2018高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.7.1 用牛顿运动定律解决问题（二） 第1课时1课件 新人教版必修1.ppt

4 7用牛顿运动定律解决问题 二 1 飞船中的物体怎么会飘起来 2 地面上会不会出现这种现象 1 知道什么是物体处于平衡状态 知道在共点力作用下物体的平衡条件 即合力为0 2 知道物理学中超重和失重现象的含义 能通过牛顿运动定律对它们进行定量的分析 并能分析和说明一些简单的相关问题 3 能解答以自由落体运动为基础的竖直方向上的运动学问题 竖直上抛 竖直下抛等 重点 共点力的平衡条件 一个物体在共点力作用下 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 静止与速度v 0是一回事吗 竖直向上抛出一个物体 当物体到达最高点时 速度为0 加速度为0吗 或者说合外力为0吗 注意 加速度为0时速度不一定为0 速度为0时加速度不一定为0 共点力的平衡条件 静止或匀速直线运动 v 0 a 0 F合 0 共点力作用下的平衡条件 共点力作用下的平衡条件是什么呢 一 共点力的平衡条件1 平衡状态 如果一个物体在力的作用下 保持静止或匀速直线运动状态 我们就说这个物体处于平衡状态 2 共点力作用下物体的平衡条件是合力为 3 平衡条件的四个推论 1 若物体在两个力同时作用下处于平衡状态 则这两个力大小相等 方向相反 且作用在同一直线上 其合力为零 这就是初中学过的二力平衡 2 物体在三个共点力作用下处于平衡状态 任意两个力的合力与第三个力等大 反向 3 物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时 n个力必定共面共点 合力为零 称为n个共点力的平衡 其中任意 n 1 个力的合力必定与第n个力等大 反向 作用在同一直线上 4 当物体处于平衡状态时 沿任意方向物体的合力均为零 思考 研究共点力平衡的基本方法有哪些 4 研究物体平衡的基本思路和基本方法 1 合成法很多情况下物体受到三个力的作用而平衡 其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向 F 2 分解法物体受三个共点力平衡时 也可以把其中一个力进行分解 一般采用正交分解法 这种方法称为分解法 当物体受三个以上共点力平衡时 一般采用分解法 典例1 城市中的路灯 无轨电车的供电线路等 经常用三角形的结构悬挂 图为这类结构的一种简化模型 图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动 钢索和硬杆的重量都可忽略 如果悬挂物的重量为G 角AOB等于 钢索OA对O点的拉力和硬杆OB对O点的支持力各是多大 解析 神州五号加速升空阶段 杨利伟要接受超重的考验 到了太空要吃失重之苦 物理中的 超重 失重 失重超重在我们日常生活中能否看到 视重 物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力 实重 物体实际的重力 二 超重现象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m 升降机以加速度a加速上升 分析 对人和升降机受力分析如图F合 N GF合 N G ma故 N G ma人受到的支持力N大于人受到的重力G再由牛顿第三定律得 压力N 大于重力G N 什么是超重 三 失重现象以站在升降机里的体重计上的人为例分析 设人的质量为50kg 升降机以2m s2的加速度加速下降 g 10m s2 分析 对人和升降机受力分析如图F合 G N由牛顿第二定律得F合 G N ma故 N mg ma 400N 500N人受到的支持力N小于人受到的重力G再由牛顿第三定律得 压力N 小于重力G N 什么是失重 总结 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 小于物体所受重力的现象称为失重现象 视重 实重 总结 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 大于物体所受重力的情况称为超重现象 视重 实重 思考讨论 什么情况下物体发生超重现象 什么情况下物体发生失重现象 向上 向上 向下 向下 向上 向下 向下 向上 超重 失重 超重 失重 结论 当加速度方向向上时 物体发生超重现象 当加速度方向向下时 物体发生失重现象 当物体处于失重状态 且a g时会发生什么现象 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 等于零的情况称为完全失重现象 FN m g a 0 如 自由落体运动和竖直上抛运动 此时重力为零吗 人造地球卫星 宇宙飞船 航天飞机等航天器进入轨道后 其中的人和物都处于完全失重状态 强调 物体的重力与运动状态无关 不论物体处于超重状态还是失重状态 重力不变 G mg 典例2 下列四个实验中 不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是 A 用弹簧测力计测物体的重力B 用天平测物体的质量C 用温度计测舱内的温度D 用水银气压计测舱内气体的压强 ABD 弹簧测力计无法测量物体的重力 但仍能测量拉力或压力的大小 处于完全失重状态下 所有和重力有关的仪器都无法使用 做自由落体运动的两个条件 第一 物体是由静止开始下落的 即运动的初速度为0 第二 运动过程中只受重力的作用 三 从动力学看落体运动 方向竖直向下 1 竖直上抛运动定义 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 2 竖直上抛运动加速度F合 G mg 方向竖直向下 竖直上抛运动 3 竖直上抛运动研究方法 以向上方向为正方向 竖直上抛运动是一个加速度为 g的匀减速直线运动 4 竖直上抛运动规律公式 一 共点力的平衡条件 物体所受合力为0 二 超重和失重 物体具有竖直向上的加速度时为超重状态 物体具有竖直向下的加速度时为失重状态 超重还是失重由加速度方向决定 与速度方向无关 三 从动力学看自由落体运动 1 如图为节日里悬挂灯笼的一种方式 A B两点等高 O为结点 轻绳AO BO长度相等 拉力分别为FA FB 灯笼受到的重力为G 下列表述正确的是 A FA一定小于GB FA与FB大小相等C FA与FB是一对平衡力D FA与FB大小之和等于G B 2 多选 蹦极 是一项非常刺激的体育运动 某人身系弹性绳自高空P点自由下落 图中a点是弹性绳的原长位置 c是人所到达的最低点 b是人静止地悬吊着时的平衡位置 人在从P点落下到最低点c的过程中 AB A 在Pa段做自由落体运动 处于完全失重状态B 在ab段绳的拉力小于人的重力 人处于失重状态C 在bc段绳的拉力小于人的重力 人处于失重状态D 在c点 人的速度为零 其加速度为零 3 多选 游乐园中 游客乘坐加速或减速运动的升降机 可以体会超重或失重的感觉 下列描述正确的是 A 当升降机加速上升时 游客是处在失重状态B 当升降机减速下降时 游客是处在超重状态C 当升降机减速上升时 游客是处在失重状态D 当升降机加速下降时 游客是处在超重状态 BC 4 某人在地面上最多能举起60kg的物体 而在一个加速下降的电梯里最多能举起8 kg的物体 求 1 此电梯的加速度多大 2 若电梯以此加速度上升 则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少 取g 10m s2 答案 2 5m s2 2 48kg 一条航行的船 总是把负重的痛苦藏在水下 而在前进的欢乐中扬波逐浪