高中物理-用牛顿运动定律解决问题（二）教学课件设计

人教版高中物理必修一

第四章牛顿运动定律第7节用牛顿运动定律解决问题（二）

第四章牛顿运动定律

牛顿运动定律的应用（二）

——共点力的平衡条件、超重与失重共点力的平衡条件

一个物体在共点力作用力下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。静止与速度v＝0是一回事吗？是平衡状态吗？竖直向上抛出一个物体，当物体到达最高点时，速度为0，加速度为0吗？或者说合外力为0吗？注意：加速度为0时速度不一定为0； 速度为0时加速度不一定为0。G共点力的平衡条件静止或匀速直线运动△v＝0a＝0F合＝0共点力作用下的平衡条件

一个物体在共点力作用力下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。二力平衡条件：两个力等大、反向、共线FNGGFT一、平衡条件ABOθ三力平衡条件：

任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。FAFBFT如图所示，某物体在五个共点力作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四个力不变，请说出这四个力的合力的大小和方向。多力平衡条件：物体受到几个共点力的作用而平衡时，其中的任意一个力必定与余下的其他力的合力等大、反向、共线。F3F2F1F4F5如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若将F4＝5N的力沿逆时针方向转动90°，其余三个力的大小和方向都不变，求此时物体所受的合力。F4F3F2F1ABOθFAFBFTFA=GsinθFB=Gcosθ沿OA方向：FA

－Gsinθ＝0沿OB方向：FB

－Gcosθ＝0θ合成法二、求解平衡的方法ABOθFAFBGFA=GsinθFB=GcosθF1F2θ分解法FABCθmxyFT=mgFBCFACF1F2水平方向：FBC－

mgcosθ＝0竖直方向：FACsinθ－mg＝0正交分解法1、对研究对象进行受力分析，作出受力图。2、物体在三个力作用下处于平衡状态，常用解题方法：力的分解法、力的合成法、正交分解法。3、共面的非平行的三个力平衡时：其中任意两个力的合力必与第三个力等值反向且三个力的作用下必交于一点。4、物体在三个以上（或三个）力作用下处于平衡状态，通常应用正交分解法。解共点力平衡问题的基本思路例1：如图所示，斜面上的物体保持静止状态，下列结论正确的是( )A、物体所受的重力与弹力的合力方向垂直斜面向上B、物体所受的弹力与摩擦力的合力方向竖直向上C、物体所受重力、弹力、摩擦力的合力方向沿斜面向下D、物体所受重力、弹力、摩擦力中任两个力的合力必与第三个力大小相等、方向相反BDFNFfG一个物体放在斜面上如图，当斜面的倾角逐渐增大而物体仍静止在斜面上时，则物体所受（）A．重力与支持力的合力逐渐增大B．重力与静摩擦力的合力逐渐增大C．支持力与静摩擦力的合力保持不变D．重力、支持力、静摩擦力的合力逐渐增大

练习ACOBCAD例：如图，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置逐渐移至竖直位置C的过程中，分析OA、OB所受力的大小变化情况。FAFBFT=GFA逐渐变小FB先变小后增大结论：P例：如图，一固定的斜面上，有一块可以绕下端转动的挡板P，今在挡板与斜面间夹有一重为G的光滑球。当挡板P由图中竖直位置逆时针缓慢转到水平位置的过程中，球对挡板和斜面的压力如何变化？GFNPFNFNP先变小后变大FN逐渐变小如图所示，当人向右跨了一步后，人与重物重新保持静止，下述说法中正确的是（）A．地面对人的摩擦力减小B．地面对人的摩擦力增大C．人对地面的压力增大D．人对地面的压力减小

练习BC如图所示，在用力F拉小船匀速靠岸的过程中，若水的阻力保持不变，下列叙述正确的是（）A．小船所受的合外力保持不变B．船的浮力不断减小C．绳子拉力F不断增大D．绳子拉力F保持不变

