高中物理人教版必修1课件 第四章 牛顿运动定律4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）(共25张PPT)

(共25张PPT)
高中物理·必修1·人教版
第四章 牛顿运动定律
4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）
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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.
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题.
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.
能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动
一、共点力的平衡条件
1．静止 匀速直线运动 2．合力为0

二、超重与失重
1．(1) 大于 (2) 向上
2．(1) 小于 (2) 向下
3．(1) 等于零 (2) 向下 g

三、从动力学看自由落体运动
1．重力 恒定 2．匀加速
一. 共点力的平衡
【问题设计】
1．什么是平衡状态？
2．物体只有在不受力作用时，才能保持平衡状态吗？
3．速度等于零时，物体一定处于平衡状态吗？
物体保持静止或匀速直线运动的状态叫做平衡状态．

不是．物体所受的合力为零，不一定是不受力作用．

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．
合外力为0
【要点提炼】
1．平衡状态：______或______________状态．
2．平衡条件：
(1)F合＝___(或加速度a＝___) (2)
3．平衡条件的四个推论
(1)二力作用平衡时，二力______、_______
(2)三力作用平衡时，任意两力的合力与第三个力________、__________
(3)多力作用平衡时，任意一个力与其他所有力的合力_______、_________
(4)物体处于平衡状态时，沿任意方向上分力之和
______________
静止
匀速直线运动
0
0
等大
反向
等大
反向
等大
反向
均为零
0
0
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
二 . 超重和失重
答案
【问题设计】
mg
FN1
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
二 . 超重和失重
答案
【问题设计】
mg
FN2
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
二 . 超重和失重
答案
【问题设计】
mg
FN3
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
二 . 超重和失重
答案
【问题设计】
mg
FN4
二 . 超重和失重
答案
【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．
mg = 500N
【要点提炼】
判断超重、失重状态的方法
1．从受力的角度判断
超重：物体所受向上的拉力(或支持力)_____重力．
失重：物体所受向上的拉力(或支持力) _______重力．
完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力) _________.
2．从加速度的角度判断
超重：物体具有竖直______的加速度．
失重：物体具有竖直______的加速度．
完全失重：物体具有竖直______的加速度，且加速度大小等于_____.
大于
小于
等于零
向上
向下
向下
g
三.从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动
0
重力
gt
2gh
竖直向上
重力
g
匀变速直线
匀减速
自由落体
g
初速度v0
大小相等
相等
解析
一、共点力的平衡
例1：如图所示，电灯的重力为20 N，绳AO与天花板间的夹角为45°，绳BO水平，求绳AO、BO所受的拉力的大小
FB
FC= G
FA
解法一：力的合成法
FA与FB 的合力竖直向上，大小等于FC
解析
一、共点力的平衡
例1：如图所示，电灯的重力为20 N，绳AO与天花板间的夹角为45°，绳BO水平，求绳AO、BO 所受的拉力的大小
FB
FC= G
FA
解法二：正交分解法
解析
例2：如图所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的v-t 图象，则( )
A．物体在0～2 s内处于失重状态
B．物体在2s～8s内处于超重状态
C．物体在8s～10 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．
加速
加速度
向上
超重
匀速
加速度
为0
正常
减速
加速度
向下
失重
二、超重与失重
加速度竖直向上：超重
加速度竖直向下：失重
C
三、从动力学角度看自由落体和竖直上抛运动
例3：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)
解析
解法一 : 分段法
重物先匀减速上升，再匀加速下降．
175m
h1
此时重物向哪运动呢？
三、从动力学角度看自由落体和竖直上抛运动
例3：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)
解析
解法二 :全过程法
175m
h1
此时重物向哪运动呢？
取初速度方向为正方向
1．共点力的平衡条件
(1)平衡状态指物体处于静止状态或匀速直线运动状态．
平衡状态的特点是速度不发生变化(v＝0或v＝常数)，
加速度a＝0.
(2)共点力作用下物体的平衡条件是合外力为0，即F合＝0
或
2．超重和失重分析
特征
状态　 加速
度a 视重(F)与重力(mg)的关系 运动情况 受力图
平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速
直线运动
超重 方向
向上 F＝
m(g＋a)>mg 向上加速，
向下减速
失重 方向
向下 F＝
m(g－a)向上减速
3.从动力学的角度看自由落体运动和竖直上抛运动
(1)物体抛出后只受重力作用，由牛顿第二定律知，a＝g
(2)自由落体运动：v0＝0，a＝g，匀加速直线运动
竖直上抛运动：具有竖直向上的初速度，a＝g，
全过程看做是匀变速直线运动.
1.(共点力的平衡)
如图所示，一重为10 N的球固定在支杆AB 的上端，今用一段绳子水平拉球,使杆发生弯曲,已知绳的拉力为7.5 N，则AB 杆对球的作用力
(　　)
A．大小为7.5 N
B．大小为10 N
C．方向与水平方向成53°
角斜向右下方
D．方向与水平方向成53°
角斜向左上方
解析
D
F1 = 7.5N
G = 10N
F2
三力平衡：
任意两力合力与第三个力等大、反向
2．(超重和失重)
在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲和起立的动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是(　　)
解析
下蹲：
加速向下
减速向下
起立：
加速向上
减速向上
失重
超重
超重
失重
D
3．(从动力学看自由落体和竖直上抛运动)
将一个物体以初速度20 m/s 竖直向上抛出，忽略空气阻力,求物体到达距抛出点上方15 m 处时所用的时间．
(g取10 m/s2)
解析
研究全过程：以初速度方向为正
15m
上升过程中到达该位置
下落过程中到达该位置
再见