、从动力学看落体运动五、从动力学看落体运动2、竖直上抛运动、竖直上抛运动（3）竖直上抛运动研究方法）竖直上抛运动研究方法gtvvt0（4）竖直上抛运动规律公式）竖直上抛运动规律公式 以向上方向为正方向，竖直向上抛运动以向上方向为正方向，竖直向上抛运动是一个加速度为是一个加速度为-g的匀减速直线运动。的匀减速直线运动。G GV V0 02021gttvx例与练例与练1 1、从塔上以、从塔上以20m/s20m/s的初速度竖直向上抛的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求一个石子，不考虑空气阻力，求5s5s末石子末石子速度和速度和5s5s内石子位移。内石子位移。(g=10m/s(g=10m/s2 2) )。V V0 0 以向上方向为正方向。以向上方向为正方向。x正正gtvvt0smsmsm/30/510/202021gttvxmmm25510215202xV Vt t