练习ABC例题：一条轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物体A，A的下边通过一轻绳连接物体B。A、B的质量相同均为m，待平衡后剪断A、B间的细绳，则剪断细绳的瞬间，物体A的加速度和B的加速度？ABaA=-gaB=g瞬间加速度AB如图，两个质量均为m的重物静止，若剪断绳OA，则剪断瞬间A和B的加速度分别是多少？0aA=2gaB=0瞬间加速度质量皆为m的A，B两球之间系着一个不计质量的轻弹簧，放在光滑水平台面上，A球紧靠墙壁，今用力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将力F撤去的瞬间A，B的加速度分别为多少？ABaA=0aB=F/m瞬间加速度两物体P，Q分别固定在质量可以忽略不计的弹簧的两端，竖直放在一块水平板上并处于平衡状态，两物体的质量相等，如突然把平板撤开，在刚撤开的瞬间P，Q的加速度各是多少?QPaP=0aQ=2g瞬间加速度如图，质量为m的小球处于静止状态，若将绳剪断，则此瞬间小球的加速度是多少?BmAθ瞬间加速度例：如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态。现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。L1L2θ变式：若将上题中的细线L1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如下图所示，其他条件不变，结果又会怎样？L1L2θa=gsinθ

a＝gtanθ

物理学家卢瑟福的实验室里有一个学生非常用功。一天晚上，卢瑟福碰到他,就问：“你白天也工作吗？”这个学生自豪地回答说，“没错”，以为自己会得到表扬。卢瑟福却吃惊地问，“但是你什么时候思考呢？”超重与失重空间站中的宇航员一、视重是物体对弹簧秤的拉力大小是物体对体重计的压力大小我们把弹簧秤或体重计的读数叫做视重弹簧秤的读数体重计的读数二、在牛顿运动定律的应用中发现新知识例、如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对体重计的压力F’是多大？体重计的读数多大？

mgF分析和解：（1）研究对象：

（2）受力分析：（3）运动分析：（目的确定a方向）（4）根据什么规律可求出F？根据牛顿第二定律F合=ma，有：F—mg=ma∴F=mg+ma人（5）人对体重计的压力F’与体重计对人

的支持力F是一对什么力？

F

’与F是一对作用力和反作用力（6）根据什么规律可求出F

’？由牛顿第三定律得，人对地板的压力F

’与F大小相等∴

F’=mg+ma（7）体重计的读数多大？读数=F’=mg+ma物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

大于物体所受到的重力的情况称为超重现象。超重物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

小于物体所受到的重力的情况称为失重现象。失重思考发现运动类型v方向a方向方程压力F

’大小（F

’=F）F

’与mg谁大现象加速上升

F—mg=maF

’=mg+maF

’＞mg超重减速上升加速下降减速下降

超重和失重的产生条件：超重：a竖直向上失重：a竖直向下向上加速向下减速向上减速向下加速超重失重的本质

超重的本质：重力不变，视重大于重力

失重的本质：重力不变，视重小于重力

产生超重、失重的原因根据牛顿第二定律，加速度方向与合外力方向相同当加速度方向竖直向上时，弹簧秤对物体的拉力或体重计对物体的支持力大于物体所受重力，所以由牛顿第三定律可知，物体对弹簧秤的拉力或物体对体重计的压力也大于物体所受重力；当加速度方向竖直向下时，弹簧秤对物体的拉力或体重计对物体的支持力小于物体所受重力，所以由牛顿第三定律可知，物体对弹簧秤的拉力或物体对体重计的压力也小于物体所受重力

在体重计上做下蹲的过程中，体重计的示数怎样变化？过程分析：

由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？三、从物理走向生活（09广东）某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）t3G/Nt/st0t1t2540490440物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

等于0的情况称为完全失重现象。完全失重这是因为液体受到重力而使内部存在压力，小孔以上部分的水对以下部分的水的压力造成小孔处的水流出。当瓶子自由下落时，瓶中的水处于完全失重状态，小孔以上部分的水对以下部分的水的没有压力，小孔没有水流出。瓶中的水为什么不会流出？四、完全失重实验和计算可以看出产生完全失重现象的条件物体的的加速度等于g两种情况：自由落体竖直上抛条件完全失重下的科学研究液体呈绝对球形制造理想的滚珠制造泡沫金