用牛頓運動定律解決問題(二)課件

1、第四章牛頓運動定律用牛頓運動定律解決問題（二）第四章牛頓運動定律用牛頓運動定律解決問題（二）共點力作用下物體的平衡條件平衡狀態(tài)：如果一個物體在力的作用下，保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。-合力為。共點力作用下物體的平衡條件平衡狀態(tài)：如果一個物體在力的作平衡狀態(tài)的常見情況：FNGGF 物體在兩個力同時作用下處于平衡狀 態(tài)，則這兩個力大小相等、方向相 反平衡狀態(tài)的常見情況：FNGGF平衡狀態(tài)的常見情況：物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，任意兩個力的合力與第三個力等大、反向。 平衡狀態(tài)的常見情況：物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，任 大 P105 4 大 P105 4 平衡狀態(tài)的常見情況：物體在n個

2、共點力作用下處于平衡狀態(tài) 時，其中任意(n-1)個力的合力必定與 第n個力等大、反向。 當物體處于平衡狀態(tài)時，沿任意方 向物體的合力均為零。 當物體在某個方向上處于平衡狀 態(tài)，在此方向上物體的合力為零。平衡狀態(tài)的常見情況：物體在n個共點力作用下處于平衡狀態(tài) 生活中偶然會碰到這樣一個現(xiàn)象，多人同乘一臺電梯，當靜止時，超重報警裝置并沒有響，可是當電梯剛向上起動時，報警裝置卻響了起來，運行一段時間后，報警裝置又不響了，難道人的體重會隨著電梯的運行而發(fā)生變化嗎？生活中偶然會碰到這樣一個現(xiàn)象，多人同乘一臺電梯，當靜止時，超用彈簧秤測物體的重力時應使物體處于什么狀態(tài)？物體處于平衡狀態(tài)彈簧秤的示數(shù)是哪個力的

3、？物體拉彈簧的力的示數(shù)根據(jù)平衡條件和牛頓第三定律知道：彈簧秤的示數(shù)等于物體重力的大小.用彈簧秤測物體的重力時應使物體處于什么狀態(tài)？物體處于平衡狀態(tài)思考用彈簧秤測物體的重力時，突然向上加速運動，彈簧秤的示數(shù)如何變化？思考用彈簧秤測物體的重力時，突然向上加速運動，彈簧秤的示數(shù)如分析物體的受力情況FGav物體向上加速時：根據(jù)牛頓第二定律：FGmaF ma G G物體所受的拉力F與物體對彈簧秤的拉力F（彈簧秤的示數(shù)）大于物體的重力。分析物體的受力情況FGav物體向上加速時：根據(jù)牛頓第二定律：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 大于物體所受到的重力的情況稱為超重現(xiàn)象。超重物體對支持物的壓力(或?qū)覓?/p>

4、物的拉力) 大于物體所受到的重力例題一個質(zhì)量為70Kg的人乘電梯下樓?？斓酱巳艘サ臉菍訒r，電梯以3m/s2的加速度勻減速下降，求這時他對電梯地板的壓力。（g=10m/s2）aFmgv例題一個質(zhì)量為70Kg的人乘電梯下樓?？斓酱巳艘サ臉菍訒r，一個質(zhì)量為70Kg的人乘電梯下樓。快到此人要去的樓層時，電梯以3m/s2的加速度勻減速下降，求這時他對電梯地板的壓力。（g=10m/s2）vaFmgmaFmg解人向下做勻減速直線運動，加速度方向向上。根據(jù)牛頓第二定律得：F 910N根據(jù)牛頓第三定律，人對地板的壓力大小等于910N，方向豎直向下。一個質(zhì)量為70Kg的人乘電梯下樓?？斓酱巳艘サ臉菍訒r，電梯

