用牛顿定律解决问题(二)(新课标)

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用牛顿定律解决问题(二)
用牛顿定律解决问题(一)解决两类问题
从受力确定运动情况 从运动确定受力情况
用牛顿定律解决问题(二)再解决两类问题
a＝0的情况，即平衡问题 a≠0且方向竖直的情况， 即超重和失重问题
一、共点力的平衡条件
你能列举生活中物体处于平衡状态的实例吗？
静 止 的 石 头 桌面上的书
F’
例2、如图，人的质量为m，当电梯 以加速度a加速下降时，人对地板 的压力N’是多大？
N
va G
N/
解：人为研究对象，人在升降机中受到 两个力作用：重力G和地板的支持力Ｎ 由牛顿第二定律得
mg－N = m a N=mg－ma
人受到的支持力N小于人受到的重力G
由牛顿第三定律得：压力小于重力G
2、失重
O
t
二、竖直上抛运动
1、定义：
把物体以一定的初速度v0沿竖直方向向上抛出，仅 在重力作用下物体所作的运动叫做竖直上抛运动。 2、特点：
①初速度：v0 ≠0，方向向上。 ②加速度：g=10 m/s2，方向向下。 ③运动方向：竖直向上。
例．在离地面15m的高处，以10m/s的初速度竖直 上抛一小球，求小球从抛出到落地所用的时间。 （忽略空气阻力， g 10m）/ s2
只是和它周围接触的＿弹＿力＿力变化了。
1．关于超重和失重，下列说法中正确的是： （ D）
A. 超重就是物体受的重力增加了； B. 失重就是物体受的重力减少了； C. 完全失重就是物体一点重力都不受了； D. 不论超重、失重还是完全失重，物体所受
重力是不变的．
2．某人站在一静止的台秤上，当他猛地下 蹲到停止的过程中，台秤的读数将：（不 考虑台秤的惯性） （ B ） A.先变大后变小，最后等于人的重力；
处于竖直上抛最高点的物体只是在瞬间速度为零， 它的合力不等于零，它的速度立刻就会发生改变， 所以不能认为处于平衡状态．
物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态， 并不是物体运动速度为零的位置．
城市中的路灯、无轨电车的供电线
路等，经常用三角形的结构悬挂。下图 是这类结构的一种简化模型。图中硬杆 OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动， 钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物 的重量是G，角AOB等于θ，钢索OA对O 点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多 大？
提示：人所能承受的最大压力是一定的。
解：当人在a=2 m/s2匀加速下降的升降机中时，处 于失重状态。设人的最大举力为F m1g-F=m1a，故F=m1(g-a)=75×(10-2)N=600N 即此人在地面上最多可举起60kg的物体 当人在匀加速上升的升降机中时，最大举力F不变 F-m2g=m2a'，故
B.先变小后变大，最后等于人的重力；
C.一直增大；
D.一直减小．
下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验 舱中完成的是( ABD )
A.用弹簧秤侧物体的重力 B.用天平侧物体的质量 C.用温度计测舱内的温度 D.用水银气压计测舱内气体的压强
3.某人在a=2m/s2匀加速下降的升降机中最多 可举起m1=75kg的物体，而此人在一匀加速上 升的升降机中最多能举起m2=50kg的物体，则 此升降机上升的加速度为多少？
解：
v0 10m / s, a g 10m / s2
整体法
s
=
v0t
-
1 2
gt 2
即 15 10t 1 10t 2 2
t1 3s，t2 1s（舍去）
物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重） 小于物体所受重力的现象。
F’
3、完全失重
当升降机以加速度 a = g 竖直加速下降时， 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重） 为零的现象。
产生超重和失重现象的条件是什么？
向上加速
aF v
向上减速
F av
向下加速
F
a
v
向下减速
F
a
v
G F=G+ma
硬杆OB的支持力F2
F2 ＝ F1cosӨ ＝ G/ tanӨ
当θ很小时，sinθ和tanθ都接近0，F1和F2就会很大， 对材料的强度要求很高。所以钢索的固定点A不能 距B太近。但A点过高则材料消耗过多，所以要结 合具体情况适当选择θ角
处理多个力平衡的方法有很多，其中最常见的就是刚 才几位同学分析的这三种方法，即正交分解法、平行四边 形定则和三角形定则．这几种方法到底采用哪一种方法进 行分析就要看具体的题目，在实际操作的过程中大家可以 灵活掌握．
F>G 超重
G F=G- ma
F<G 失重
G F=G- ma
F<G 失重
G
F=G+ma F>G 超重
小结：
（1）当加＿＿速＿＿度＿＿方＿向＿＿向＿＿上＿ 时，物体发生超重现象， （2）当加＿＿速＿＿度＿＿方＿向＿＿向＿＿下＿时，物体发生失重现象， （3）超重和失重与速度方向＿＿无＿＿关， （4）物体发生超重和失重时其重力＿不＿＿变＿＿。
分析
我们选择O点为研
究对象，进行受力分析，
如右图。
解： 如图所示,F1、F2、F3三个力的合力为零，表示这三
个力在x方向的分矢量之和及y轴方向的分矢量之和也 都为零，也 就是：
F2一F1cosӨ＝0 F1sinӨ一F3 ＝0
（1） （2）
由（1）（2）解出钢索OA的拉力F1
F1 ＝ F3 /sinӨ ＝G/ sinӨ
匀 速 行 驶 的 火 车
1、平衡状态：
一个物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态。
2、平衡条件：
牛顿第二定律告诉我们，当物体的合力为0时，加速度为0，物体将保持静止
或匀速直线运动状态。因此在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0
静止与速度v =0不是一回事
竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态 ？
FN
va G
F’N
解：人为研究对象，人在升降机中受到 两个力作用：重力G和地板的支持力Ｎ
由牛顿第二定律得
FN－mg = m a 故：FN = mg + m a
人受到的支持力N大于人受到的重力G
由牛顿第三定律得：压力F/N大于重力G
1、超重
物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重） 大于物体所受重力的现象。
用弹簧秤测物体的重力时应 使物体处于什么状态？
物体处于平衡状态
弹簧秤的示数是哪个力的？
物体拉弹簧的力的示数 根据平衡条件和牛顿第三定律知道：物 体重力的大小等于弹簧称的示数
用弹簧秤测物体的 重力时，突然向上 加速、减速运动， 弹簧称的示数如何 变化？
例、如图，人的质量为m，当电梯 以加速度a加速上升时，人对地板 的Biblioteka 力N’是多大？一、自由落体复习
（1）自由落体的运动性质：初速度为零的匀加速直线运动。 （2）自由落体的加速度：在同一地点加速度恒定为g。
方向：竖直向下 矢量性：
大小：g 9.8m / s2
（3）自由落体的规律（ a g 9.8m / s2 ）：
vt gt
v
x h 1 gt2 2
kg
vt2 2gx 2gh