用牛顿运动定律解决问题（二）

2016年湖南省地质中学五项全能比赛用牛顿运动定律解决问题（二）参赛选手：124号请同学们观看视频：宇航员在太空中的失重状态1飞船中的物体怎么会飘起来？2地面上会不会出现这种现象？1知道什么是物体处于平衡状态。知道在共点力作用下物体的平衡条件，即合力为0。2知道物理学中超重和失重现象的含义，能通过牛顿运动定律对它们进行定量的分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。一、共点力的平衡条件1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，我们就说这个物体处于平衡状态。2共点力作用下物体的平衡条件是合力为０。3研究物体平衡的基本思路和基本方法1合成法很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向。GF1F2F2分解法物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解一般采用正交分解法。这种方法称为分解法。GF1F2F1xF1y当物体受三个以上共点力平衡时，一般采用分解法。【典例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，钢索和硬杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G，角AOB等于θ，钢索OA对O点的拉力和硬杆OB对O点的支持力各是多大？解析：1轻质细绳中的受力特点：两端受力大小相等，内部张力处处相等。2硬杆仅两端受力时杆处于平衡状态的特点：这两个力必然沿硬杆的方向且大小相等。也是一理想化模型。解决问题时要注意以下几点：C视重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力GF1实重：物体实际的重力二、超重与失重把物体挂在弹簧测力计下，用手带动弹簧秤和物体一起：1静止2向上加速运动3向下加速运动观察弹簧测力计的示数如何变化？——拉力大于重力视重大于实重——拉力小于重力视重小于实重——根据二力平衡拉力等于重力【学生实验】N/1超重现象以一个站在升降机里的体重计上的人为例分析：设人的质量为m，升降机以加速度a加速上升。vaG分析：对人和升降机受力分析如图F合=N-GF合=N-G=ma故：N=Gma人受到的支持力N大于人受到的重力G再由牛顿第三定律得：压力N′大于重力G。N总结：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情况称为超重现象。视重>实重N′2失重现象以站在升降机里的体重计上的人为例分析，设人的质量为50g，升降机以2m/s2的加速度加速下降。g=10m/s2va分析：对人和升降机受力分析如图F合=G-N由牛顿第二定律得F合=G-N=ma故：N=mg-ma=400N<500N人受到的支持力N小于人受到的重力G再由牛顿第三定律得：压力N′小于重力G。GN总结：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。视重<实重什么情况下物体发生超重现象？什么情况下物体发生失重现象？类型v方向a方向现象加速上升减速上升加速下降减速下降向上向上向下向下向上向下向下向上超重失重超重失重结论：当加速度方向向上时，物体发生超重现象。当加速度方向向下时，物体发生失重现象。物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重状态还是失重状态，重力不变。G=mg强调：当物体处于失重状态，且a＝g时会发生什么现象？物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的情况称为完全失重现象。FN=mg－a=0如：自由落体运动和竖直上抛运动此时重力为零吗？视频：自由下落的水瓶人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都处于完全失重状态。【典例2】处于完全失重状态下，下列物品不能正常使用的是：A天平B刻度尺C温度计D弹簧测力计E圆珠笔F水银气压计弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小处于完全失重状态下，所有和重力有关的仪器都无法使用！1游乐园中，游客乘坐加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉。下列描述正确的是A．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态BC2“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中AB段做自由落体运动，处于完全失重状态段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态点，人的速度为零，其加速