人教高一物理必修一课件第4章牛顿运动定律7.ppt

第四章,牛顿运动定律,7用牛顿运动定律解决问题(二),课前预习,1共点力：物体同时受几个力作用，如果这几个力作用在物体的_，或者它们的作用线_，那么这几个力就叫共点力。2平衡状态：一个物体在力的作用下，保持_或_状态，则该物体处于平衡状态。3平衡条件：共点力作用下物体的平衡条件是_，即F合0。,共点力作用下物体的平衡,同一点,交于一点,静止,匀速直线运动,合力为零,1视重：所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所_的读数。2超重(1)定义：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。(2)产生条件：物体具有_的加速度。,超重和失重,看到,大于,竖直向上,3失重(1)定义：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。(2)产生条件：物体具有_的加速度。(3)完全失重定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_的状态。产生条件：a_，方向_。,小于,竖直向下,等于零,g,竖直向下,1受力情况：运动过程中只受_作用，且重力恒定不变，所以物体的_恒定。2运动情况：初速度为_的竖直向下的_直线运动。,从动力学看自由落体运动,重力,加速度,零,匀加速,判一判(1)处于平衡状态的物体一定处于静止状态。()(2)加速度为零时，物体一定处于平衡状态。()(3)物体向上运动时一定处于超重状态。()(4)物体减速向下运动时处于失重状态。()(5)物体处于失重状态时重力减小了。(),A小车在甲位置受到的合力为零B小车在乙位置做匀速运动C小车在乙位置处于平衡状态D小车在丙位置处于平衡状态,BC,解析：由图可看出小车在甲位置时，后轮所受地面的弹力竖直向上，前轮所受地面的弹力垂直斜面向上，小车所受重力竖直向下，三力之合不为零，A错误；同理可判B、C正确，D错误。,你能在给出的坐标系中大致画出F随t变化的规律吗？,解析：人从静止站立快速下蹲，有向下的加速度，处于失重状态，FG，当速度最大到腾空之前，重力大于支撑力，腾空后，支撑力为零。如图所示。,课内探究,如图所示，甲图中的石头受到几个力的作用而处于静止状态；乙图中的飞机做水平方向的匀速直线运动。试结合上述现象讨论：处于平衡状态的物体有什么特点？物体若受多个共点力保持平衡，应满足什么条件？,探究一共点力作用下物体的平衡,提示：处于平衡状态的物体，其运动状态不发生变化，加速度为0；共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。,3解题方法(1)合成法：对于三个共点力的平衡，一般根据“任意两个力的合力与第三个力等大、反向”的关系，结合三角函数、相似三角形等知识求解。(2)分解法：对于三个共点力的平衡，也可将某一个力分解到另外两个力的反方向上，得到的这两个分力必定与另外两个力等大、反向。(3)正交分解法：物体受多个共点力的作用处于平衡状态时，可以建立适当的坐标系，利用正交分解法求出x轴和y轴方向上的合力，应用Fx合0，Fy合0列式求解。(4)三角形法：当三个共点力平衡时，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，这种方法一般用来讨论动态平衡问题较为方便。,解题指导：足球处于三力平衡状态，可以应用分解法、合成法或正交分解法等方法求解。,解析：取足球作为研究对象，它共受到三个力的作用。重力Gmg，方向竖直向下；墙壁的支持力F1，方向水平向右；悬绳的拉力F2，方向沿绳的方向。这三个力一定是共点力，重力的作用点在球心O点，支持力F1沿球的半径方向。G和F1的作用线必交于球心O点，则F2的作用线必过O点。既然是三力平衡，可以根据任意两力的合力与第三力等大、反向求解，可以据力三角形求解，也可用正交分解法求解。,解法1用合成法取足球作为研究对象，它们受重力Gmg、墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个共点力作用而平衡，由共点力平衡的条件可知，F1和F2的合力F与G大小相等、方向相反，即FG，从图中力的平行四边形可求得：F1FtanmgtanF2F/cosmg/cos。,解法2用分解法取足球为研究对象，其受重力G、墙壁支持力F1、悬绳的拉力F2，如图所示。将重力G分解为F1和F2，由共点力平衡条件可知，F1与F1的合力必为零，F2与F2的合力也必为零，所以F1F1mgtanF2F2mg/cos。,解法4用正交分解法求解取足球作为研究对象，受三个力作用，重力G、墙壁的支持力F1、悬绳拉力F2，如图所示，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，将F2分别沿x轴和y轴方向进行分解。由平衡条件可知，在x轴和y轴方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零。即Fx合F1F2sin0Fy合F2cosG0由式解得：F2G/cosmg/cos代入式得F1F2sinmgtan。答案：mg/cos；mgtan点评：比较各种解法的优缺点，分析一下解决此类问题的方法步骤。,解析：孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速直线运动，合力为零；只受重力和空气的作用力，根据平衡条件得到空气的作用力的大小为mg，方向竖直向上，故选D。,D,你乘坐过高速电梯吗？电梯在启动、停止的过程中你有怎样的感受？将你的体验与同学交流一下，体会其中蕴含的物理规律。提示：电梯启动时感到脚对地板的压力增大，电梯在停止的过程中感到脚对地板的压力减小了。,探究二对超重与失重现象的理解,1实重与视重(1)实重：物体实际所受的重力。(2)视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。2超重与失重(1)超重：“视重”大于“实重”的现象(2)失重：“视重”小于“实重”的现象,3对超重和失重现象的理解(1)物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力始终不变，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来物重好像有所增大或减小。(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。加速度向上则“超重”，加速度向下则“失重”。(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。,C,解题指导：(1)加速度的方向决定“超重”或“失重”。(2)重力不随物体的运动状态而变化。解析：苹果在空中下落时加速度向下，处于“失重”状态，A错；苹果在水中下落时加速度向上，处于“超重”状态，C对；苹果在水中上升时加速度向上，处于“超重”状态，D错；苹果在整个运动过程中“重力”没变，B错。,解析：不计空气阻力，则A、B均处于完全失重状态，在上升和下降过程中，A对B的压力一定都为零，A正确。,A,一个人站在体重计的测盘上，在人从站立到蹲下的整个过程中(如下图所示)，体重计指针示数如何变化？提示：先减小，后增加，再还原解析：人蹲下的过程经历了加速向下(失重)、减速向下(超重)和静止这三个过程。,探究三超重与失重现象的分析处理,1产生超重、失重现象的原因(1)产生超重的原因：当物体具有向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F。由牛顿第二定律可得：Fmgma所以Fm(ga)mg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg。,(2)产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳对物体的拉力)为F。由牛顿第二定律可知：mgFma所以Fm(ga)mg由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg。特例：当物体具有向下的加速度ag时，则F0，物体处于完全失重状态。,解析：以物体为研究对象，对物体进行受力分析及运动状态分析，如图甲所示，设人的最大“举力”为F，由牛顿第二定律得m1gFm1a1，所以Fm1(ga1)855N。当他在地面上举物体时，设最多可举起质量为m0的物体，则有m0gF0，所以m085.5kg。,答案：85.5kg11.375m/s2,答案：(1)2m/s2，方向向下(2)400N竖直向下,素养提升,C,易错分析：本题易错选项及错误原因具体分析如下：,正确解答：箱子刚投下时不受阻力，整体加速度为g，对于物体有：mgFNmg，即FN0，此时物体对箱子底部的压力为零，故B错，随着箱子的下落，因受空气阻力作用，对整体应用牛顿第二定律