高一物理必修一：4.7《用牛顿运动定律解决问题(二)》课件(新人教版必修1)

1、平衡状态：。2、力的分解合成的适用范围是。3、共点力：。4、物体处于平衡状态时分为两类：一类是共点力作用下物体的平衡；一类是有固定转动轴的物体的平衡。在整个高中阶段，我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。共点力作用下物体的平衡条件是。5、超重；失重；完全失重。在超重、失重、完全失重等物理现象中，物体所受的重力分别、、（填“变大”、“变小”或“不变”）。前提测评：4.7用牛顿运动定律解决问题（二）学习目标：1、理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。2、会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。3、通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。4、进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。共点力作用下物体的平衡条件平衡状态：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。分类：一：共点力作用下物体的平衡；二：有固定转动轴的物体的平衡。共点力：如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点，那这几个力叫做共点力。导学达标：共点力作用下物体的平衡条件【定义】：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。【牢记】：力的分解合成只适用于共点力。竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态？YY例1、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。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？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。GABOθF1YF2F3F1XF121cosFFGFF31sinsin1GFtan2GF联解该两式得：例2、举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一定时间，才能被裁判视为挺（或抓）举成功。运动员可通过改变两手握杆的距离来调节举起时双臂的夹角。若双臂夹角变大，则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用力大小变化的说法正确的是（）A．不变B．减小C．增大D．不能确定CθGFcos2cos2GF超重与失重例3、人站在电梯中，人的质量为m。NG①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：mgN再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力为：mgNN方向竖直向下。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？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NGmamgNmgmamgN再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力为：mamgNN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？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NmgmamgNmgmamgN再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力为：mamgNN⑤人随电梯以加速度a(ag)匀减速上升，人对地板的压力为多大？④人随电梯以加速度a(ag)匀加速下降，人对地板的压力多大？maNmgmgmamgNN结果同上：mgmamgNN超重和失重【定义】：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，这种现象叫做超重。【定义】：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，这种现象叫做失重。完全失重⑥人随电梯以加速度g匀加速下降，这时人对地板的压力又是多大？0mgmgNmgNmg当电梯对人没有支持力时，人只受重力，加速度大小为g，做的是自由落体运动。【定义】：如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动，这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有了重力作用，这种状态是完全失重。水的失重问题：1、人随电梯能以加速度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？归纳总结（1）什么是超重（失重）现象？（2）什么情况下会出现超重（失重）现象？（3）为什么会出现超重（失重）现象？【牢记】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—超重状态物体具有竖直向下的加速度—失重状态超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关太空生活揭密例4、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重量，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是（）A．读数偏大，表明装置加速上升B．读数偏小，表明装置减速下降C．读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动D．读数准确，表明装置匀速上升或下降C达标测评：1、如图1所示，长为5m的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m的两杆的顶端A、B，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N的物体，平衡时，问：①绳中的张力T为多少?②A点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳中张力如何变化?图1ABαα【解析】⑴光滑的挂钩相当于一个滑轮，因为绕过挂钩两端的绳子拉力相等，且两绳子拉力的合力大小等于物体重力，方向竖直向上。所以两段绳子与竖直方向的夹角是相等的。如右图GTFT关于角度α由所作辅助线可以看出：54cos所以：sin2TFNNGFT1053212sin2sin22、如图所示，电灯悬挂于两墙之间，更换绳OA，使连接点A向上移，但保持O点位置不变，则A点向上移时，绳OA的拉力（）A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大【解析】抓住关键点：选O结点为对象；受力分析；发现O结点在三个共点力的作用下处于平衡时，表示这三个力的有向线段构成顺向闭合的力三角形。GFBOFAOFBOGFAO所以由图分析知，AO绳上的拉力随A点的向上移动，其变化情况是先减小再增大。D3、如图所示，在两块相同的竖直木板之间，有质量均为m的4块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则第2块砖对第3块砖的摩擦力大小为()A．0B．mgC．mg／2D．mg／4【解析】整体法。将4块木块看成一个整体，先对整体进行受力分析。4mg4mgFFffFmgff21再分别选1和2为研究对象，其受力图如上所示N21N12mgf12N32作出它们的受力图。2对1的摩擦力为f21=mg，3对2的摩擦力则为零，所以A对。由整体法知，砖块1的左面受竖直向上的摩擦力f=2mg，砖块4的右面也受竖直向上的摩擦力f=2mg。A4、一个人站在磅秤上，在他蹲下的过程中，磅秤的示数将（）A、先小于体重后大于体重，最后等于体重。B、先大于体重后小于体重，最后等于体重C、先小于体重，后等于体重D、先大于体重，后等于体重A5、某人在以a=2m/s2匀加速下降的电梯中最多能举起m1=75kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的电梯中最多能举起m2=50kg的物体，则此电梯上升的加速度为多大？Fm1g【解析】对物体进行受力分析：如右图人的最大举力F是不变的，物体具有竖直向下的加速度a=2m/s2有：由牛二律得：amFgm11NamgmF60011所以则此人在地面上能举起重物的质量为：kgkggFgGm6010600第二次物体质量为50kg,人的举力仍为600N,则人的举力大于物体重力，物体合外力向上，同理可得：amgmF222222/2/501050600smsmmgmFa即：