用牛顿定律解决问题二课件新人教版必修1分解.ppt

1、7用牛顿运动定律解决问题(二),你乘坐过电梯吗？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,(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同一点，或者它们的作用线交于一点，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，保持静止或匀速直线运动状态，则该物体处于平衡状态,特别提醒： 正确区分“静止”和“v0”物体处于静止状态时，v0，a0是平衡状态；但是，当v0时，物体不一定处于平衡状态，如自由落体运动初始状态或竖直上抛运动物体到达最高点时v0，但ag，不是平衡状态,如图所示，斗牛将人高高挑起处于静止状态，则下列说法正确的

2、是 (),A人受到2个力的作用，这2个力是共点力 B牛角给人的弹力方向斜向上 C人的重心一定通过支点，此时人受的 合力为零 D人的重力与牛角给他的弹力是一对 作用力与反作用力 答案：AC,(1)视重：所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所看到的读数 (2)超重：当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力(即视重大于重力)的现象称为超重现象 (3)失重：当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力(即视重小于重力)的现象，称为失重现象,(4)完全失重：当物体向下的加速度ag时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零

3、的状态，即视重等于零时，称为完全失重状态 (5)产生超重、失重现象的原因： 产生超重的原因： 当物体具有向上的加速度a(向上加速或向下减速运动)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. 产生失重现象的原因： 当物体具有向下的加速度a(向下加速或向上减速运动)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

4、处于完全失重状态 (6)对超重和失重现象的理解 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 发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向,在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，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,如图所示，质量均为m的甲、乙两同学，分别静止于水平地面的台秤P、Q上，他们用手分别竖直牵拉一只弹簧秤的两端，稳定后弹簧秤的示数为F，若弹簧秤的质量不计，下列说法正确的是() A

5、甲同学处于超重状态，乙同学处于失重状态 B台秤P的读数等于mgF C台秤Q的读数为mg2F D两台秤的读数之和为2mg,答案：D,做自由落体运动的物体只受重力的作用，所以由牛顿第二定律Fma知物体的加速度是恒定的，故自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(如图)，足球的质量为m，网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B，悬绳与墙壁的夹角为，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力,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

6、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： F1Ftanmgtan F2F/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

7、零，F2与F2的合力也必为零，所以 F1F1mgtan F2F2mg/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F1F2sin0 Fy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,1999年10月中国第一座跨度超千米的特大悬索桥江苏江阴长江大

8、桥正式通车，大桥主跨1 385m，桥全长3 071m，桥下通航高度为50m，大桥两侧桥塔身高196m，横跨长江南北两岸的两根主缆，绕过桥塔顶鞍座由南北锭固定，整个桥面和主缆的4.8万吨重量都悬在这两根主缆上，如下图所示，则每根主缆上的张力约为() A2.4108NB6108N C12109N D2.4109N,答案：B,用绳AO、BO悬挂一重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B在支架上悬点A固定不动，将悬点B从图(a)所示位置逐渐移动到C点的过程中，分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况,解析：在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，AO、BO中的拉

9、力分别为TA1、TA2、TA3和TB1、TB2、TB3，如图(b)所示，从图中可以直观地看出，TA逐渐变小，且方向不变；而TB先变小，后变大，且方向不断改变；当TB与TA垂直时，TB最小 点评：相对解析法而言，作图法比较直观，本题是定性比较问题，选用作图法较为方便，平行四边形是由两个全等的三角形构成，因而在分析动态变化问题时选用三角形定则更为方便,在固定于地面的斜面上垂直安放了一个挡板，截面为圆的柱状物体甲放在斜面上，半径与甲相等的光滑圆球乙被夹在甲与挡板之间，没有与斜面接触而处于静止状态，如图所示现在从球心O1处对甲施加一平行于斜面向下的力F，使甲沿着斜面方向极其缓慢地移动，直至甲与挡板接触

10、为止设乙对挡板的压力为F1，甲对斜面的压力为F2，在此过程中 (),AF1缓慢增大，F2不变 BF1缓慢增大，F2缓慢减小 CF1缓慢减小，F2缓慢增大 DF1缓慢减小，F2不变 答案：D,如图所示，台秤上装有盛水的杯，杯底用细绳系一木质小球，若细线突然断裂，则在小木球上浮到水面的过程中，台秤的示数将 () A变小 B变大 C不变 D无法判断,解析：像这种台秤示数变化类问题，由于某物体所处状态的变化而引起系统是否再平衡的判断，若用“隔离法”进行受力分析，再通过对运动过程的分析，定量推理再比较判断，则是比较繁琐、费时的如果能从整体思维出发，再用系统重心的超、失重的结论进行判断、分析，将会使问题化

11、繁为简，求解将轻车熟路将容器和木球看做整体，整体受弹簧秤竖直向上的支持力和竖直向下的重力，当细线被剪断后，其实际效果是：在木球向上加速运动的同时，木球上方与该木球等体积的水球，将以同样大小的加速度向下加速流动，从而填补了木球占据的空间，,由于水木，水球的质量大于木球的质量，因此木球和水球组成的系统其重心有向下的加速度，整个系统将处于失重状态，故台秤的示数将变小 答案：A,一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲的过程中(如下图所示)，指针示数变化应是_ 答案：先减小，后增加，再还原 解析：人蹲下的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程.,一种巨型娱乐器械“跳楼机”(如图所示)可以使人体验超重和

12、失重一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下已知座舱开始下落时的高度为76m，当落到离地面28m的位置时开始制动，座舱均匀减速若座舱中某人手托着重50N的铅球，当座舱下落2s时刻，手的感觉如何？当座舱下落4s时刻，手要用多大的力才能托住铅球？,解析：设座舱自由下落的时间为t1，做减速运动的时间为t2，座舱开始减速时的速度为v，做匀减速运动的加速度的大小为a，已知座舱自由落下通过的距离为x176m28m48m，座舱减速运动通过的距离为x228m.由运动学公式可知,答案：当座舱下落2s时刻，手感觉不到铅球的压力；座舱下落4s时刻，手托铅球的力应是135N. 点评：此题是教材习题变式题，认真审题，弄清物理情景是解题关键,表演“顶杆”杂技时，一人站在地上(称为“底人”)，肩上扛一长6m、质量为5kg的竹竿，一质量为40kg的演员在竿顶从静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到竿底时速度正好为零假设加速时的加速度大小是减速时的2倍，下滑总时间为3s.问这两个阶段竹竿对“底人”的压力分别为多大？(g10m/s2),答案：290N；530