高中物理 4.7用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）課件 新人教必修1

1、2021/8/11 星期三1應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解共點(diǎn)力作用下物體平衡狀態(tài)的概念，能推導(dǎo)出共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。2.會(huì)用共點(diǎn)力平衡條件解決有關(guān)力的平衡問題。3.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì)。4.進(jìn)一步熟練掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的方法和步驟，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（豎直上拋、豎直下拋）。第7節(jié)2021/8/11 星期三2重點(diǎn)1.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件及應(yīng)用。2.發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質(zhì)。難點(diǎn)1.共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用。2.超重、失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。重點(diǎn)難點(diǎn)2021/8/11 星期三3提出問題1.

2、物體處于平衡狀態(tài)有什么特點(diǎn)？物體若受多個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)，應(yīng)滿足什么條件？歸納：物體處于平衡狀態(tài)的特點(diǎn)是：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化，加速度為0。根據(jù)牛頓第二定律F=ma,當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，加速度為0，因而物體若受多個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)，應(yīng)滿足物體所受的合力F=0。結(jié)論:共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是所受合力為0。一、共點(diǎn)力的平衡條件2021/8/11 星期三42.若一個(gè)物體受兩個(gè)力而處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力的關(guān)系如何？若一個(gè)物體受三個(gè)力而處于平衡狀態(tài)，則其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力間滿足怎樣的關(guān)系？這個(gè)結(jié)論是否可以推廣到多個(gè)力的平衡？結(jié)論:二力平衡：物體受兩個(gè)力而處于平衡狀態(tài)時(shí)，這兩

3、個(gè)力的關(guān)系是等大、反向，且作用在同一條直線上。三個(gè)力平衡：物體受三個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí)，可將其中的任意兩個(gè)力合成，則這兩個(gè)力的合力與另一個(gè)力的關(guān)系是大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上。推而廣之，多個(gè)力的平衡，若物體受多個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，則這些力中的某一個(gè)力一定與其余力的合力大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上。提出問題一、共點(diǎn)力的平衡條件2021/8/11 星期三5典型例題例1 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4-7-6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(diǎn)且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量為G，AOB

4、=，鋼索OA對(duì)O點(diǎn)的拉力和桿OB對(duì)O點(diǎn)的支持力各是多大？請(qǐng)思考：（1）輕質(zhì)細(xì)繩中的受力特點(diǎn)如何？（2）可繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿只在兩端受力時(shí)其受力特點(diǎn)如何？（3）分析鋼索OA對(duì)O點(diǎn)的拉力和桿OB對(duì)O點(diǎn)的支持力選誰為研究對(duì)象？其受力特點(diǎn)如何？（4）求鋼索OA對(duì)O點(diǎn)的拉力和桿OB對(duì)O點(diǎn)的支持力時(shí)的解題依據(jù)是什么？2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三7拓展：求鋼索OA對(duì)O點(diǎn)的拉力和桿OB對(duì)O點(diǎn)的支持力利用了正交分解法，還有沒有其他方法？2021/8/11 星期三8二、超重和失重1.學(xué)生體驗(yàn)一位同學(xué)甲站在體重計(jì)上靜止，另一位同學(xué)乙說出體重計(jì)的示數(shù)。注意觀察接下來的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）甲突然下蹲

5、時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)是否變化？怎樣變化？（2）甲突然站起時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)是否變化？怎樣變化？（3）當(dāng)人下蹲和突然站起的過程中人受到的重力是否發(fā)生變化，為什么體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化呢？2021/8/11 星期三9二、超重和失重2.現(xiàn)象分析（1）體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變小了。（2）體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化，示數(shù)變大了。（3）當(dāng)人靜止在體重計(jì)上時(shí)，人處于受力平衡狀態(tài)，重力和體重計(jì)對(duì)人的支持力大小相等，而實(shí)際上體重計(jì)測量的是人對(duì)體重計(jì)的壓力，在這種靜止的情況下，壓力的大小是等于重力的。而當(dāng)人在體重計(jì)上下蹲或突然站起的過程中，人受到的重力沒有發(fā)生變化，但人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，也就是說產(chǎn)生了加速度，此時(shí)

