《2019-2020学年高中物理 第四章 7 用牛顿运动定律解决问题（二）课件 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第四章 7 用牛顿运动定律解决问题（二）课件 新人教版必修1（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7 用牛顿运动定律解决问题(二),新知预习,自主检测,一、共点力的平衡条件 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。 3.平衡条件:共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,即F合=0。 二、超重和失重 1.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的现象称为超重现象。 2.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的现象,称为失重现象。 3.完
2、全失重:当物体向下的加速度a=g时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态,称为完全失重状态。,新知预习,自主检测,三、从动力学看自由落体运动 1.受力情况:运动过程只受重力作用,且重力恒定不变,所以物体的加速度恒定。 2.运动情况:初速度为零的竖直向下的匀加速直线运动。 四、从动力学看竖直上抛运动 1.受力情况:在竖直上抛物体上升和下落的全过程中,物体只受重力且不变,加速度大小不变,方向始终竖直向下。 2.运动情况:初速度不为零的匀变速直线运动。,新知预习,自主检测,1.正误辨析 (1)处于平衡状态的物体加速度一定等于零,而速度不一定等于零。( ) 解析物体处于静止或匀速直线运动
3、的状态称为平衡状态,加速度一定等于零。 答案 (2)速度为零时,物体一定处于平衡状态。( ) 解析速度为零时,加速度不一定为零,即物体所受合力可能不为零,物体不一定处于平衡状态。 答案 (3)物体减速向上运动时处于超重状态。( ) 解析物体减速向上运动时,加速度方向竖直向下,因此处于失重状态。 答案,新知预习,自主检测,(4)物体处于完全失重状态时就是不受重力了。 ( ) 解析无论是物体处于失重还是超重状态,它的重力都没有变化。 答案 2.关于超重和失重,下列说法正确的是( ) A.物体处于超重状态时,其重力增大了 B.物体处于失重状态时,其重力减小了 C.物体处于完全失重时,其重力为零 D.
4、不论物体超重、失重,还是完全失重,物体所受的重力都是不变的 答案D,新知预习,自主检测,3.(多选)下列事例中的物体处于平衡状态的是( ) A.神舟号飞船匀速落到地面的过程 B.汽车在水平路面上启动或刹车的过程 C.汽车停在斜坡上 D.竖直上抛的物体在到达最高点的那一瞬间 解析物体处于平衡状态,从运动状态来说,物体保持静止或匀速直线运动;从受力情况来说,合力为零,神舟号飞船匀速落到地面的过程中,飞船处于平衡状态,选项A正确;汽车在水平路面启动或刹车过程中,汽车的速度在增大或减小,其加速度不为零,其合力不为零,所以汽车不是处于平衡状态,选项B错误;汽车停在斜坡上,速度和加速度均为零,合力为零,保
5、持静止状态不变,汽车处于平衡状态,选项C正确;竖直上抛的物体在到达最高点时,只是速度为零而加速度为g,物体不是处于平衡状态,选项D错误。 答案AC,探究一,探究二,探究三,随堂检测,共点力的平衡问题 情景导引 如图所示,甲图中的大石头受到几个力的作用而处于静止状态;乙图中的飞机做水平方向的匀速直线运动;丙图中的照相机静止在三脚架上。试结合上述现象讨论:处于平衡状态的物体有什么特点?物体若受多个共点力保持平衡,应满足什么条件?,探究一,探究二,探究三,随堂检测,要点提示处于平衡状态的物体,其运动状态不发生变化,加速度为0。根据牛顿第二定律F=ma可知,当物体处于平衡状态时,加速度为0,因而物体所
6、受的合外力F=0。所以,共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。,知识归纳 1.对共点力作用下物体平衡的理解 (1)对静止状态的理解 静止状态与速度v=0不是一回事。物体保持静止状态,说明v=0,a=0,两者同时成立。若仅是v=0,a0,如自由下落开始时刻的物体,并非处于平衡状态。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,(2)平衡状态与运动状态的关系 平衡状态是运动状态的一种,平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态。 (3)共点力平衡的条件:物体所受的合外力为零。 数学表达式有两种:(1)F合=0;(2) ,Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后,物体在x轴和y轴上所受的合力。 2.平衡条件
7、的四个推论 (1)二力作用平衡时,二力等大、反向。 (2)三力作用平衡时,任意两力的合力与第三个力等大、反向。 (3)多力作用平衡时,任意一个力与其他所有力的合力等大、反向。 (4)物体处于平衡状态时,沿任意方向上分力之和均为零。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,典例剖析 例1沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(如图所示)。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。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,解析方法一 用合成法 取足球作为研究对象,它们受重力G=mg、墙壁的支持力FN和悬绳的拉力FT三个共点力作用而平衡,由共点
8、力平衡的条件可知,FN和FT的合力F与G大小相等、方向相反,即F=G,从图中力的平行四边形可求得 FN=Ftan =mgtan ,探究一,探究二,探究三,随堂检测,方法二 用分解法 取足球为研究对象,其受重力G、墙壁支持力FN、悬绳的拉力FT,如图所示,将重力G分解为F1和F2,由共点力平衡条件可知,FN与F1的合力必为零,FT与F2的合力也必为零,所以 FN=F1=mgtan ,探究一,探究二,探究三,随堂检测,方法三 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FN、悬绳拉力FT,如图所示,取水平方向为x轴,竖直方向为y轴,将FT分别沿x轴和y轴方向进行分解。由
