人教版高中物理必修一 4.7 用牛顿运动定律解决问题(二):27张PPT

课件27张PPT。7　用牛顿运动定律解决问题（二）第四章　牛顿运动定律1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象.
2.能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动．目标定位二、从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动栏目索引一、超重和失重对点检测 自查自纠一、超重和失重知识梳理1.几个概念
(1)超重：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，称为超重现象.
(2)失重：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，称为失重现象.
(3)完全失重：如果物体对支持物、悬挂物 作用力，这时物体正好以大小等于 、方向 的加速度运动，此时物体处于完全失重状态.答案大于小于完全没有竖直向下g(4)实重：物体实际所受的 .物体所受重力 (填“会”或“不会”)因物体运动状态的变化而变化.
(5)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将 (填“等于”或“不等于”)物体的重力，此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重.答案重力不会不等于2.判断物体超重与失重的方法
(1)从受力的角度判断
超重：物体所受向上的拉力(或支持力) (填“大于”或“小于”)重力，即视重大于实重.
失重：物体所受向上的拉力(或支持力) (填“大于”或“小于”)重力，即视重小于实重.
完全失重：物体对支持物(或悬挂物)的压力(或拉力)为 ，即视重为零.答案大于小于零(2)从加速度的角度判断
①当物体的加速度方向 (填“向上”或“向下”)〔或竖直分量 (填“向上”或“向下”)〕时，处于超重状态.
根据牛顿第二定律：FN－mg＝ma，此时FN>mg，即处于超重状态.
②当物体的加速度方向 (填“向上”或“向下”)〔或竖直分量 (填“向上”或“向下”)〕时，处于失重状态.
根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时FN③当物体的加速度为 时，处于完全失重状态，根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时FN＝0，即a＝g.答案向上向上向下向下g【深度思考】(1)有人说：“在很高的山顶上，物体所受的重力要小于它在海平面上所受的重力，这种现象也是失重！”这种说法正确吗？答案　不正确，这不是失重.失重的本质是重力不变，而“视重”减小.在很高的山上，物体所受的重力减小，是由于地球对它的吸引力减小了.答案(2)物体超重时一定向上运动，失重时一定向下运动吗？答案　不一定.物体处于超重还是失重状态，与物体的运动方向无关，只取决于加速度方向.答案典例精析例1　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，物体一定在上升
B.物体处于失重状态时，物体可能在上升
C.物体处于完全失重状态时，地球对它的引力就消失了
D.物体处于完全失重状态时，它所受到的合外力为零解析答案解析　物体处于超重状态时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速，A错误；
物体处于失重或者是完全失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，B正确；
完全失重时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，C、D错误.B总结提升(1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关.
(2)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化.
(3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失.比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动……，靠重力使用的仪器也不能再使用（如天平）.只受重力作用的一切抛体运动，都处于完全失重状态.例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1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晓敏的重力
C.电梯一定在竖直向下运动
D.电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下解析答案图1解析　晓敏在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，A错误，B正确；
人处于失重状态，加速度向下，运动方向可能向上减速，也可能向下加速，故C错误；
以竖直向下为正方向，有：mg－F＝ma，即50g－40g＝50a，解得a＝ ，方向竖直向下，故D正确.
答案　BD例3　如图2所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力.下列说法正确的是(　　)A.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一
定为零
B.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大
于B的重力
C.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等
于B的重力
D.在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力
小于B的重力解析答案返回图2解析　据题意，降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；
降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D错误.
答案　A返回二、从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动知识梳理1.自由落体运动
(1)条件：①物体从 开始下落，即运动的初速度是 ；②运动过程中只受 的作用，根据牛顿第二定律mg＝ma，所以a＝ .
(2)运动性质：v0＝ 、a＝ 的匀加速直线运动.
2.竖直上抛运动
(1) 条件：①具有 的初速度；②只受 .
(2)运动性质：初速度v0≠0、加速度a＝ 的匀变速直线运动(通常规定初速度v0的方向为正方向).答案静止0重力0g竖直向上重力gg(3)运动规律：
基本公式竖直上抛运动的对称性
①从抛出点上升到最高点所用的时间t上与从最高点落回抛出点所用的时间t下 ，即t上＝t下＝ ；
②落回抛出点的速度大小v 初速度v0；
③上升和下降过程经过同一位置时速度大小 ；
④上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间 .答案相等等于相等相等【深度思考】做自由落体运动和竖直上抛运动的物体分别是处于超重还是失重状态？答案　都是完全失重状态.答案典例精析例4　气球下挂一重物，以v0＝10 m/s匀速上升，当到达离地面高175 m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地速度多大？(空气阻力不计，g取10 m/s2)返回解析答案解析　解法一　分段法
绳子断裂后重物上升阶段，时间t1＝ ＝1 s，
上升高度v＝2gh1，h1＝ ＝5 m
重物下降阶段，下降距离H＝h1＋h0＝180 m
设下落时间为t2，则H＝ ，故t2＝ ＝6 s
落地速度v＝gt2＝60 m/s，总时间t＝t1＋t2＝7 s解析答案?返回 对点检测 自查自纠12?A.物体在0～2 s内处于失重状态
B.物体在2～4 s内处于超重状态
C.物体在4～5 s内处于失重状态
D.由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态解析答案图3解析　从加速度的角度看，0～2 s内加速度为正，表示方向竖直向上，物体处于超重状态，A错误；
2～4 s内升降机匀速上升，加速度为零，物体即不超重也不失重，B错误；
4～5 s内升降机做减速上升，加速度竖直向下，物体处于失重状态，C正确；
不知道物体的质量，也可以通过加速度的方向来判断物体处于失重还是超重状态，D错误.故选C.
答案　 C122.(竖直上抛运动的有关计算)竖直上抛的物体，初速度是30 m/s，经过2.0 s、3.0 s、4.0 s，物体的位移分别是多大？通过的路程分别是多长？速度分别是多大？(g取10 m/s2)解析答案返回12解析　上升的最大高度H＝ ＝ m＝45 m
由x＝v0t－ gt2得
当t1＝2.0 s时，
位移x1＝30×2.0 m－ ×10×2.02 m＝40 m，小于H，所以路程s1＝40 m
速度v1＝v0－gt1＝30 m/s－10×2.0 m/s＝10 m/s
当t2＝3.0 s时，位移x2＝30×3.0 m－ ×10×3.02 m＝45 m，等于H，所以路程s2＝45 m
速度v2＝v0－gt2＝30 m/s－10×3.0 m/s＝0解析答案12返回当t3＝4.0 s时，位移x3＝30×4.0 m－ ×10×4.02 m＝40 m，小于H，所以路程
s3＝45 m＋(45－40) m＝50 m
速度v3＝v0－gt3＝30 m/s－10×4.0 m/s＝－10 m/s，负号表示速度方向与初速度方向相反.答案　见解析12本课结束