高中物理必修1人教版课件-4用牛顿运动定律解 决问题（二） 32页

7用牛顿运动定律解决问题（二） 1.能运用牛顿运动定律解答较复杂的问题。2.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。3.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。4.能解答以自由落体运动为基础的竖直方向上的运动学问题（竖直上抛、竖直下抛等）。 一、共点力的平衡条件2.共点力作用下物体的平衡条件是合力为０。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。3.平衡条件的四个推论（1）若物体在两个力同时作用下处于平衡状态，则这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，其合力为零，这就是初中学过的二力平衡。 （2）物体在三个共点力作用下处于平衡状态，任意两个力的合力与第三个力等大、反向。（3）物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时，n个力必定共面共点，合力为零，称为n个共点力的平衡，其中任意(n-1)个力的合力必定与第n个力等大、反向，作用在同一直线上。（4）当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体的合力均为零。 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.轻质直杆仅两端受力时（杆处于平衡状态）的特点：这两个力必然沿杆的方向且大小相等。3.节点O也是一理想化模型。 例2.人站在电梯中，人的质量为m。FNmg求：①人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？因为人是静止的所以合外力为0有：再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力 ②人随电梯以加速度a匀加速上升，人对地板的压力为多大？FNmg以加速度a匀加速上升，因为加速，所以加速度方向与速度同向，物体是上升的，所以加速度方向也是向上的。有 ③人以加速度a匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？FNmg以加速度a匀减速下降，因为减速，所以加速度方向与速度反向，物体是下降的，所以加速度方向是向上的。有 ⑤人随电梯以加速度a(ag)匀加速下降吗？2.如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？3.发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？请你分析： (1)超重和失重是一种物理现象。(2)物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。(3)规律：物体具有竖直向上的加速度时为超重状态物体具有竖直向下的加速度时为失重状态超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关4.超重与失重知识总结： 三、从动力学看自由落体运动1.对自由落体运动的理解(1)自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，即物体的初速度为零。(2)由于物体在做自由落体运动时所受重力是一个恒力，由牛顿第二定律可知，物体下落的加速度也是恒定加速度，从这个角度看，自由落体运动是匀变速直线运动。(3)从牛顿第二定律F=ma可知，物体所受重力产生下落的加速度，mg=ma，所以a=g。 2.对竖直上抛运动的理解竖直上抛运动的处理方法一般有两种：①全程法将竖直上抛运动视为竖直向上的加速度为g的匀减速直线运动。 ②分阶段法将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。竖直上抛运动的对称性，如图所示，物体以初速度v0竖直上抛，A.B为途中的任意两点，C为最高点，则 ①时间对称性物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等，同理tAB=tBA。②速度对称性物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等。 1.下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是()A.用弹簧测力计测物体的重力B.用天平测物体的质量C.用温度计测舱内的温度D.用水银气压计测舱内气体的压强ABD 2.“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（）A.人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态。B.在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态。C.在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态。D.在c点，人的速度为零，其加速度为零。AB 3.下列关于超重和失重的说法中，正确的是()A.物体处于超重状态时，其重力增加了B.物体处于完全失重状态时，其重力为零C.物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了D.物体处于超重或失重状态时，其重力都没有变化D 4.某人在地面上最多能举起60kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起8０kg的物体。求：（１）此电梯的加速度多大？（２）若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？（取g=10m/s2） 【解析】（１）不管在地面上，还是在变速运动的电梯里，人的最大举力是一定的，这是该题的隐含条件。设人的最大举力为Ｆ，由题意可得Ｆ=m1g=60kg×10m/s2＝600Ｎ。选被举物体为研究对象，它受到重力m2g和举力Ｆ的作用，在电梯以加速度a下降时，根据牛顿第二定律有m2g－Ｆ＝m2a。解得电梯的加速度为a=g－Ｆ/m2＝10m／s2-600/80m/s2＝2.5m/s2。 （２）当电梯以加速度a上升时，设人在电梯中能举起物体的最大质量为m3，根据牛顿第二定律有Ｆ－m3g=m3a。解得m3=F/(g+a)=600/(10+2.5)kg=48kg【答案】（１）2.5m/s2(2)48kg 一.共点力的平衡条件：物体所受合力为0。二.超重和失重：物体具有竖直向上的加速度时为超重状态。物体具有竖直向下的加速度时为失重状态超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关三.从动力学看自由落体运动