6、人受力不再平衡，壓力的大小不再等于重力，所以體重計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化。2021/8/11 星期三10典型例題例2 如圖所示，人的質(zhì)量為m，當(dāng)電梯以加速度a加速上升時(shí)，人對(duì)地板的壓力F是多大？思考討論：（1）題目求人對(duì)地板的壓力，解決問題時(shí)如何選擇研究對(duì)象？（2）研究對(duì)象受到哪些力的作用？（3）解決問題時(shí)依據(jù)哪些規(guī)律？（4）電梯靜止時(shí)，地板對(duì)人的支持力F與人所受的重力G相等，都等于mg。當(dāng)電梯加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，這兩個(gè)力還相等嗎？2021/8/11 星期三11解析：取向上的方向?yàn)檎较?，根?jù)牛頓第二定律寫出關(guān)于支持力F、重力G、質(zhì)量m、加速度a的方程。 F-G=ma F=G+ma F=m（g+a）根據(jù)牛頓

7、第三定律得，人對(duì)地板的壓力F與地板對(duì)人的支持力F的大小相等，即F=m（g+a）。答案：m（g+a）2021/8/11 星期三123.歸納總結(jié)（1）當(dāng)電梯加速上升（或減速下降）時(shí),加速度向上,人對(duì)電梯地板的壓力Fm（g+a）mg，這種現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象。（2）當(dāng)電梯加速下降（或減速上升）時(shí)，加速度向下,人對(duì)電梯地板的壓力F=m（g-a）mg，這種現(xiàn)象稱為失重現(xiàn)象。如果物體以大小等于g的加速度豎直下落，則人對(duì)電梯地板的壓力m（g-a）=0，物體對(duì)支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有受到重力作用，這種狀態(tài)稱為完全失重狀態(tài)。2021/8/11 星期三134.超重和失重（1）定義 超重現(xiàn)象：物體對(duì)支

8、持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象。失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象。 完全失重狀態(tài)：物體以大小等于g的加速度豎直運(yùn)動(dòng)過程中，物體對(duì)支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有受到重力作用，這種狀態(tài)稱為完全失重狀態(tài)。在完全失重狀態(tài)下由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失。（多媒體播放航天員王亞平的空中授課錄像）2021/8/11 星期三14（2）超重和失重的條件 產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件：物體具有豎直向上的加速度，即做加速上升或減速下降運(yùn)動(dòng)，與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。 產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件：物體具有豎直向下的加速度，即做加速下降或減

9、速上升運(yùn)動(dòng)，與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。完全失重的條件：物體只在重力作用下運(yùn)動(dòng)，與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。2021/8/11 星期三15（3）意義物體在超重和失重過程中所受到的重力并沒有變化，“超重”并不意味著重力增大，“失重”也不代表重力減小，“完全失重”也不是說物體的重力完全消失了。超重和失重僅僅是物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生變化。其實(shí)物體的重力依然存在，且并不發(fā)生變化。2021/8/11 星期三16三、從動(dòng)力學(xué)看自由落體運(yùn)動(dòng)提出問題1.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件有哪些？結(jié)論:物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件有：第一，物體是從靜止開始下落的，即運(yùn)動(dòng)的初速度為0。第二，運(yùn)動(dòng)過程中，它只受重力的作用。2021/8/

10、11 星期三17三、從動(dòng)力學(xué)看自由落體運(yùn)動(dòng)提出問題2.在第二章，我們通過實(shí)驗(yàn)研究了自由落體運(yùn)動(dòng)，知道它是加速度不變的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為什么不變？結(jié)論:根據(jù)牛頓第二定律，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它受的合力成正比，加速度的方向與合力的方向相同。物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)只受重力作用，而且重力的大小、方向都不變，所以物體加速度的大小、方向也是恒定的。2021/8/11 星期三18典型例題思考討論：（1）這個(gè)物體是不是做自由落體運(yùn)動(dòng)？（2）物體在運(yùn)動(dòng)過程中受哪些力的作用？加速度的大小和方向是否發(fā)生變化？（3）物體做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？利用什么規(guī)律解決問題？2021/8/11 星期三19拓展延伸：（

11、1）一個(gè)豎直向上拋出的物體為什么1.6 s時(shí)的位置反而比0.6 s時(shí)更低？（2）以地面為坐標(biāo)原點(diǎn)，以向下為坐標(biāo)軸的正方向進(jìn)行列方程、解答，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析說明。（3）實(shí)際物體下落時(shí)都要受到空氣阻力，在什么情況下可以忽略空氣阻力的影響？2021/8/11 星期三20鞏固練習(xí)1. 關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（ ）A.初速度為0的豎直向下的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)B.只在重力作用下的豎直向下的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)C.自由落體運(yùn)動(dòng)在任意相等的時(shí)間內(nèi)速度變化量相等D.自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0、加速度為g的勻加速直線 運(yùn)動(dòng)答案：CD2021/8/11 星期三21鞏固練習(xí)2021/8/11 星期三22鞏固練習(xí)2021/8/11 星期三23鞏固練習(xí)4.如圖