用牛頓運動定律解決問題（二）

2016年湖南省地質(zhì)中學(xué)五項全能比賽用牛頓運動定律解決問題（二）參賽選手：124號請同學(xué)們觀看視頻：宇航員在太空中的失重狀態(tài)1飛船中的物體怎么會飄起來？2地面上會不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？1知道什么是物體處于平衡狀態(tài)。知道在共點力作用下物體的平衡條件，即合力為0。2知道物理學(xué)中超重和失重現(xiàn)象的含義，能通過牛頓運動定律對它們進行定量的分析，并能分析和說明一些簡單的相關(guān)問題。一、共點力的平衡條件1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)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。2共點力作用下物體的平衡條件是合力為０。3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力的作用而平衡，其中任意兩個力的合力必定跟第三個力等大反向。GF1F2F2分解法物體受三個共點力平衡時，也可以把其中一個力進行分解一般采用正交分解法。這種方法稱為分解法。GF1F2F1xF1y當物體受三個以上共點力平衡時，一般采用分解法?！镜淅?】城市中的路燈，無軌電車的供電線路等，經(jīng)常用三角形的結(jié)構(gòu)懸掛。圖為這類結(jié)構(gòu)的一種簡化模型。圖中硬桿OB可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，鋼索和硬桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量為G，角AOB等于θ，鋼索OA對O點的拉力和硬桿OB對O點的支持力各是多大？解析：1輕質(zhì)細繩中的受力特點：兩端受力大小相等，內(nèi)部張力處處相等。2硬桿僅兩端受力時桿處于平衡狀態(tài)的特點：這兩個力必然沿硬桿的方向且大小相等。也是一理想化模型。解決問題時要注意以下幾點：C視重：物體對懸掛物的拉力或者對支持物的壓力GF1實重：物體實際的重力二、超重與失重把物體掛在彈簧測力計下，用手帶動彈簧秤和物體一起：1靜止2向上加速運動3向下加速運動觀察彈簧測力計的示數(shù)如何變化？——拉力大于重力視重大于實重——拉力小于重力視重小于實重——根據(jù)二力平衡拉力等于重力【學(xué)生實驗】N/1超重現(xiàn)象以一個站在升降機里的體重計上的人為例分析：設(shè)人的質(zhì)量為m，升降機以加速度a加速上升。vaG分析：對人和升降機受力分析如圖F合=N-GF合=N-G=ma故：N=Gma人受到的支持力N大于人受到的重力G再由牛頓第三定律得：壓力N′大于重力G。N總結(jié)：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥谖矬w所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象。視重>實重N′2失重現(xiàn)象以站在升降機里的體重計上的人為例分析，設(shè)人的質(zhì)量為50g，升降機以2m/s2的加速度加速下降。g=10m/s2va分析：對人和升降機受力分析如圖F合=G-N由牛頓第二定律得F合=G-N=ma故：N=mg-ma=400N<500N人受到的支持力N小于人受到的重力G再由牛頓第三定律得：壓力N′小于重力G。GN總結(jié)：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為失重現(xiàn)象。視重<實重什么情況下物體發(fā)生超重現(xiàn)象？什么情況下物體發(fā)生失重現(xiàn)象？類型v方向a方向現(xiàn)象加速上升減速上升加速下降減速下降向上向上向下向下向上向下向下向上超重失重超重失重結(jié)論：當加速度方向向上時，物體發(fā)生超重現(xiàn)象。當加速度方向向下時，物體發(fā)生失重現(xiàn)象。物體的重力與運動狀態(tài)無關(guān)，不論物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，重力不變。G=mg強調(diào)：當物體處于失重狀態(tài)，且a＝g時會發(fā)生什么現(xiàn)象？物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诹愕那闆r稱為完全失重現(xiàn)象。FN=mg－a=0如：自由落體運動和豎直上拋運動此時重力為零嗎？視頻：自由下落的水瓶人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進入軌道后，其中的人和物都處于完全失重狀態(tài)。【典例2】處于完全失重狀態(tài)下，下列物品不能正常使用的是：A天平B刻度尺C溫度計D彈簧測力計E圓珠筆F水銀氣壓計彈簧測力計無法測量物體的重力，但仍能測量拉力或壓力的大小處于完全失重狀態(tài)下，所有和重力有關(guān)的儀器都無法使用！1游樂園中，游客乘坐加速或減速運動的升降機，可以體會超重或失重的感覺。下列描述正確的是A．當升降機加速上升時，游客是處在失重狀態(tài)B．當升降機減速下降時，游客是處在超重狀態(tài)C．當升降機減速上升時，游客是處在失重狀態(tài)D．當升降機加速下降時，游客是處在超重狀態(tài)BC2“蹦極”是一項非常刺激的體育運動。某人身系彈性繩自高空P點自由下落，圖中a點是彈性繩的原長位置，c是人所到達的最低點，b是人靜止地懸吊著時的平衡位置，人在從P點落下到最低點c的過程中AB段做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)點，人的速度為零，其加速