高中物理人教版必修1课件第4章7用牛顿运动定律解决问题（二）

第四章牛顿运动定律7用牛顿运动定律解决问题(二)学习目标重点难点1.知道什么是物体处于平衡状态，理解共点力作用下物体的平衡条件．2．会用共点力的平衡条件解决简单问题．3．知道超重现象和失重现象，理解产生超重和失重现象的原因．4．能用牛顿运动定律解决有关超重和失重问题.1.共点力作用下物体的平衡条件及应用是本节的重点．2．超重、失重现象发生的条件及其本质是本节的另一重点内容．3．共点力平衡条件的应用是本节的难点．4．超重、失重现象的实质是本节的另一难点.阅读教材第一部分，并完成下列问题1．如图所示：一、共点力的平衡条件(1)著名景点——黄山飞来石独自静止于悬崖之上，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们的合力有何特点？提示：受重力和支持力，大小相等、方向相反，合力为零．(2)高铁在水平轨道上匀速前进，它受哪些力作用？它们的合力有何特点？提示：受重力、支持力、牵引力和阻力，这四个力的合力为零．(3)图中的两个物体的状态在物理学上叫作什么状态？提示：平衡状态(4)根据牛顿第二定律，处于上述状态的物体其受力应满足什么条件？提示：由F合＝ma，a＝0得F合＝0匀速直线运动合力问题一：若一个物体受三个力作用而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力满足怎样的关系？这个结论是否可以推广到多个力的平衡？提示：一个力与另外两个力的合力大小相等、方向相反，这一结论可推广到物体受n个力作用平衡时，任一个力与另外(n－1)个的合力大小相等、方向相反．问题二：速度等于零时，物体一定处于平衡状态吗？提示：不一定．平衡状态表现为速度始终不变，当物体某一瞬间的速度为零，但加速度不为零时，物体速度会随时间变化，就不是平衡状态，例如物体在做自由落体运动的开始瞬间．二、超重和失重(1)电梯向上启动瞬间加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？提示：加速度向上：FN－mg＝ma，FN>mg；匀速向上：FN＝mg(2)电梯向上将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？提示：加速度向下：mg－FN＝ma，FN<mg(3)若电梯下降启动的瞬间或到达楼梯底前减速运动时，人受到的支持力比重力大还是小？提示：向下启动瞬间，加速度向下，mg－FN＝ma，FN<mg；向下减速运动时加速度向上，FN－mg＝ma，FN>mg.2．超重和失重(1)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．(2)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．大于向上小于向下(3)完全失重①定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为_____的状态．②产生条件：a＝g，方向_______．0向下问题：为了研究超重、失重现象，李明在电梯里放了一台台秤如图所示．设李明的质量为50kg，g取10m/s2.(1)当电梯以a＝2m/s2的加速度匀加速上升和匀减速上升时，台秤的示数分别为多少？提示：匀加速上升时FN－mg＝ma，FN＝600N匀减速上升时mg－FN′＝ma，FN′＝400N(2)当电梯以a＝2m/s2的加速度匀加速下降和匀减速下降时，台秤的示数分别为多少？提示：匀加速下降时：mg－FN＝ma，FN＝400N匀减速下降时：FN′－mg＝ma，FN′＝600N(3)从以上例子中归纳总结：什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象？提示：物体具有向上的加速度(加速上升或减速下降)发生超重现象；物体具有向下的加速度(加速下降或减速上升)发生失重现象．阅读教材第三部分，并完成下列问题1．前面已经学过，不同物体做自由落体的加速度都相同．根据牛顿第二定律加以说明．提示：F＝mg＝ma，故a＝g与物体的质量无关．三、从动力学看自由落体运动2．以一定的初速度竖直向上抛出一物体，不计空气阻力．物体在上升和下降阶段加速度相同吗？上升和下降阶段各是什么样的运动？提示：加速度相同，因mg＝ma，a＝g.上升阶段是加速度为g的匀减速运动，下降阶段是自由落体运动．3．自由落体运动(1)受力情况：运动过程中只受_______作用，因重力恒定不变，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．4．竖直上抛运动：(1)过程分析：在竖直上抛物体上升和下落的全过程中，物体的加速度大小_____，方向始终_____，做_______运动．重力加速度零匀加速不变向下匀变速v0－gt2gh时间(s)123456速度(m/s)高度(m)提示：时间(s)123456速度(m/s)20100－10－20－30高度(m)25404540250(2)通过以上计算，试总结竖直上抛运动具有哪些特点？提示：竖直上抛运动具有对称性：即上升和下降过程经过同一位置时速度大小相等、方向相反；上升和下降过程经过同一段高度所用时间相同．[解题探究](1)滑块处于什么状态？提示：静止，即平衡状态．(2)滑块所受力的合力满足什么条件？提示：F合＝0.解析：小滑块受力分析如图所示，根据平衡条件得FNsinθ＝mgFNcosθ＝F所以F＝mg/tanθFN＝mg/sinθ.答案：A

(多选)在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重量为20N的物块，如图甲所示．计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示．根据图象分析得出的结论正确的是(

)A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层[解题探究](1)图乙中图线的“突起”部分有什么意义？提示：“突起”部分的压力大于物块的重力，表明物块有向上的加速度，处于超重状态．(2)能确定“突起”时间内物块的运动方向吗？提示：不能．当加速度向上时，可能做向上的加速运动，也可能做向下的减速运动．解析：由图象可知，t1～t2时间内，物体受到的支持力大于重力，有向上的加速度，处于超重状态，选项A错误；t3～t4时间内，物体受到的支持力小于重力，有向下的加速度，处于失重状态，选项B正确；整个过程中，先平衡，再有向上的加速度，然后匀速运动，再有向下的加速度，最后停止．故选项C正确，选项D错误．答案：BC

在一高塔上，一人水平伸出手，以10m/s的初速度竖直上抛一石子，手离地面的高度为15m，(不计空气阻力)试求：(1)石子到达最高点所需的时间．(2)石子从抛出到落地的时间．[解题探究](1)石子上升过程和下降过程的加速度相同吗？提示：相同(2)能否把石子的整个过程看作匀减速直线运动？提示：能，因整个过程加速度相同．3．完全失重(1)物体具有竖直向下的加速度a＝g时为“完全失重”(2)在超重和失