高中物理第四章牛顿运动定律第7节用牛顿运动定律解决问题.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四章,第,7,节,新知预习,巧设计,名师课堂,一点通,创新演练,大冲关,读教材,填要点,要点一,要点二,随堂检测 归纳小结,课下作业 综合提升,试身手,夯基础,关键语句归纳,1,理解共点力作用下物体平衡状态的,概念，明确平衡条件即,F,合,0,，会用平衡条件解决力的平衡问题。,2,通过实验认识什么是超重和失重现,象，知道产生超重和失重的条件。,3,能解答以自由落体为基础的竖直方,向的运动学问题,(,竖直上抛、下抛,),。,读教材,填要点,1,共点力的平衡条件,(1),平衡状态：物体在力的作用下保持,或,状态，则这个物体处于平衡状态。,(2),平衡条件：,为零。,静止,匀速直线运动,合力,2,超重和失重,(1),超重：,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。,产生条件：物体具有,的加速度。,大于,竖直向上,(2),失重：,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。,产生条件：物体具有,的加速度。,完全失重：,a,定义：物体对支持物的压力,(,或对悬挂物的拉力,),的状态。,b,产生条件：,a,g,，方向,。,小于,竖直向下,等于零,竖直向下,关键一点,物体处于失重状态还是超重状态，是由物体加速度的方向决定的。,3,从动力学角度看自由落体运动,(1),运动学特征：初速度为零的竖直向下的,直线运动。,(2),动力学特征：只受重力作用，且重力恒定不变，因此物体的,恒定。,(3),加速度：由,F,ma,得：,a,g,，即为重力加速度。,匀加速,加速度,试身手,夯基础,1,若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是,(,),A,静止的,B,匀速直线运动,C,速度为零,D,合力为零,解析：,处于平衡状态的物体，可能处于静止或匀速直线运动状态，但其合力一定为零，故,D,选项正确。,答案：,D,2,关于超重和失重的下列说法中，正确的是,(,),A,超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体,所受的重力减少了,B,物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以,做自由落体运动的物体不受重力作用,C,物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有,向下的速度时处于失重状态,D,物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存,在且未发生变化,解析：,物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，超重和失重并非物体的重力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生变化，综上所述，,A,、,B,、,C,项错误，,D,项正确。,答案：,D,3,自由落体运动是加速度的,_,和,_,都,不变的匀变速直线运动，加速度之所以恒定不变，是因为物体在下落过程中所受,_,的大小、方向都不变。,答案：,大小方向重力,1,对共点力作用下物体的平衡的理解,(1),两种平衡情形：,静平衡：物体在共点力作用下处于静止状态。,动平衡：物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。,(2),由平衡条件得出的结论：,物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力必定等大反向，是一对平衡力。,物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力等大反向。,物体受,N,个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力与剩余,(,N,1),个力的合力一定等大反向。,当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零。,3,解题方法,(1),合成法：对于三个共点力的平衡，一般根据,“,任意两个力的合力与第三个力等大、反向,”,的关系，结合三角函数、相似三角形等知识求解。,(2),分解法：对于三个共点力的平衡，也可将某一个力分解到另外两个力的反方向上，得到的这两个分力必定与另外两个力等大、反向。,(3),正交分解法：物体受多个共点力的作用处于平衡状态时，可以建立适当的坐标系，利用正交分解法求出,x,轴和,y,轴方向上的合力，应用,F,x,合,0,，,F,y,合,0,列式求解。,(4),三角形法：,当三个共点力平衡时，三个力可以构成首尾相连的矢量三角形，这种方法一般用来讨论动态平衡问题较为方便。,图,4,7,1,1,在科学研究中，可以用风力仪直接,测量风力的大小，其原理如图,4,7,1,所示。,仪器中一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。