必修1_5. 牛顿运动定律的应用课件35张PPT

第四章　牛顿运动定律
第七课时　用牛顿运动定律解决问题(二)
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2012年6月16日，我国三名航天员乘坐中国自主研制的“神舟”九号飞船在太空飞行13天后，于6月29日10时降落在内蒙古四子王旗阿木古都草原．航天员景海鹏、刘旺、刘洋胜乘坐“神舟”九号飞船在太空绕地球飞行的过程中，处于完全失重状态，他们还受重力吗？
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1.知道超重和失重是生活中的常见现象，会用牛顿运动定律加以解释.
2.会解决共点力平衡问题.
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要点1 共点力的平衡条件
1．平衡状态是指一个物体在力的作用下，保持______或_____________状态．
2．共点力作用下物体的平衡条件是________，即F合＝________，物体所受合力为零，则在任一方向上，物体所受的合力都为零，即Fx＝____、Fy＝____.
静止
匀速直线运动
合力为零
0
知 识
清 单
0
0
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我们在电视节目中看到过一类很惊险的杂技节目，或顶碗、或走钢丝、或一个男演员在肩膀上放一根撑杆，一个小女孩在杆上做出很多优美、惊险的动作，或将椅子叠放得很高，每张椅子都只有一只腿支撑，一个演员在椅子不同高度处做各种动作……这些节目有一个共同点，就是要保证碗或演员不能摔下来，实际上，演员们的表演都是很成功的，为什么演员或碗不会掉下来呢？
应 用
思 考
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综 合
拓 展
1．对静止的理解．
静止与速度v＝0不是一回事，物体保持静止状态，说明v＝0和a＝0这两个条件同时成立．若仅是v＝0，a≠0，如上抛到最高点的物体，此时物体并不能保持静止，上抛到最高点的物体并非处于平衡状态，所以平衡状态是指加速度为零的状态，而不是速度为零的状态．
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综 合
拓 展
2．求解共点力作用下物体平衡的方法．
(1)解三角形法：这种方法主要用来解决三力平衡问题．根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，然后通过解这个三角形求解平衡问题．若力的三角形不是直角三角形，可利用力的三角形与空间几何三角形相似求解．
(2)正交分解法：处理三力或三力以上的平衡问题时非常方便．此时平衡条件可表示为Fx合＝0，Fy合＝0.
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综 合
拓 展
(3)涉及多物体的平衡问题时，通常是整体法与隔离法交替使用．
特别提示：1.静止与速度v＝0不是一回事．
2．对物理中的“缓慢移动”可认为物体的移动速度很小，趋于零，因此可把这种情况当做处于平衡状态，按物体处于平衡状态进行分析和处理．
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尝 试
应 用
答案：AC
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尝 试
应 用
2．(双选)如图所示，氢气球受风力作用而使拉住它的细绳与地面的夹角为θ，在细绳被剪断的瞬间，气球所受外力的合力为(氢气球的重力忽略不计)(　　)
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尝 试
应 用
A．与原来绳子的拉力大小相等，方向相反
B．沿风力方向，大小等于风力
C．沿竖直方向向上，大小等于气球所受的浮力
D．与原来绳子的拉力方向相反，大小等于风力与浮力的合力
答案：AD
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要点2 超重和失重
1．不论物体处于何种运动状态，物体的重力并不发生变化．
2．超重：当物体具有________的加速度时(包括向上加速或向下减速两种情况)，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．
3．失重：物体具有________的加速度时(包括向下加速或向上减速两种情况)，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________自身重力的现象．
向上
大于
向下
知 识
清 单
小于
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4．完全失重：物体以加速度a＝g向________竖直加速或向上减速时(自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时)，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于________的现象．
下
0
知 识
清 单
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小星家住十八楼，每天上学放学均要乘竖直升降电梯上下楼．下楼时，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．快到底楼时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也觉得变“重”了．这是为什么呢？
应 用
思 考
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超重、失重和完全失重的比较
综 合
拓 展
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综 合
拓 展
特别提示：1.判断一个物体处于超重还是失重状态，主要根据加速度沿竖直方向的分量方向进行判断，若竖直向上，则超重，若竖直向下，则失重．
2．“超重”不是说重力增加了，“失重”也不是说重力减少了，“完全失重”也不是说重力完全消失了．在发生超重、失重现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化．
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尝 试
应 用
答案：C
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尝 试
应 用
答案：D
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题型1 共点力平衡
例1 在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示．仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球．无风时，金属丝竖直下垂；
当受到沿水平方向吹来的风时，
金属丝偏离竖直方向一个角度．
风力越大，偏角越大．通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力．那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？
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解析：取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力FT，如右图所示．这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零，根据任意两力的合力与第三个力等大反向求解，
可以根据力的三角形定则求解，
也可以用正交分解法求解．
用力的合成法(如图所示)，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得：F＝mgtan θ.
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1．下图为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA、FB，灯笼受到的重力为G.下列表述正确是的(　　)
A．FA一定小于G
B．FA与FB大小相等
C．FA与FB是一对平衡力
D．FA与FB大小之和等于G
变 式
应 用
B
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题型2 超重、失重现象的分析
例2一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲的过程中，指针示数变化应是(　　)
A．先减小，后还原
B．先增加，后还原
C．始终不变
D．先减小，后增加，再还原
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解析：人蹲下的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程．
(1)在加速向下时，人获得向下的加速度a，由牛顿第二定律得：
mg－FN＝ma，
FN＝m(g－a)＜mg，
由此可知弹力FN，将小于重力mg.
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(2)在向下减速时，人获得向上的加速度a，由牛顿第二定律得：
FN－mg＝ma，
FN＝m(g＋a)＞mg，
弹力FN将大于mg.
(3)当人静止时：FN＝mg.
答案：D
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名师点睛：人蹲下的过程中由初态的静止到末态的静止，所以必先加速(加速度向下)，再减速(加速度向上)，所以先失重，后超重，最后静止，处于平衡状态，明确人重心的运动过程是解题的关键．在生活中，只要留心观察，就会看到超重或失重现象．
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2.(双选)如右图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块，木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为(　　)
A．加速下降　　　　　
B．加速上升
C．减速上升
D．减速下降
变 式
应 用
BD
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题型3 超重、失重的计算
例3 某大型游乐场内，有一种能使人体验超重、失重感觉的大型娱乐设施，该设施用电梯将乘坐有十多人的座舱悬停在几十米的高空处，然后让座舱从高空自由落下(此时座舱受到的阻力极小，可忽略)，当落至一定位置时，良好的制动系统开始工作，使座舱落至地面时刚好停止．假设座舱开始下落时的高度为80 m，当下落至距地面30 m时，开始对座舱进行制动，并认为座舱的制动过程是匀减速运动．
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(1)当座舱从开始下落了20 m时，质量是60 kg的人对座舱的压力为多大？试说明理由．
(2)当座舱下落到距离地面10 m位置时，人对座舱的压力与人所受到的重力之比是多少？
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3.某人在以a＝2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1＝75 kg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升降机中最多能举起m2＝50 kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？?g取10 m/s2?
变 式
应 用
答案：60 kg　2 m/s2
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