人教版物理必修1　第四章牛顿运动定律 第7节用牛顿运动定律解决问题（二） 课件（共22张PPT）

(共22张PPT)
第7节 用牛顿运动定律解决问题（二）
第四章 牛顿运动定律
学习目标
1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念以及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

重点难点
重点
1.共点力作用下物体的平衡条件及应用．
2.发生超重、失重现象的条件及本质

难点
1.共点力平衡条件的应用．
2.超重、失重现象的实质．正确分析受力并恰当地运用正交分解法

一. 共点力的平衡
【问题设计】
1．什么是平衡状态？
物体保持静止或匀速直线运动的状态叫做平衡状态．
2．物体只有在不受力作用时，才能保持平衡状态吗？
不是．物体所受的合力为零，不一定是不受力作用．
3．速度等于零时，物体一定处于平衡状态吗？
不一定．当物体某一瞬间的速度为零时，但速度要发生变化，即加速度不为零时，就不是平衡状态．

【要点提炼】
1．平衡状态：静止或匀速直线运动状态。
2．平衡条件：F合＝0(或加速度a＝0)
3．平衡条件的四个推论
(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。
判断正误
1．只有加速度等于零，速度也等于零时，物体才处于平衡状态．(×)
2．在平直赛道上以很大的速度匀速飞驰赛车处于平衡状态．(√)
3．当物体被竖直向上抛出达最高点时，此时刻物体处于平衡态，上升和下降时不处于平衡态．(×)




练习
1．物体在共点力作用下，下列说法中正确的是(　　)
A．若物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态
B．某物体相对于另一物体保持静止时，该物体一定处于平衡状态
C．物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态
D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态
答案：C


二、超重和失重
1.物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象，叫超重．
2．物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象，叫失重．
3．物体处于超重还是失重状态，决定于加速度的方向，与速度方向无关
二、超重和失重
4．完全失重：当物体向下的加速度为g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．
【问题设计】
小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图所示．设小星的质量为50 kg，g取10 m/s2.求下列情况中台秤的示数．
(1)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀加速上升
选向上为正方向
根据牛顿第二定律：FN1－mg＝ma
得：FN1＝mg＋ma＝600 N


mg

FN1


【问题设计】
小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图所示．设小星的质量为50 kg，g取10 m/s2.求下列情况中台秤的示数．
(2)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀减速上升
选向下为正方向
根据牛顿第二定律：mg－FN2＝ma
得：FN2＝mg－ma＝400 N


mg

FN2


【问题设计】
小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图所示．设小星的质量为50 kg，g取10 m/s2.求下列情况中台秤的示数．
(3)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀加速下降
选向下为正方向
根据牛顿第二定律：mg－FN3＝ma
得：FN3＝mg－ma＝400 N


mg

FN3


【问题设计】
小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图所示．设小星的质量为50 kg，g取10 m/s2.求下列情况中台秤的示数．
(4)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀减速下降
选向上为正方向
根据牛顿第二定律:FN4－mg＝ma
得：FN4＝mg＋ma＝600 N


mg

FN4


【问题设计】
从以上例子中归纳总结：
什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象？

归纳总结：
(1)、(4)中，物体具有向上的加速度时，将发生超重现象
(2)、(3)中，物体具有向下的加速度时，将发生失重现象．
判断正误
1．物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的重力减小．(×)
2．竖直向上抛的物体上升时超重，下降时失重．(×)
3．在加速上升的电梯中用弹簧秤测一物体的重力，“视重”大于物体的重力．(√)




练习
2．下列关于超重和失重的说法中，正确的是(　　)
A．物体处于超重状态时，其重力增加了
B．物体处于完全失重状态时，其重力为零
C．物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了
D．物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化
答案：D


三.从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动
1．自由落体运动
(1)条件：①v0＝0；②只受重力作用，a＝g.
(2)运动性质：初速度为零的匀加速直线运动．
(3)规律：v＝gt，，.
2．竖直上抛运动
(1)条件：①具有竖直向上的初速度；②只受重力作用，a＝g.
(2)运动性质
全过程看：匀变速直线运动
分过程看:竖直向上的匀减速直线运动，至最高点后做自由落体运动

三.从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动
(3)规律：
①以初速度v0竖直向上抛出的物体，到达的最大高度，
上升到最大高度所需时间t上＝.
②竖直上抛运动具有对称性．
a．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下相等，即t上＝t下＝；
b．落回抛出点的速度大小v等于初速度v0 ；
c．上升和下降过程经过同一位置时速度大小相等；
d．上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等．

判断正误
1．做自由落体运动的不同物体经相同时间，速度的增加一定相同．(√)
2．竖直向上抛出的物体上升到最高点时，其加速度为零．(×)
3．竖直向上抛出的物体当空气阻力不能忽略时，上升阶段的加速度大于下落阶段的加速度．(√)




练习
3.(多选)一物体从某一行星表面竖直向上抛出(不计空气阻力)．t＝0时抛出，得到如图所示的 x-t图象，则(　　)
A该行星表面的重力加速度为 8 m/s2
B．该物体上升的时间为5 s
C．该物体被抛出时的初速度为10 m/s
D．该物体落到行星表面时的速度为20 m/s
答案：AD

例题
气球下挂一重物，以v0＝10 m/s匀速上升，当达到离地面高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)
解法一 : 分段法 （重物先匀减速上升，再匀加速下降．）
上升阶段，时间，
由知，
下降阶段，下降距离H＝h1＋175 m＝180 m
，下落时间s
重物落地速度v＝gt2＝60 m/s，总时间t＝t1＋t2＝7 s



175m



h1
例题
气球下挂一重物，以v0＝10 m/s匀速上升，当达到离地面高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)
解法二 :全过程法
取初速度方向为正方向
重物全程位移h＝v0t－gt2，h＝－175 m
解得：t1＝7 s，t2＝－5 s(舍去)
由v＝v0－gt，故v＝－60 m/s
负号表示方向竖直向下




175m



h1