4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)

牛顿第一定律惯性定律,惯性反映物体在不受力时的运动规律牛顿第二定律F=ma反映了力和运动的关系牛顿第三定律F=－F’(作用力和反作用力定律)反映了物体之间的相互作用规律牛顿运动定律导入新课（1）从受力确定运动情况物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况（2）从运动情况确定受力物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况第四章牛顿运动定律（1）知识与技能知道什么是超重和失重现象。理解产生超重和失重现象的条件。理解超重和失重现象的实质。培养学生应用牛顿第二定律分析、解决实际问题的能力。了解超重和失重现象在生活中的应用。教学目标（2）过程与方法通过对超重与失重现象的观察,进一步提高观察能力。通过对超重与失重现象的分析,掌握对该实验现象进行分析和归纳的方法。（3）情感态度与价值观通过对生活现象的分析,体会“生活处处皆学问”,感受生活的美好。通过对宇航员飞天过程的了解,体会他们坚强的毅志力。教学重点对超重与失重现象的受力情况与运动形式的认识。教学难点如何在生活中利用或避免生活中超重与失重现象。教学重难点1、共点力的平衡条件2、超重和失重3、从动力学看自由落体运动本节导航1、共点力的平衡条件共点力：物体所受各力的作用点在物体上的同一点或力的作用线相交于一点的几个力叫做共点力。CABOOF1F2F3GF1F2θ能简化成质点的物体受到的各个力可视为共点力平衡状态：静止状态或匀速直线运动状态，叫做平衡状态。共点力的平衡条件：由牛顿第一定律和牛顿第二定律知：物体不受力或合力为零时将保持静止状态或匀速直线运动状态——平衡状态。共点力下平衡的条件是合力等于零即:F合=0。物体平衡的两种模型：FNGFFNGf二力平衡的条件是两个力大小相等、方向相反在同一条直线上。（1）合成法很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向。平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡。这种方法称为合成法。GF1F2F研究物体平衡的基本思路和基本方法有两种：（2）分解法物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解(一般采用正交分解法)，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。这种方法称为分解法。当物体受三个以上共点力平衡时，一般采用分解法。GF1F2F1xF1y1.如图所示，三角形支架O点下方挂一重物G=50N，已知θ=300，求轻杆OA,OB所受弹力。OGθBANSinGFA100NGFB350tan解：力的分解法例题用正交分解法得平衡方程:FB-FACosθ=0FASinθ-G=0解得:NSinGFA100NGFB350tanOGθBAFA2.如图所示,在倾角为θ的斜面上,放一重力为G的光滑小球,球被竖直挡板挡住不下滑,求：斜面和挡板对球的弹力大小。GF1F2Fθ解：力的合成法：对球受力分析：F=GF1=F/cosθ=G/cosθF2=Ftanθ=Gtanθ力的分解法：对球受力分析：F1x=F1sinθF1y=F1cosθ=GF1=G/cosθF2=F1x=F1sinθ=Gsinθ/cosθ=GtanθGF2F1xF1y解：对物体受力分析,对绳子O点受力分析F=F1’=F1=GF2=F/cos600=2GF3=Ftan6003.重力为G的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态,已知细绳OA处于水平,OB与竖直方向成60°角,求细绳OA、OB和OC张力的大小。G3CG600ABOF1OF1’F2F3FGC600ABOF1OF1’F3F2F2xF2y4.重力为G的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态,已知细绳OA处于水平,OB与竖直方向成60°角,求细绳OA、OB和OC张力的大小。解：分解法：物体受力分析：F1=G对绳子O点受力分析F2x=F2sin600F2y=F2cos600223F22F合成法：物体受力分析：F2y=F1’=GF3=F2xGF22GF323222FCG600ABOF1OF1’F3F2xF2y2、超重和失重生活中常说的“超重”、“失重”这个小伙子15岁，身高1.5米，质量是100公斤，他“超重”了这辆汽车规定载重5吨，现在实际拉10吨，它“超重”了。神州五号加速升空阶段,杨利伟要接受超重的考验,到了太空要吃失重之苦。“失重超重”都直接涉及到离我们遥远而神秘的航天业中，是否失重超重在我们日常生活中难以看到？（1）如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力N’是多大？vaGN/N例题解：人为研究对象，人在升降机中受到两个力作用：重力G和地板的支持力Ｎ由牛顿第二定律得N－mg=ma故：N=mg+ma，人受到的支持力N大于人受到的重力G。由牛顿第三定律得：压力N’大于重力G。1.超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象。知识要点如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速下降时，人对地板的压力N’是多大？vGN’N例题解：人为研究对象，人在升降机中受到两个力作用：重力G和地板的支持力Ｎ由牛顿第二定律得mg－N=ma故：N=mg-ma，人受到的支持力N小于人受到的重力G，由牛顿第三定律得：压力N’小于重力G。2.失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象。知识要点3.完全失重：当升降机以加速度a=g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。4.视重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（1）视重大于重力超重（2）视重小于重力失重（3）视重等于重力静止或匀速状态（4）视重等于零完全失重丁丙乙甲mvamvamvamavNG失重NG超重NG失重NG超重GNGNGNGN向上减速运动向上加速运动向下加速运动向下减速运动物体失重和超重的情况：总结a方向向上——超重加速上升减速下降a方向向下——失重加速下降减速上升课堂练习1.