用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）

用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能運(yùn)動(dòng)牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答相關(guān)的問題。2、知道什么是物體處于平衡狀態(tài)。知道在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件，即合力為零。3、知道物理學(xué)中超重和失重現(xiàn)象的含義，能通過牛頓定律對(duì)它們進(jìn)行定量地分析，并能分析和說明一些簡(jiǎn)單的相關(guān)問題。4、能解答以自由落體運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的豎直方向的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。研究物體平衡的基本思路和基本方法（1）合成法很多情況下物體受到三個(gè)力的作用而平衡，其中任意兩個(gè)力的合力必定跟第三個(gè)力等大反向。GF1F2F三力平衡條件:任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線。（2）分解法物體受三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)，也可以把其中一個(gè)力進(jìn)行分解一般采用正交分解法。這種方法稱為分解法。GF1F2F1xF1y研究物體平衡的基本思路和基本方法當(dāng)物體受三個(gè)以上共點(diǎn)力平衡時(shí)，一般采用分解法。體驗(yàn)：電梯中超重與失重電梯從一樓上升到六樓電梯從六樓下降到一樓運(yùn)動(dòng)過程v方向a方向FN

與G的關(guān)系物體狀態(tài)電梯的運(yùn)動(dòng)過程加速上升

勻速上升減速上升加速下降勻速下降減速下降超重狀態(tài)失重狀態(tài)平衡狀態(tài)失重狀態(tài)超重狀態(tài)平衡狀態(tài)00FN>GFN=GFN>GFN=GFN<GFN<G什么情況下物體發(fā)生超重現(xiàn)象？什么情況下物體發(fā)生失重現(xiàn)象？超重與失重結(jié)論：當(dāng)加速度方向向上時(shí)，物體發(fā)生超重現(xiàn)象當(dāng)加速度方向向下時(shí)，物體發(fā)生失重現(xiàn)象與速度無關(guān)，整個(gè)過程中重力不變。航天員在太空中的失重狀態(tài)例1關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是（）多選A、超重就是使物體的重力變大了B、物體向上運(yùn)動(dòng)一定處于超重狀態(tài)C、物體向下減速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài)D、物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)CD開拓思維下列物體中，你覺得能不能在太空中使用：

