用牛顿运动定律解决问题（二）

用牛顿运动定律解决问题（二）学习目标1、能运动牛顿运动定律解答相关的问题。2、知道什么是物体处于平衡状态。知道在共点力作用下物体的平衡条件，即合力为零。3、知道物理学中超重和失重现象的含义，能通过牛顿定律对它们进行定量地分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。4、能解答以自由落体运动为基础的竖直方向的运动学问题。研究物体平衡的基本思路和基本方法（1）合成法很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向。GF1F2F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。（2）分解法物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解一般采用正交分解法。这种方法称为分解法。GF1F2F1xF1y研究物体平衡的基本思路和基本方法当物体受三个以上共点力平衡时，一般采用分解法。体验：电梯中超重与失重电梯从一楼上升到六楼电梯从六楼下降到一楼运动过程v方向a方向FN

与G的关系物体状态电梯的运动过程加速上升

匀速上升减速上升加速下降匀速下降减速下降超重状态失重状态平衡状态失重状态超重状态平衡状态00FN>GFN=GFN>GFN=GFN<GFN<G什么情况下物体发生超重现象？什么情况下物体发生失重现象？超重与失重结论：当加速度方向向上时，物体发生超重现象当加速度方向向下时，物体发生失重现象与速度无关，整个过程中重力不变。航天员在太空中的失重状态例1关于超重和失重，下列说法中正确的是（）多选A、超重就是使物体的重力变大了B、物体向上运动一定处于超重状态C、物体向下减速运动，处于超重状态D、物体做自由落体运动时处于完全失重状态CD开拓思维下列物体中，你觉得能不能在太空中使用：

天平（）

体重计（）

铅笔（）弹簧测力计（）能不能不能能例2、一个质量为70g的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度匀减速下降，求这时他对电梯地板的压力。（g=10m/s2）vaFmgvaF－mg＝maFmg解：人向下做匀减速直线运动，加速度方向向上。根据牛顿第二定律得：F＝910N根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910N，方向竖直向下。例3、在升降机中测人的体重，已知人的质量为40g①2的加速度匀加速下降，台秤的示数是多少？②若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？vaFmg解：当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：mg－F＝maF＝mg－ma根据牛顿第三定律可知:台秤的示数分别为300N和0N。①当a1=2,F1=300N②当自由下落时，a2=g,F2=0NvaFmg例4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多选A用弹簧秤测物体的重力B用天平测物体的质量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ABD例5．一个弹簧秤最多只能挂上６０g的物体，在以５ｍ／ｓ２加速下降的电梯中，则它最多能挂上ｋｇ的物体，如果在电梯内，弹簧秤最多只能挂上４０ｋｇ的物体，则此刻电梯在作运动,加速度大小为（ｇ取１０ｍ／ｓ２）GTamGT′am′120g匀减速下降或匀加速上升5m/s2例6：质量为50g的人站在升降机内的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的示数各是多少？（g=10m/s2）（1）升降机匀速上升（2）升降机以4m/s2的加速度加速上升（3）升降机以4m/s2的加速度减速上升（4）升降机以重力加速度g加速下降500N700N300N0N分析：以人为研究对象，受到竖直向下的重力G，竖直向上的支持力F。GF（1）匀速上升时，加速度a=0根据牛顿第二定律有F-G=ma故F=mg=50×10N=500N由牛顿第三定律可知：体重计的示数为500N（2）以加速度a=4m/s2加速上升时根据牛顿第二定律有F-G=ma故F=mga=50×104N=700N分析：以人为研究对象，受到竖直向下的重力G竖直向上的支持力F。由牛顿第三定律可知：体重计的示数为700NGFa（）（3）以加速度a=4m/s2减速上升时根据牛顿第二定律有G-F=ma故F=mg-a=50×10-4N=300N分析：以人为研究对象，受到竖直向下的重力G竖直向上的支持力F。由牛顿第三定律可知：体重计的示数为300Na（）GF（4）以重力加速度g加速下降时根据牛顿第二定律有G-F=ma故F=mg-a=50×10-10N=0N分析：以人为研究对象，受到竖直向下的重力G竖直向上的支持力F。由牛顿第三定律可知：体重计的示数为0Na=g（）GF例7在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物体，如图4－7－2甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图象如图乙，根据图象分析得出的结论中正确的是多选A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层BC例8．一个重为600N的人站在电梯中，此人对电梯地板的压力为700N，则此电梯的运动情况可能是多选A．加速上升B．减速上升C．加速下降D．减速下降AD例9质量是60g的人站在升降机中的体重计上，如图4－7－3所示，当升降机做下列运动时，体重计的读数是多少？1升降机以4m/s2的加速度加速上升；2升降机以5m/s2的加速度减速上升．图4－7－3840N300N【精讲精析】以人为研究对象，受力如图4－7－4所示，由牛顿第三定律知，人受到的支持力跟人对体重计的压力大小相等，所以体重计的读数即为支持力的大小．图4－7－41加速上升时，a1向上，取向上为正方向，根据牛顿第二定律，有FN1－mg＝ma1，FN1＝mg＋ma1＝840N,此时体重计的示数为840N,大于人的重力600N，人处于超重状态．2减速上升时，a2向下，取向下为正方向，根据牛顿第二定律，有mg－FN2＝ma2，FN2＝mg－ma2＝300N此时体重计的示数为300N，小于人本身的重力，人处于失重状态．【答案】1840N2300N【特别提醒】1应用牛顿第二定律求解的结果还不是台秤的示数，一定要根据牛顿第三定律加以说明．2如知道物体处于超重状态，只能知道物体的加速度方向向上，物体是向上加速、还是向下减速却无法判断．例10．某人在以25m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起质量为m＝80g的物体，则该人在地面上最多能举起质量M为多少的重物？若电梯以25m/s2的加速度匀加速上升，则该人最多能举起质量为多少的重物？g取10m/s260g48g答案：60g48g例1