在以4m/s2的加速度匀加速上升的电梯内，分别用天平和弹簧秤称量一个质量10kg的物体(g取10m/s2)，则（）A．天平的示数为10kgB．天平的示数为14kgC．弹簧秤的示数为100ND．弹簧秤的示数为140N2.如图所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是（）A.物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力不变。B.因物体处于失重状态，物体不受任何力的作用。C.因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其他力不变。D.物体处于失重状态，除了受到的重力不变外，不受其他的力的作用3.金属小筒的下部有一个小孔A,当筒内盛水时，水会从小孔中流出,如果让装满水的小筒从高处自由下落,不计空气阻力,则在小筒自由下落的过程中（）A.水继续以相同的速度从小孔中喷出B.水不再从小孔中喷出C.水将以较小的速度从小孔中喷出D.水将以更大的速度从小孔中喷出3、从动力学看落体运动（1）自由落体运动定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。（2）自由落体加速度:F合=G=mggmmgmFa合方向竖直向下Gv0=0自由落体运动做自由落体运动的两个条件：第一，物体是由静止开始下落的，即运动的初速度为0。第二，运动过程中只受重力的作用。Gv0=0（1）竖直上抛运动定义：物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。（2）竖直上抛运动加速度F合=G=mggmmgmFa合方向竖直向下GV0竖直上抛运动（3）竖直上抛运动研究方法：以向上方向为正方向，竖直上抛运动是一个加速度为－g的匀减速直线运动。（4）竖直上抛运动规律公式gtvvt02021gttvxGv01.以10m/s的速度从地面竖直向上抛出一个物体，空气的阻力可以忽略，分别计算0.6s、1.6s后物体的位置（g取10m/s2）。解：根据匀变速直线运动位移与时间的关系：初速度的方向与加速度的方向相反所以求得抛出0.6s后物体位于地面以上4.2m的位置，1.6s后位于地面以上3.2m的位置。2021gttvx2.从塔上以20m/s的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求5s末石子速度和5s内石子位移。(g=10m/s2)。解：以向上方向为正方向。gtvvt0smsmsm/30/510/202021gttvxmmm25510215202v0x正xvt1.超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力的现象叫超重。实质：重力不变而对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）变大。2.失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力的现象叫失重。实质：重力不变而对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）变小。课堂小结牛顿第一定律牛顿第二定律a=F/m或F=ma牛顿第三定律F=－F＇牛顿运动定律指出了物体具有惯性。揭示了运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因定量地描述运动和力的关系——大小关系、方向关系和瞬时关系，指出：力是产生加速度的原因揭示力作用的相互性和对等性。指出：力是物体间的相互作用3.完全失重：当向下的加速度a=g时。4.注意：不管是超重失重还是完全失重，重力始终没有发生变化。5.产生超重、失重现象的条件:物体具有向上的加速度时，超重。物体具有向下的加速度时，失重。6.超重、失重的实质:物体处于超重与失重状态时，其重力并没改变，只是它对支持物的压力（或悬挂物的拉力）变大或变小。1.（08,宁夏）一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于图示状态。设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，关于此时刻小球的受力情况，下列说法正确的是（）高考链接A．若小车向左运动，N可能为零B．若小车向左运动，T可能为零C．若小车向右运动，N不可能为零D．若小车向右运动，T不可能为零2.如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是（）A．向右做加速运动B．向右做减速运动C．向左做加速运动D．向左做减速运动1.升降机里静置一弹簧测力计,挂一质量m=10kg的物体,当升降机以a=2.0m/s2的加速度竖直上升时,弹簧测力计的读数为_______N,当升降机以a=2.0m/s2的加速度减速上升时,弹簧测力计的读数为_______N。(g取10m/s2)课堂练习120802.一段轻绳所承受的最大拉力为36N,如果这一轻绳下端系一质量为2kg的物体,并使其匀加速竖直上升,则物体在4s内速度的改变量不能超过_______.(g=10m/s2)32m=2kgFmax=36Nv=?3.如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一根轻质弹簧的上端固定在框架上，下端拴着一个质量为m的小球，在小球上下振动时，框架始终没有跳起地面．当框架对地面压力为零的瞬间，小球加速度的大小为（）AgBC0D．．．．()()MmgmMmgm4.在以4m/s2的加速度匀加速上升的电梯内，分别用天平和弹簧秤称量一个质量10kg的物体(g取10m/s2)，则（）A.天平的示数为10kgB.天平的示数为14kgC.弹簧秤的示数为100ND.弹簧秤的示数为140N1.提示:选足球为研究对象,因为足球是静止的,即处于平衡状态,所以足球所受到的三个共点力的合力为0。2.解答:其余四个合力与F1大小相等、方向相反。3.解答:当瓶子自由下落时,水不会从小孔喷出,因为在下落过程中,瓶中的水所受合力为零,即处于完全失重的状态,故水不会流出。问题与练习4.提示:当地仓离地面50m的位置时,升降机是自由落体运动状态,任何手中的铅球都处于失重状态,即球对手无作用力。当地仓离地面15m时,坐舱做匀减速运动,大小为a=16.8m/s2方向向上,所以手对铅球的作用力是F=135N。