5、超重條件物體存在向上的加速度兩種情況：加速上升減速下降超重條件物體存在向上的加速度兩種情況：FGav思考物體向上減速時：根據(jù)牛頓第二定律：G F maF G ma G物體所受的拉力F與物體對彈簧秤的壓力F（彈簧秤的示數(shù)）小于物體的重力用彈簧秤勻速拉物體時，突然向上減速運動，彈簧秤的示數(shù)如何變化？FGav思考物體向上減速時：根據(jù)牛頓第二定律：G F 物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 小于物體所受到的重力的情況稱為失重現(xiàn)象。失重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 小于物體所受到的重力物體存在向下的加速度兩種情況：加速下降減速上升失重條件物體存在向下的加速度兩種情況：失重條件物體對支持物的

6、壓力(或?qū)覓煳锏睦? 等于0的情況稱為完全失重現(xiàn)象。完全失重物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 等于0的情況稱為完全加速度等于g兩種情況：自由落體豎直上拋完全失重條件加速度等于g兩種情況：完全失重條件 大 P101 2 3 大 P101 2 3 1、超重和失重是一種物理現(xiàn)象。2、物體的重力與運動狀態(tài)無關(guān)，不論物 體處于超重還是失重狀態(tài)，重力不變。規(guī)律：超重還是失重由a決定，與v方向無關(guān)視重:彈簧測力計或臺秤的示數(shù)總結(jié)視重 重力 a豎直向上 超重狀態(tài)視重 重力 a豎直向下 失重狀態(tài)1、超重和失重是一種物理現(xiàn)象。2、物體的重力與運動狀態(tài)無關(guān)， 作業(yè) 大 P85 變式訓練1 作業(yè) 大 P85

7、 變式訓練1 （4）利用平衡條件解決實際問題的方法 力的合成、分解法：對于三力平衡，根據(jù)任意兩個力的合力與第三個力等大反向的關(guān)系，借助三角函數(shù)、相似三角形等手段來求解；或?qū)⒛骋涣Ψ纸獾搅硗鈨蓚€力的反方向上，得到的這兩個分力勢必與另外兩個力等大、反向；對于多個力的平衡，利用先分解再合成的正交分解法。 矢量三角形法：物體受同一平面內(nèi)三個互不平行的力作用平衡時，這三個力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個矢量三角形；反之，若三個力的矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個力的合力必為零，利用三角形法，根據(jù)正弦定理或相似三角形數(shù)學知識可求得未知力。 相似三角形法：相似三角形法，通常尋找一個矢量三角形與幾何三角

8、形相似，這一方法僅能處理三力平衡問題。 三力匯交原理：如果一個物體受到三個不平行力的作用而平衡，這三個力的作用線必在同一平面上，而且必為共點力。 正交分解法：將各力分別分解到x軸上和y軸上，運用兩坐標軸上的合力等于零的條件，F(xiàn)x=0，y，多用于三個以上共點力作用下物體的平衡。但選擇x、y方向時，盡可能使落在x、y軸上的力多；被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力。 提醒：將各種方法有機的運用會使問題更易于解決，多種方法穿插、靈活使用，有助于能力的提高。 （4）利用平衡條件解決實際問題的方法【例1】一物體置于粗糙的斜面上，給該物體施加一個平行于斜面的力，當此力為 100 N且沿斜面向上時，物體

9、恰能沿斜面向上勻速運動；當此力為20 N且沿斜 面向下時，物體恰能在斜面上向下勻速運動，求施加此力前，物體在斜面上受 到的摩擦力為多大？【答案】40 N【解析】物體沿斜面向上運動時受力分析如圖-7-1所示。 由共點力的平衡條件，x軸：F1-mgsin-f1=0， y軸：mgcos-FN1=0 又f1=FN1 物體沿斜面向下運動時受力分析如圖-7-2所示。 由共點力的平衡條件得 x軸：f2-F2-mgsin=0，y軸：mgcos-FN2=0 又f2=FN2，f1=f2=f 以上各式聯(lián)立得：f1=f2=f=（F1+F2)/2 代入數(shù)據(jù)得：f=(100+20)/2 N=60 N 當不施加此力時,物體

