高中物理 4.7用牛顿运动定律解决问题（二）课件 新人教版必修1.ppt

应用牛顿运动定律解决问题 二 学习目标 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 3 通过实验认识超重和失重现象 理解产生超重 失重现象的条件和实质 4 进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤 能解答以自由落体运动为基础的竖直方向的运动学问题 竖直上抛 竖直下抛 第7节 重点1 共点力作用下物体的平衡条件及应用 2 发生超重 失重现象的条件及本质 难点1 共点力平衡条件的应用 2 超重 失重现象的实质 重点难点 提出问题 1 物体处于平衡状态有什么特点 物体若受多个共点力作用而处于平衡状态 应满足什么条件 归纳 物体处于平衡状态的特点是 运动状态不发生变化 加速度为0 根据牛顿第二定律f ma 当物体处于平衡状态时 加速度为0 因而物体若受多个共点力作用而处于平衡状态 应满足物体所受的合力f 0 结论 共点力作用下物体的平衡条件是所受合力为0 一 共点力的平衡条件 2 若一个物体受两个力而处于平衡状态 则这两个力的关系如何 若一个物体受三个力而处于平衡状态 则其中一个力与另外两个力的合力间满足怎样的关系 这个结论是否可以推广到多个力的平衡 结论 二力平衡 物体受两个力而处于平衡状态时 这两个力的关系是等大 反向 且作用在同一条直线上 三个力平衡 物体受三个力作用而处于平衡状态时 可将其中的任意两个力合成 则这两个力的合力与另一个力的关系是大小相等 方向相反 且作用在同一条直线上 推而广之 多个力的平衡 若物体受多个力的作用而处于平衡状态 则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等 方向相反 且作用在同一条直线上 提出问题 一 共点力的平衡条件 典型例题 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4 7 6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 钢索和杆的重量都可忽略 如果悬挂物的重量为g aob 钢索oa对o点的拉力和杆ob对o点的支持力各是多大 请思考 1 轻质细绳中的受力特点如何 2 可绕一端转动的轻杆只在两端受力时其受力特点如何 3 分析钢索oa对o点的拉力和杆ob对o点的支持力选谁为研究对象 其受力特点如何 4 求钢索oa对o点的拉力和杆ob对o点的支持力时的解题依据是什么 拓展 求钢索oa对o点的拉力和杆ob对o点的支持力利用了正交分解法 还有没有其他方法 二 超重和失重 1 学生体验一位同学甲站在体重计上静止 另一位同学乙说出体重计的示数 注意观察接下来的实验现象 1 甲突然下蹲时 体重计的示数是否变化 怎样变化 2 甲突然站起时 体重计的示数是否变化 怎样变化 3 当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力是否发生变化 为什么体重计的示数发生了变化呢 二 超重和失重 2 现象分析 1 体重计的示数发生了变化 示数变小了 2 体重计的示数发生了变化 示数变大了 3 当人静止在体重计上时 人处于受力平衡状态 重力和体重计对人的支持力大小相等 而实际上体重计测量的是人对体重计的压力 在这种静止的情况下 压力的大小是等于重力的 而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中 人受到的重力没有发生变化 但人的运动状态发生了变化 也就是说产生了加速度 此时人受力不再平衡 压力的大小不再等于重力 所以体重计的示数发生了变化 典型例题 例2如图所示 人的质量为m 当电梯以加速度a加速上升时 人对地板的压力f 是多大 思考讨论 1 题目求人对地板的压力 解决问题时如何选择研究对象 2 研究对象受到哪些力的作用 3 解决问题时依据哪些规律 4 电梯静止时 地板对人的支持力f与人所受的重力g相等 都等于mg 当电梯加速运动时 这两个力还相等吗 解析 取向上的方向为正方向 根据牛顿第二定律写出关于支持力f 重力g 质量m 加速度a的方程 f g maf g maf m g a 根据牛顿第三定律得 人对地板的压力f 与地板对人的支持力f的大小相等 即f m g a 答案 m g a 3 归纳总结 1 当电梯加速上升 或减速下降 时 加速度向上 人对电梯地板的压力f m g a mg 这种现象称为超重现象 2 当电梯加速下降 或减速上升 时 加速度向下 人对电梯地板的压力f m g a mg 这种现象称为失重现象 如果物体以大小等于g的加速度竖直下落 则人对电梯地板的压力m g a 0 物体对支持物 悬挂物完全没有作用力 好像完全没有受到重力作用 这种状态称为完全失重状态 4 超重和失重 1 定义超重现象 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现象 称为超重现象 失重现象 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 完全失重状态 物体以大小等于g的加速度竖直运动过程中 物体对支持物 悬挂物完全没有作用力 好像完全没有受到重力作用 这种状态称为完全失重状态 在完全失重状态下由重力产生的一切物理现象都会完全消失 多媒体播放航天员王亚平的空中授课录像 2 超重和失重的条件产生超重现象的条件 物体具有竖直向上的加速度 即做加速上升或减速下降运动 与运动方向无关 产生失重现象的条件 物体具有竖直向下的加速度 即做加速下降或减速上升运动 与运动方向无关 完全失重的条件 物体只在重力作用下运动 与运动方向无关 3 意义物体在超重和失重过程中所受到的重力并没有变化 超重 并不意味着重力增大 失重 也不代表重力减小 完全失重 也不是说物体的重力完全消失了 超重和失重仅仅是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生变化 其实物体的重力依然存在 且并不发生变化 三 从动力学看自由落体运动 提出问题 1 物体做自由落体运动的条件有哪些 结论 物体做自由落体运动的条件有 第一 物体是从静止开始下落的 即运动的初速度为0 第二 运动过程中 它只受重力的作用 三 从动力学看自由落体运动 提出问题 2 在第二章 我们通过实验研究了自由落体运动 知道它是加速度不变的匀变速直线运动 自由落体运动的加速度为什么不变 结论 根据牛顿第二定律 物体运动的加速度与它受的合力成正比 加速度的方向与合力的方向相同 物体做自由落体运动时只受重力作用 而且重力的大小 方向都不变 所以物体加速度的大小 方向也是恒定的 典型例题 思考讨论 1 这个物体是不是做自由落体运动 2 物体在运动过程中受哪些力的作用 加速度的大小和方向是否发生变化 3 物体做什么性质的运动 利用什么规律解决问题 拓展延伸 1 一个竖直向上抛出的物体为什么1 6s时的位置反而比0 6s时更低 2 以地面为坐标原点 以向下为坐标轴的正方向进行列方程 解答 并对结果进行分析说明 3 实际物体下落时都要受到空气阻力 在什么情况下可以忽略空气阻力的影响 巩固练习 1 关于自由落体运动 下列说法中正确的是 a 初速度为0的竖直向下的运动是自由落体运动b 只在重力作用下的竖直向下的运动是自由落体运动c 自由落体运动在任意相等的时间内速度变化量相等d 自由落体运动是初速度为0 加速度为g的匀加速直线运动答案 cd 巩固练习 巩