高中物理 第四章 牛顿运动定律 第7节 用牛顿定律解决问题（二）（第1课时）课件 新人教版必修1.ppt

第四章牛顿运动定律 第七节用牛顿运动定律解决问题 2 1 首先播放视频 牛顿运动定律 杨利伟吃月饼 的内容 这既是同学们熟知的失重现象 又展现了我国的科研成就 既激发了学生的学习兴趣 又增强了学生的爱国热情 以此来导入新课 共点力的受力分析 平衡条件以及求解共点力平衡问题的方法 是高中物理的重点 也是学生学习的难点 而超重 失重本质的理解也是学生学习的难点 鉴于本节重点内容较多 以及内容的重要性 本节课分两个课时进行学习 第一课时学习共点力的平衡相关知识 第二课时学习超重和失重相关知识 共点力的平衡学生在力的相互作用的学习中已经有了一定的基础 本节重点在于让学生掌握解决共点力平衡为题常用的方法 所以针对不同方法选择了对应的例题 超重和失重重点在于使学生对于现象的认识和本质的理解 习题设计上以概念的理解考查和简单的计算为主 第一课时没有设计课堂检测题 在第二课时设计5个课堂检测题 来检测学生掌握的情况 发现存在的问题 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 学习重点 共点力作用下物体的平衡条件及应用 学习难点 共点力平衡条件的应用 你看了猫的精彩表演后 你能分析其中的物理原理吗 若已知木板的质量是猫质量的2倍 你能算出猫必须使木板沿斜面以多大的加速度下滑 才能使自己不下滑吗 如图 在倾角为 的固定光滑斜面上 有一用绳子拴着的长木板 木板上站着一只猫 当绳子突然断开时 猫立即沿着板向上跑 以保持其相对斜面的位置不变 一只猫的精彩滑板表演 1 牛顿第二定律的两类基本问题 1 已知受力情况求运动情况 2 已知运动情况求受力情况 情况受力 分析图画受力 求合力根据图 加速度a f ma 情况运动 运动学规律 初始条件 2 解题思路 复习回顾 一 共点力的平衡 一个物体在共点力作用力下 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 共点力作用下物体的平衡条件 合外力为零 即f合 0 1 对静止的理解 静止与速度v 0不是一回事 物体保持静止状态 说明v 0和a 0这两个条件同时成立 若仅是v 0 a 0 如上抛到最高点的物体 此时物体并不能保持静止 上抛到最高点的物体并非处于平衡状态 所以平衡状态是指加速度为零的状态 而不是速度为零的状态 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 2 平衡的条件 1 二力平衡条件 两个力大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 2 三力平衡条件 共面的非平行的三个力平衡时 其中任意两个力的合力必与第三个力等值反向且三个力的作用线必交于一点 三力汇交原理 3 求解共点力作用下物体平衡的常用方法 1 力的合成与力的分解法 通常用来解决三个或三个以上力的平衡问题 综合拓展 2 解三角形法 主要用来解决三力平衡问题 根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法 把三个平衡力转化为三角形的三条边 然后通过解这个三角形求解平衡问题 若力的三角形不是直角三角形 可利用力的三角形与空间几何三角形相似求解 3 正交分解法 处理三力或三力以上的平衡问题时非常方便 此时平衡条件可表示为fx合 0 fy合 0 3 整体法与隔离法 涉及多物体的平衡问题时 通常是整体法与隔离法交替使用 特别提醒 对物理中的 缓慢移动 可认为物体的移动速度很小 趋于零 因此可把这种情况当做处于平衡状态 按物体处于平衡状态进行分析和处理 例1 如图所示 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 思路点拨 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 一 共点力平衡条件的理解 解析 对物块进行受力分析 如图所示 除f与ff外 它还受竖直向下的重力g及竖直向上的支持力fn 物块匀速运动 处于平衡状态 合力为零 由于重力g和支持力fn在竖直方向上 将重力和支持力等效成一个竖直向下的力 四力平衡转化为三力平衡 则根据三力平衡的原理 f与ff的合力必须和重力与支持力的合力等大反向 所以沿竖直方向向上 故b正确 答案 b 例2 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oab 必定是obc 必定是ocd 可能是ob 也可能是oc 二 用力的合成法与分解法处理平衡问题 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 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 答案 a 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 三 应用图解法处理平衡问题 思路点拨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 解 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 b3三个位置 两绳受的力分别为fa1和fb1 fa2和fb2 fa3和fb3 从图形上看出 fta是一直逐渐变小 而ftb却是先变小后增大 当ob和oa垂直时 ftb最小 对板进行受力分析 如图 沿斜面方向分解各个力 根据牛顿第二定律可得2mgsin ff2 2ma又ff2 ff1可得a 3gsin 2 解 设猫的质量为m 则板的质量为2m 猫相对斜面静止不动 其受力