10、受重力沿斜面向下的分力 mgsin=40 Nf=60 N 物體靜止在斜面上，受到的摩擦力為40 N。圖-7-1圖-7-2【例1】一物體置于粗糙的斜面上，給該物體施加一個平行于斜面的9/25/2022 （5）動態(tài)平衡問題的分析方法 在有關(guān)物體平衡的問題中，存在著大量的動態(tài)問題，所謂動態(tài)平衡問題，就是通過控制某一物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化的平衡問題，即任一時刻處于平衡狀態(tài)。 解析法：對研究對象的任一狀態(tài)進行受力分析，建立平衡方程，求出應變參量與自變參量的一般函數(shù)式，然后根據(jù)自變量的變化確定應變參量的變化。 圖解法：對研究對象進行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢

11、量圖（畫在同一個圖中），然后根據(jù)有向線段（表示力）的長度變化判斷各個力的變化情況。9/24/2022 （5）動態(tài)平衡問題的分析方法【例2】如圖-7-4所示，一定質(zhì)量的物塊用兩根輕繩懸 在空中，其中繩固定不動，繩在豎直平面 內(nèi)由水平方向向上轉(zhuǎn)動，則在繩由水平轉(zhuǎn)至豎 直的過程中，繩的張力的大小將( ) A.一直變大 B.一直變小 C.先變大后變小 D.先變小后變大D圖-7-4【解析】在繩轉(zhuǎn)動的過程中物塊始終處于靜止狀態(tài)，所受合力始終為零。如圖4-7-5為繩轉(zhuǎn)動過程中結(jié)點的受力示意圖，從圖中可知，繩的張力先變小后變大。圖-7-5【例2】如圖-7-4所示，一定質(zhì)量的物塊用兩根輕繩懸D圖圖4-7-6TA

12、一直減小，先變小后增大。如圖-7-6所示，半圓形支架，兩細繩和 結(jié)于圓心，下懸重為的物體，使繩固定不動，將繩的端沿半圓支架從水平位置逐漸移至豎直的位置過程中，分析和繩所受的力大小如何變化？圖4-7-6TA一直減小，先變小后增大。如圖-7-6所學點2 超重和失重 （）實重：物體實際所受的重力。物體所受重力不會因物體運動狀態(tài)的改變而變化。 （）視重：當物體在豎直方向有加速度時（即ay0），物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的重力，此時彈簧測力計或臺秤的示數(shù)叫物體的視重。 說明：正因為當物體豎直方向有加速度時視重不再等于實重，所以我們在用彈簧測力計測物體重力時，強調(diào)應在靜止或勻速運動狀

13、態(tài)下進行。 （3）對超重現(xiàn)象的理解 特點：具有豎直向上的加速度 運動形式:物體向上加速運動或向下減速運動。 說明：當物體處于超重狀態(tài)時，只是拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┰龃罅?，是視重的改變，物體的重力始終未變。學點2 超重和失重 （）實重：物體實際所受的【例3】如圖-7-7所示，升降機以0.5 m/s2的加速度勻加速上 升,站在升降機里的人質(zhì)量是 kg，人對升降機地板的 壓力是多大？如果人站在升降機里的測力計上，測力計 的示數(shù)是多大？【答案】515 N 【解析】人在和F的合力作用下，以0.5 m/s2的加速度豎直向上運動，取豎直向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律得 Fma 由此可得Fmam（g+a） 代入數(shù)值得F 根據(jù)牛頓第三定律，人對地板的壓力的大小也是 ，方向與地板對人的支持力的方向相反，即豎直向下。測力計的示數(shù)表示的是測力計受到的壓力，所以測力計的示數(shù)就是 。圖-7-7【評析】人和升降機以共同的加速度上升，因而人的加速度是已知的，題中又給出了人的質(zhì)量，為了能夠應用牛頓第二定律，應該把人作為研究對象。