天平（）

體重計(jì)（）

鉛筆（）彈簧測(cè)力計(jì)（）能不能不能能例2、一個(gè)質(zhì)量為70g的人乘電梯下樓?？斓酱巳艘サ臉菍訒r(shí)，電梯以3m/s2的加速度勻減速下降，求這時(shí)他對(duì)電梯地板的壓力。（g=10m/s2）vaFmgvaF－mg＝maFmg解：人向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，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(duì)地板的壓力大小也等于910N，方向豎直向下。例3、在升降機(jī)中測(cè)人的體重，已知人的質(zhì)量為40g①2的加速度勻加速下降，臺(tái)秤的示數(shù)是多少？②若升降機(jī)自由下落，臺(tái)秤的示數(shù)又是多少？vaFmg解：當(dāng)升降機(jī)勻加速下降時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可知：mg－F＝maF＝mg－ma根據(jù)牛頓第三定律可知:臺(tái)秤的示數(shù)分別為300N和0N。①當(dāng)a1=2,F1=300N②當(dāng)自由下落時(shí)，a2=g,F2=0NvaFmg例4下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)中，不能在繞地球飛行的太空實(shí)驗(yàn)艙中完成的是多選A用彈簧秤測(cè)物體的重力B用天平測(cè)物體的質(zhì)量C用溫度計(jì)測(cè)艙內(nèi)的溫度D用水銀氣壓計(jì)測(cè)艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)ABD例5．一個(gè)彈簧秤最多只能掛上６０g的物體，在以５ｍ／ｓ２加速下降的電梯中，則它最多能掛上ｋｇ的物體，如果在電梯內(nèi)，彈簧秤最多只能掛上４０ｋｇ的物體，則此刻電梯在作運(yùn)動(dòng),加速度大小為（ｇ取１０ｍ／ｓ２）GTamGT′am′120g勻減速下降或勻加速上升5m/s2例6：質(zhì)量為50g的人站在升降機(jī)內(nèi)的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)各是多少？（g=10m/s2）（1）升降機(jī)勻速上升（2）升降機(jī)以4m/s2的加速度加速上升（3）升降機(jī)以4m/s2的加速度減速上升（4）升降機(jī)以重力加速度g加速下降500N700N300N0N分析：以人為研究對(duì)象，受到豎直向下的重力G，豎直向上的支持力F。GF（1）勻速上升時(shí)，加速度a=0根據(jù)牛頓第二定律有F-G=ma故F=mg=50×10N=500N由牛頓第三定律可知：體重計(jì)的示數(shù)為500N（2）以加速度a=4m/s2加速上升時(shí)根據(jù)牛頓第二定律有F-G=ma故F=mga=50×104N=700N分析：以人為研究對(duì)象，受到豎直向下的重力G豎直向上的支持力F。由牛頓第三定律可知：體重計(jì)的示數(shù)為700NGFa（）（3）以加速度a=4m/s2減速上升時(shí)根據(jù)牛頓第二定律有G-F=ma故F=mg-a=50×10-4N=300N分析：以人為研究對(duì)象，受到豎直向下的重力G豎直向上的支持力F。由牛頓第三定律可知：體重計(jì)的示數(shù)為300Na（）GF（4）以重力加速度g加速下降時(shí)根據(jù)牛頓第二定律有G-F=ma故F=mg-a=50×10-10N=0N分析：以人為研究對(duì)象，受到豎直向下的重力G豎直向上的支持力F。由牛頓第三定律可知：體重計(jì)的示數(shù)為0Na=g（）GF例7在一電梯的地板上有一壓力傳感器，其上放一物體，如圖4－7－2甲所示，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，傳感器示數(shù)大小隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖乙，根據(jù)圖象分析得出的結(jié)論中正確的是多選A．從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時(shí)刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C．電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層D．電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層BC例8．一個(gè)重為600N的人站在電梯中，此人對(duì)電梯地板的壓力為700N，則此電梯的運(yùn)動(dòng)情況可能是多選A．加速上升B．減速上升C．加速下降D．減速下降A(chǔ)D例9質(zhì)量是60g的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，如圖4－7－3所示，當(dāng)升降機(jī)做下列運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？1升降機(jī)以4m/s2的加速度加速上升；2升降機(jī)以5m/s2的加速度減速上升．圖4－7－3840N300N【精講精析】以人為研究對(duì)象，受力如圖4－7－4所示，由牛頓第三定律知，人受到的支持力跟人對(duì)體重計(jì)的壓力大小相等，所以體重計(jì)的讀數(shù)即為支持力的大?。畧D4－7－41加速上升時(shí)，a1向上，取向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律，有FN1－mg＝ma1，F(xiàn)N1＝mg＋ma1＝840N,此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為840N,大于人的重力600N，人處于超重狀態(tài)．2減速上升時(shí)，a2向下，取向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律，有mg－FN2＝ma2，F(xiàn)N2＝mg－ma2＝300N此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為300N，小于人本身的重力，人處于失重狀態(tài)．【答案】1840N2300N【特別提醒】1應(yīng)用牛頓第二定律求解的結(jié)果還不是臺(tái)秤的示數(shù)，一定要根據(jù)牛頓第三定律加以說明．2如知道物體處于超重狀態(tài)，只能知道物體的加速度方向向上，物體是向上加速、還是向下減速卻無法判斷．例10．某人在以25m/s2的加速度勻加速下降的電梯里最多能舉起質(zhì)量為m＝80g的物體，則該人在地面上最多能舉起質(zhì)量M為多少的重物？若電梯以25m/s2的加速度勻加速上升，則該人最多能舉起質(zhì)量為多少的重物？g取10m/s260g48g答案：60g48g例1