《用牛顿运动定律解决问题(二)》课件(新人教版必修1) 2.ppt

1、第四章牛顿运动定律，学习案例7用牛顿运动定律解决问题(2)，我们在电视节目中看到了一种惊心动魄的杂技节目，比如打碗、走钢丝，或者一个演员把一个支架放在他的肩膀上，一个小女孩在杆子上做许多美丽而惊险的动作，或者把椅子折叠得很高，每把椅子只有一条腿支撑，一个演员在椅子的不同高度做各种动作。因为演员经过长时间的训练，他们已经很好地掌握和运用了平衡条件，那么什么是平衡和平衡条件呢？偶尔，我们的生活中会有一个有趣的现象。许多人乘坐同一部电梯。电梯静止时，超重报警装置不响，但电梯刚启动时，报警装置不响。运行一段时间后，报警装置不再发出声音。人的体重会随着电梯的运行而变化吗？这就是平衡、超重和失重同时发生的

2、问题。学习并发力的平衡条件，而并发力作用下物体的平衡条件就是合力。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，我们说这个物体处于平衡状态。平衡条件的四个推论如果一个物体同时在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力的大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，它们的合力为零，这就是初中所学的两个力的平衡。物体在三个同时存在的力的作用下处于平衡状态，任意两个力的合力等于或相反于第三个力。当一个物体在n个非平行力的同时作用下处于平衡状态时，n个力必须共面且共面，合力为零，这称为n个并发力的平衡，其中任何(n-1)个力的合力必须等于或相反于第n个力，并且作用在同一条直线上。当物体处于平衡状态时

3、，物体在任何方向的合力为零。(4)利用平衡条件解决实际问题的方法：力合成与分解法：对于三力平衡，根据任意两个力的合力与第三个力的关系，用三角函数和类似三角形的方法求解；或者把某一个力分解成另外两个力的相反方向，得到的两个分量将等于和相反于另外两个力；为了多种力的平衡，采用先分解后综合的正交分解方法。矢量三角形法：当一个物体在同一平面上被三个不平行的力平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，形成一个矢量三角形；相反，如果三个力的矢量箭头首尾相连形成一个三角形，则三个力的合力为零。根据正弦定理或类似三角形的数学知识，用三角形法可以得到未知力。相似三角形法：相似三角形法，通常寻找一个类似于几何三角形的矢

4、量三角形，这种方法只能处理三力平衡问题。三种力相交的原理：如果一个物体被三种不平行的力平衡，这三种力的作用线必须在同一平面上，并且必须是平行的力。正交分解法：将每个力分别分解为X轴和Y轴，并应用两个轴上的合力等于零的条件，Fx=0，Y，这主要用于三个以上并发力作用下物体的平衡。然而，当选择X和Y方向时，尽量使更多的力落在X和Y轴上；分解的力可以是已知的力，并且不适合分解要求解的力。提醒：各种方法的有机运用会使问题更容易解决。交织和灵活运用各种方法将有助于提高能力。示例1将物体放置在粗糙的斜面上，并且向物体施加平行于斜面的力。当力为100牛顿并沿斜面上升时，物体可以匀速沿斜面上升；当这个力为20

5、 N，并沿斜面向下运动时，物体可以匀速在斜面上向下运动。在施加这个力之前，物体在斜面上受到多大的摩擦力？回答 40 N，(5)动平衡问题的分析方法在与物体平衡有关的问题中有很多动平衡问题。所谓动平衡问题，就是通过控制一定的物理量，使物体的状态缓慢变化的平衡问题，即物体在任何时刻都处于平衡状态。分析方法：对研究对象的任意状态进行应力分析，建立平衡方程，找出应变参数和自变参数的一般函数表达式，然后根据自变量的变化确定应变参数的变化。图解法：对研究对象的受力进行分析，根据平行四边形法则或三角形法则画出不同状态下的力的矢量图(在同一图中画出)，然后根据有向线段(代表力)的长度变化来判断每个力的变化。例