9、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=FN-FTsin =0 Fy合=FTcos -G=0,探究一,探究二,探究三,随堂检测,规律方法应用共点力的平衡条件解题的一般步骤 (1)确定研究对象:即在弄清题意的基础上,明确以哪一个物体(或结点)作为解题的研究对象。 (2)分析研究对象的受力情况并作出受力分析图。 (3)判断研究对象是否处于平衡状态。 (4)应用共点力的平衡条件,选择适当的方法,列平衡方程。 (5)求解方程,并根据情况,对结果加以说明或必要的讨论。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,变式训练1如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心。一质
10、量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为FN,OP与水平方向的夹角为,下列关系正确的是( ),答案A,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,对超重和失重现象的理解 情景导引 用手提住弹簧测力计,(1)用弹簧测力计测物体重力时,突然向上加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(2)用弹簧测力计测物体重力时,突然向下加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(3)若将弹簧测力计和物体一起释放,观察弹簧测力计的示数如何变化? 要点提示(1)弹簧测力计示数变大了。(2)弹簧测力计示数变小了。(3)弹簧测力计示数变为零。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,知识归纳 1.视重
11、 当将物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”,大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,2.超重、失重的分析,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,3.对超重和失重现象的理解 (1)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。 (2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关,只取决于物体加速度的方向。 (3)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
12、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。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,典例剖析 例2质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少?处于什么状态?(g取10 m/s2) (1)升降机匀速上升。 (2)升降机以3 m/s2的加速度加速上升。 (3)升降机以4 m/s2的加速度加速下降。 点拨,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,解析人站在升降机中的体重计上,受力情况如图所示。 (1)当升降机匀速上升时,由牛顿第二定律得F合=FN-G=0,所以人受到的支持力FN=
13、G=mg=600 N。 根据牛顿第三定律得,人对体重计的压力就等于体重计的示数,即600 N,处于平衡状态。 (2)当升降机以3 m/s2的加速度加速上升时,由牛顿第二定律得FN-G=ma,FN=ma+G=m(g+a)=780 N。 由牛顿第三定律得,此时体重计的示数为780 N,大于人的重力,人处于超重状态。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,(3)当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时,由牛顿第二定律得G-FN=ma, FN=G-ma=m(g-a)=360 N, 由牛顿第三定律得,此时体重计的示数为360 N,小于人的重力600 N,人处于失重状态。 答案(1)600 N 平衡
14、状态 (2)780 N 超重状态 (3)360 N 失重状态,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,规律方法判断超重、失重状态的方法 物体究竟处于超重状态还是失重状态,可用三个方法判断: 1.从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态。 2.从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态,具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态,向下的加速度为g时处于完全失重状态。 3.从运动的角度判断,当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重状态,当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状
15、态。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,变式训练2在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法正确的是( ) A.晓敏同学所受的重力变小了 B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C.电梯一定在竖直向下运动 D.电梯的加速度大小为 ,方向一定竖直向下,探究一,探究二,探究三,随堂检测,随堂检测,解析体重计示数小于体重说明晓敏对体重计的压力小于重力,并不是体重变小,故A错误;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力,大小相等,故B错误;
16、电梯做向上的减速运动也会是失重状态,示数小于其重力,故C错误;以人为研究对象,mg-FN=ma求得a= ,方向一定竖直向下,故D正确。 答案D,探究一,探究二,探究三,随堂检测,怎样分析竖直上抛运动 情景导引 如图,将小球竖直向上抛出,请思考: (1)小球在空中运动时受力情况怎样?加速度变化吗? (2)小球的上升过程和下落过程分别是怎样的运动?整个过程又是怎样的运动呢? (3)小球上升到最高点所用时间t上和从最高点下落到抛出点所用时间t下有何关系? (4)小球落回抛出点的速度与抛出速度有何关系?,要点提示(1)小球运动中只受到重力的作用,加速度a=g,为恒量。(2)小球的上升过程为匀减速运动,下落过程为自由落体运动,整个过程加速度不变,为匀变速直线运动。(3)t上=t下。(4)等大、反向。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,知识归纳 1.分段法:在处理竖直上抛运动的问题时,可以分上升和下降两个过程进行分析:上升过程是初速度为v0、加速度为g的匀减速直线运动;下降过程
