高中物理 4.7 用牛顿运动定律解决问题2课件 新人教版必修1.ppt

第七课时用牛顿运动定律解决问题 二 牛顿运动定律 2012年6月16日 我国3名航天员乘坐中国自主研制的 神舟九号 飞船在太空飞行13天后 于6月29日许降落在内蒙古四子王旗中部草原 如下图所示 航天员景海鹏 刘旺 刘洋胜等乘坐 神舟九号 飞船在太空绕地球飞行的过程中 处于完全失重状态 他们还受重力吗 1 知道超重和失重是生活中的常见现象 会用牛顿定律加以解释 2 会解决共点力平衡问题 知识清单 共点力的平衡条件 1 共点力作用下物体的平衡条件是 即f合 物体所受合力为零 则在任一方向上 物体所受的合力都为零 即fx fy 2 平衡状态是指一个物体在力的作用下 保持 或 状态 1 合力为零0002 静止匀速直线运动 综合拓展 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 2 求解共点力作用下物体平衡的方法 1 解三角形法 这种方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 2 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 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 特别提示 1 静止与速度v 0不是一回事 2 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 尝试应用 1 下列物体中处于平衡状态的是 a 静止在粗糙斜面上的物体 b 沿光滑斜面下滑的物体 c 在平直路面上匀速行驶的汽车 d 以恒定速率沿一圆周运行的人造卫星 ac 2 下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是 a 如果物体的运动速度为零 则物体必处于平衡状态b 如果物体的运动速度大小不变 则物体必处于平衡状态c 如果物体处于平衡状态 则物体沿任意方向的合力都必为零d 如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态 则任意两个力的合力与第三个力大小相等 方向相反 cd 知识清单 超重和失重 1 超重 当物体具有 的加速度时 包括向上加速或向下减速两种情况 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 物体所受重力的现象 向上大于 2 失重 物体具有 的加速度时 包括向下加速或向上减速两种情况 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 自身重力的现象 3 完全失重 物体以加速度a g向 叫竖直加速或向上减速时 自由落体运动 处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 等于 的现象 2 向下小于3 下0 综合拓展 超重 失重和完全失重的比较 特别提示 1 判断一个物体处于超重还是失重状态 主要根据加速度沿竖直方向的分量方向进行判断 若竖直向上 则超重 若竖直向下 则失重 2 超重 不是说重力增加了 失重 也不是说重力减少了 完全失重 也不是说重力完全消失了 在发生超重 失重现象时 物体的重力依然存在 且不发生变化 尝试应用 1 以下关于超重与失重的说法正确的是 a 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 b 在超重现象中 物体的重力是增大的 c 处于完全失重状态的物体 其重力一定为零 d 如果物体处于失重状态 它必然有向下的加速度 d 2 关于超重和失重 下列说法中正确的是 a 物体处于超重状态时 其重力增加了b 物体处于失重状态时 其重力减小了c 物体处于完全失重时 其重力为零d 不论物体超重 失重 还是完全失重 物体所受的重力都是不变的 d 共点力平衡 如下图所示 质量为m的物体在倾角为 的斜面上恰好匀速下滑 求 1 物体与斜面间的动摩擦因数 为多少 2 若将该物体用平行于斜面的力匀速推上斜面 则推力大小为多少 解析 1 物体的受力如右图所示 由于物体匀速下滑 所以在垂直于斜面方向 fn gcos 0 滑动摩擦力 ff fn 沿着斜面方向 gsin ff 0 联解方程 可得 tan 2 用力把物体向上推的过程 物体的受力如右图所示 由于物体匀速运动 所以在垂直于斜面方向 fn gcos 0 滑动摩擦力 ff fn 沿着斜面方向 gsin ff f 0 联解方程 可得 f 2mgsin 答案 1 tan 2 2mgsin 名师点睛 求物体所受各力的大小 必须要画出物体的受力分析图 如果物体的受力情况发生了变化 就要重新画一个受力分析图 如果物体做直线运动 那么 物体在垂直于运动方向所受的合力一定为零 如果物体做匀速直线运动 那么物体在运动方向所受到的合力也等于零 直角坐标系的横坐标不一定沿着水平方向 变式应用 1 图为节日里悬挂灯笼的一种方式 a b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 超重 失重现象的分析 一个人站在体重计的测盘上 在人下蹲的过程中 指针示数变化应是 a 先减小 后还原b 先增加 后还原c 始终不变d 先减小 后增加 再还原 解析 人蹲下的过程经历了加速向下 减速向下和静止这三个过程 在加速向下时 人获得向下的加速度a 由牛顿第二定律得 mg fn ma fn m g a mg 由此可知弹力fn 将小于重力mg 在向下减速时 人获得向上的加速度a 由牛顿第二定律得 fn mg ma fn m g a mg 弹力fn将大于mg 当人静止时 fn mg 答案 d 名师点睛 人蹲下的过程中由初态的静止到末态的静止 所以必先加速 加速度向下 再减速 加速度向上 所以先失重 后超重 最后静止 处于平衡状态 明确人重心的运动过程是解题的关键 在生活中 只要留心观察 就会看到超重或失重现象 变式应用 2 如右图 木箱内有一竖直放置的弹簧 弹簧上方有一物块 木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上 若在某一段时间内 物块对箱顶刚好无压力 则在此段时间内 木箱的运动状态可能为 a 加速下降b 加速上升c 减速上升d 减速下降 bd 超重 失重的计算 某大型游乐场内 有一种能使人体验超重 失重感觉的大型娱乐设施 该设施用电梯将乘坐有十多人的座舱悬停在几十米的高空处 然后让座舱从高空自由落下 此时座舱受到的阻力极小 可忽略 当落至一定位置时 良好的制动系统开始工作 使座舱落至地面时刚好停止 假设座舱开始下落时的高度为80m 当下落至距地面30m时 开始对座舱进行制动 并认为座舱的制动过程是匀减速运动 1 当座舱从开始下落了20m时 质量是60kg的人对座舱的压力为多大 试说明理由 2 当座舱下落到距离地面10m位置时 人对座舱的压力与人所受到的重力之比是多少 名师点睛 解此类题同样要正确选取研究对象 以加速度方向为正方向 应用牛顿第二定律列式求解 还要注意的是 应用牛顿第二定律求