6、2如图7-4所示，一个有一定质量的块用两根轻绳悬挂在空中，其中的绳是固定的，在垂直面内从水平方向向上旋转，绳的张力将是()a。总是越来越大b。总是越来越小c。先变大再变小D。先变小再变大D。如图7-6所示，半圆支架。 两根绳子和一个系在圆圈中心并悬挂在圆圈中心的物体使绳子固定，并分析当绳子的末端沿着半圆形支架从水平位置逐渐移动到垂直位置时绳子上的力是如何变化的。第2点超重和失重，()实际重量：物体的实际重力。物体的重力不会随着物体运动状态的改变而改变。()表观重量：当物体在垂直方向上有加速度(即ay0)时，弹簧测力计上的物体拉力或平台秤上的压力将不等于物体的重力，弹簧测力计或平台秤的指示称为物

7、体的表观重量。注：正是因为当物体在垂直方向上有加速度时，表观重量不再等于实际重量，所以当我们使用弹簧测力计测量物体的重力时，我们强调应在静态或匀速运动状态下进行。(3)了解超重现象的特征：物体有垂直向上加速运动或向下减速运动。注意：当物体超重时，只有拉力(或支撑物上的压力)增加，这是表观重量的变化，物体的重力保持不变。例3如图7-7所示，电梯以0.5 m/s2的加速度上升。站在电梯里的人的质量是100公斤.电梯层的人有什么压力？如果一个人站在电梯的测力计上，测力计的指示是什么？答案 515 N，分析在F和F的合力作用下，人以0.5 m/s2的加速度垂直向上运动，以垂直向上为正方向，然后根据牛顿

8、第二定律得到Fma，从而得到Fmam(g a)的代换值F。根据牛顿第三定律，人对地板的压力也是一样的，并且方向与地板对人的支撑力的方向相反，即垂直向下。测力计的指示指示测力计上的压力，因此测力计的指示为。图7-7，点评人和电梯以共同的加速度上升，所以人的加速度是已知的，人的素质在标题中给出。为了应用牛顿第二定律，应该以人为研究对象。一个体重50公斤的人站在电梯的秤上。当电梯做以下两种练习时，重量秤的读数是多少？(取g=10 ms2) (1)电梯以恒定速度上升；(2)电梯以4 ms2的加速度下降。答案()()，(4)了解失重的特征：垂直向下加速度；运动形式：物体向下加速或向上减速；完成此时，表观

9、重量等于零，物体运动的加速度方向向下，大小为g。注意：当物体处于失重状态时，只有拉力(或支撑物上的压力)减小，这是表观重量的变化，物体的重力保持不变。在加速下降的电梯里，一个人可以举起地面上高达60公斤的物体和高达100公斤的物体。问：(1)这部电梯的加速度是多少？()如果电梯以这个加速度上升，这个人在电梯里能举的最大质量是多少？(取g=10 m/s2)，答案 () 2.5 m/s2 (2)48 kg，分析()无论在地面上还是在变速电梯中，人的最大受力是一定的，这是问题的隐含条件。让我们假设人类的最大力量是=m1g=60千克米/秒2。选取受重力m2g和提升力影响的被提升物体作为研究对象。当电梯

10、以加速度a下降时，根据牛顿第二定律，有m2gm2a。电梯的加速度为a=g/m2 ms2-/m/s22.5 m/s2。()当电梯以加速度a上升时，让人们在电梯中能举起的最大质量为m3，根据牛顿第二定律，m3g=m3a。M3=F/(ga)=600/(102.5)千克=48千克。【分析】这类问题仍然按照牛顿第二定律解决。结果应该是，电梯中向下加速(失重)的人举起的重量大于在地面上举起的重量；向上时加速度很小(超重时)。在图4-7-8，400牛顿中，一个体重50公斤的人站在电梯的地板上。在电梯顶部悬挂一个弹簧测力计，在弹簧测力计下方悬挂一个质量为毫安=5千克的物体。当电梯向上移动时，他看到弹簧测力计的指示为40 N，如图7-8所示，g取10 m/s2，需要计算。从动力学的角度来看，一个气球以10 m/s2的加速度从地面上升，一个重物在10秒钟后从它上面落下。从气球上落下后，需要多长时间才能落地？(不考虑空气阻力，取g10 m/s)。图4-7-10，在并发力的作用下应用平衡条件解决问题的一般思路和步骤是什么？在平行力的作用下，物体平衡条件的应用所涉及的问题都是“力”。对物体的受力进行分析，对力进行处理，然后结合平衡方程求解