,无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方,向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角,度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力。那么风力大小,F,跟金属球的质量,m,、偏角,之间有什么样的关系呢？,解析,取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力,mg,、水平方向的风力,F,和金属丝的拉力,F,T,，如图所示。这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零。根据任意两力的合力与第三个力等大反向求解，可以根据力的三角形定则求解，也可以用正交分解法求解。,法一：,力的合成法,如图甲所示，风力,F,和拉力,F,T,的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得,F,mg,tan,法二：,力的分解法,重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图乙所示，由几何关系可得,F,F,mg,tan,法三：,正交分解法,以金属球为坐标原点，取水平方向为,x,轴，竖直方向为,y,轴，建立坐标系，如图丙所示。由水平方向的合力,F,合,x,和竖直方向的合力,F,合,y,分别等于零，即,F,合,x,F,T,sin,F,0,F,合,y,F,T,cos,mg,0,解得,F,mg,tan,由所得结果可见，当金属球的质量,m,一定时，风力,F,只跟偏角,有关。因此，偏角,的大小就可以指示出风力的大小。,答案,F,mg,tan,对于共点力作用下物体的平衡问题的求解可以采取多种方法，一般情况下，物体受三力平衡时多采用力的合成与分解，构建矢量三角形，常用的方法有图解法和相似三角形法。当物体受三个以上的力平衡时，多采用正交分解。,1,视重,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。,2,超重与失重对比分析,特征,状态,加速度,视重,(,F,),与重力关系,运动情况,受力图,平衡,a,0,F,mg,静止或匀速直线运动,超重,向上,F,m,(,g,a,),mg,向上加速，向下减速,特征,状态,加速度,视重,(,F,),与重力关系,运动情况,受力图,失重,向下,F,m,(,g,a,),mg,向下加速，向上减速,完全失重,a,g,F,0,自由落体运动、抛体运动、正常运行的卫星,3,“,超重,”,与,“,失重,”,的本质,(1),超重与失重现象仅仅是一种表象，所谓超重与失重，只是拉力,(,或支持力,),的增大或减小，是,“,视重,”,的改变，改变量为,ma,，,a,为物体竖直方向的加速度。,(2),物体处于超重状态时，物体不一定是向上加速运动，也可以是向下减速运动，即只要物体的加速度方向是向上的，物体就处于超重状态，物体的运动方向可能向上也可能向下。同理，物体处于失重状态时，物体的加速度向下，物体既可以做向下的加速运动，也可以做向上的减速运动。,(3),无论是超重还是失重，物体本身的重力并不变化。,名师点睛,(1),超重和失重现象与物体的速度大小和方向无关，只取决于物体加速度的方向。,(2),当物体处于完全失重状态时，由重力引起的一切现象都会消失，如物体对桌面无压力，单摆不再摆动，浸在液体中的物体不受浮力。,(3),物体处于超重状态，它的加速度不一定竖直向上，但加速度一定有竖直向上的分量；同理处于失重状态的物体，其加速度方向不一定竖直向下，但一定有竖直向下的分量。,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,10 m/s,2,),(1),升降机匀速上升；,(2),升降机以,3 m/s,2,的加速度加速上升；,(3),升降机以,4 m/s,2,的加速度加速下降。,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,F,N,G,0,，所以人受到的支持力,F,N,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/s,2,的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得：,F,N,G,ma,，,F,N,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。,(3),当升降机以,4 m/s,2,的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得：,G,F,N,ma,，,F,N,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,平衡状态,(2)780 N,超重状态,(3)360 N,失重状态,(1),利用牛顿第二定律列方程时，一般以,a,方向为正方向，则与加速度方向相同的力减去与加速度方向相反的力即为合力。,(2),判断超重、失重现象，其关键是看加速度的方向，而不是运动方向。,1,处于平衡状态的物体所受的合力为零，此时物体的加速度为零，但物体的速度不一定为零。,2,若物体具有竖直向上的加速度或具有竖直向上的分加速度，则物体处于超重状态；若物体具有竖直向下的加速度或具有竖直向下的分加速度，则物体处于失重状态。,3,物体无论处于超重状态，还是失重状态，物体的重力并没有改变，只是物体对悬线的拉力或对支持物的压力比重力大了或比重力小了。,