人教版高中物理必修1第四章 牛顿运动定律7 用牛顿运动定律解决问题（二）课件(2).ppt

第四章牛顿运动定律 用牛顿运动定律解决问题 二 共点力作用下物体的平衡条件 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 合力为 平衡状态的常见情况 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 平衡状态的常见情况 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 大P1054 平衡状态的常见情况 物体在n个共点力作用下处于平衡状态时 其中任意 n 1 个力的合力必定与第n个力等大 反向 当物体处于平衡状态时 沿任意方向物体的合力均为零 当物体在某个方向上处于平衡状态 在此方向上物体的合力为零 生活中偶然会碰到这样一个现象 多人同乘一台电梯 当静止时 超重报警装置并没有响 可是当电梯刚向上起动时 报警装置却响了起来 运行一段时间后 报警装置又不响了 难道人的体重会随着电梯的运行而发生变化吗 用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态 物体处于平衡状态 弹簧秤的示数是哪个力的 物体拉弹簧的力的示数 思考 分析 物体的受力情况 物体向上加速时 根据牛顿第二定律 F G ma F ma G G 物体所受的拉力F与物体对弹簧秤的拉力F 弹簧秤的示数 大于物体的重力 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 大于物体所受到的重力的情况称为超重现象 超重 例题 一个质量为70Kg的人乘电梯下楼 快到此人要去的楼层时 电梯以3m s2的加速度匀减速下降 求这时他对电梯地板的压力 g 10m s2 一个质量为70Kg的人乘电梯下楼 快到此人要去的楼层时 电梯以3m s2的加速度匀减速下降 求这时他对电梯地板的压力 g 10m s2 F mg ma 解 人向下做匀减速直线运动 加速度方向向上 根据牛顿第二定律得 F 910N 根据牛顿第三定律 人对地板的压力大小等于910N 方向竖直向下 超重条件 物体存在向上的加速度 两种情况 加速上升减速下降 思考 用弹簧秤匀速拉物体时 突然向上减速运动 弹簧秤的示数如何变化 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 小于物体所受到的重力的情况称为失重现象 失重 物体存在向下的加速度 两种情况 加速下降减速上升 失重条件 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 等于0的情况称为完全失重现象 完全失重 加速度等于g 两种情况 自由落体竖直上抛 完全失重条件 大P10123 1 超重和失重是一种物理现象 2 物体的重力与运动状态无关 不论物体处于超重还是失重状态 重力不变 超重还是失重由a决定 与v方向无关 视重 弹簧测力计或台秤的示数 总结 视重 重力a竖直向上超重状态 视重 重力a竖直向下失重状态 作业大P85变式训练1 4 利用平衡条件解决实际问题的方法 力的合成 分解法 对于三力平衡 根据任意两个力的合力与第三个力等大反向的关系 借助三角函数 相似三角形等手段来求解 或将某一力分解到另外两个力的反方向上 得到的这两个分力势必与另外两个力等大 反向 对于多个力的平衡 利用先分解再合成的正交分解法 矢量三角形法 物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时 这三个力的矢量箭头首尾相接 构成一个矢量三角形 反之 若三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形 则这三个力的合力必为零 利用三角形法 根据正弦定理或相似三角形数学知识可求得未知力 相似三角形法 相似三角形法 通常寻找一个矢量三角形与几何三角形相似 这一方法仅能处理三力平衡问题 三力汇交原理 如果一个物体受到三个不平行力的作用而平衡 这三个力的作用线必在同一平面上 而且必为共点力 正交分解法 将各力分别分解到x轴上和y轴上 运用两坐标轴上的合力等于零的条件 Fx 0 y 多用于三个以上共点力作用下物体的平衡 但选择x y方向时 尽可能使落在x y轴上的力多 被分解的力尽可能是已知力 不宜分解待求力 提醒 将各种方法有机的运用会使问题更易于解决 多种方法穿插 灵活使用 有助于能力的提高 例1 一物体置于粗糙的斜面上 给该物体施加一个平行于斜面的力 当此力为100N且沿斜面向上时 物体恰能沿斜面向上匀速运动 当此力为20N且沿斜面向下时 物体恰能在斜面上向下匀速运动 求施加此力前 物体在斜面上受到的摩擦力为多大 答案 40N 3 5 2020 5 动态平衡问题的分析方法在有关物体平衡的问题中 存在着大量的动态问题 所谓动态平衡问题 就是通过控制某一物理量 使物体的状态发生缓慢变化的平衡问题 即任一时刻处于平衡状态 解析法 对研究对象的任一状态进行受力分析 建立平衡方程 求出应变参量与自变参量的一般函数式 然后根据自变量的变化确定应变参量的变化 图解法 对研究对象进行受力分析 再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图 画在同一个图中 然后根据有向线段 表示力 的长度变化判断各个力的变化情况 例2 如图 7 4所示 一定质量的物块用两根轻绳悬在空中 其中绳 固定不动 绳 在竖直平面内由水平方向向上转动 则在绳 由水平转至竖直的过程中 绳 的张力的大小将 A 一直变大B 一直变小C 先变大后变小D 先变小后变大 D 图 7 4 图4 7 6 TA一直减小 先变小后增大 如图 7 6所示 半圆形支架 两细绳 和 结于圆心 下悬重为 的物体 使 绳固定不动 将 绳的 端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直的位置 过程中 分析 和 绳所受的力大小如何变化 学点2超重和失重 实重 物体实际所受的重力 物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化 视重 当物体在竖直方向有加速度时 即ay 0 物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力 此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重 说明 正因为当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重 所以我们在用弹簧测力计测物体重力时 强调应在静止或匀速运动状态下进行 3 对超重现象的理解 特点 具有竖直向上的加速度 运动形式 物体向上加速运动或向下减速运动 说明 当物体处于超重状态时 只是拉力 或对支持物的压力 增大了 是视重的改变 物体的重力始终未变 例3 如图 7 7所示 升降机以0 5m s2的加速度匀加速上升 站在升降机里的人质量是 kg 人对升降机地板的压力是多大 如果人站在升降机里的测力计上 测力计的示数是多大 答案 515N 解析 人在 和F 的合力作用下 以0 5m s2的加速度竖直向上运动 取竖直向上为正方向 根据牛顿第二定律得F ma由此可得F ma m g a 代入数值得F 根据牛顿第三定律 人对地板的压力的大小也是 方向与地板对人的支持力的方向相反 即竖直向下 测力计的示数表示的是测力计受到的压力 所以测力计的示数就是 图 7 7 评析 人和升降机以共同的加速度上升 因而人的加速度是已知的 题中又给出了人的质量 为了能够应用牛顿第二定律 应该把人作为研究对象 4 对失重现象的理解 特点 具有竖直