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1、*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,第四章,牛頓運動定律,學案,8,用牛頓運動定律解決問題,(,二,),目標定位,1.,理解共點力作用下物體平衡狀態(tài)的概念以及共點力作用下物體的平衡條件,.,2.,會用共點力的平衡條件解決有關力的平衡問題,.,3.,知道超重、失重和完全失重現(xiàn)象，會根據條件判斷超重、失重現(xiàn)象,.,4.,能從動力學角度理解自由落體運動和豎直上拋運動,知識探究,自我檢測,一、共點力的平衡,問題設計,1.,什么是平衡狀態(tài)？,答案,物體保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)叫做平衡狀態(tài),.,知識探究,2.,物體只有在不受力作用時，

2、才能保持平衡狀態(tài)嗎？,答案,不是,.,因為處于平衡狀態(tài)時，物體所受的合力為零，而不只是不受力作用,.,3.,速度等于零時，物體一定處于平衡狀態(tài)嗎？,答案,不一定,.,平衡狀態(tài)表現(xiàn)為速度始終不變，當物體某一瞬間的速度為零時，但速度要發(fā)生變化，即加速度不為零時，就不是平衡狀態(tài),.,要點提煉,1.,平衡狀態(tài)：,或,狀態(tài),.,2.,平衡條件：,(1),F,合,(,或加速度,a,),靜止,勻速直線運動,0,0,0,0,3.,平衡條件的四個推論,(1),二力作用平衡時，二力,、,.,(2),三力作用平衡時，任意兩力的合力與第三個力,、,.,(3),多力作用平衡時，任意一個力與其他所有力的合力,、,.,(4

3、),物體處于平衡狀態(tài)時，沿任意方向上分力之和,.,等大,反向,等大,反向,等大,反向,均為零,二、超重和失重,問題設計,小星家住十八樓，每天上學放學均要乘垂直升降電梯上下樓,.,小星在電梯里放了一臺臺秤如圖,1,所示,.,設小星的質量為,50 kg,，,g,取,10 m/s,2,.,求下列情況中臺秤的示數(shù),.,圖,1,(1),當電梯以,a,2 m/s,2,的加速度勻加速上升；,(2),當電梯以,a,2 m/s,2,的加速度勻減速上升；,(3),當電梯以,a,2 m/s,2,的加速度勻加速下降；,(4),當電梯以,a,2 m/s,2,的加速度勻減速下降；,從以上例子中歸納總結：什么情況下會發(fā)生超

4、重現(xiàn)象，什么情況下會發(fā)生失重現(xiàn)象？,答案,(1),勻加速上升時，以人為研究對象，受力,情況、加速度方向、速度方向如圖所示,.,選向上為,正方向,.,根據牛頓第二定律：,F,N1,mg,ma,得：,F,N1,mg,ma,50,(10,2)N,600 N,(2),勻減速上升時，以人為研究對象，人的受力,情況、加速度方向、速度方向如圖所示,.,選向下,為正方向,根據牛頓第二定律：,mg,F,N2,ma,得：,F,N2,mg,ma,50,(10,2)N,400 N,(3),勻加速下降時，以人為研究對象，人的受力情,況、加速度方向、速度方向如圖所示，選向下為,正方向，根據牛頓第二定律,有,mg,F,N3

5、,ma,得：,F,N3,mg,ma,50,(10,2)N,400 N,(4),勻減速下降時，以人為研究對象，人的受力,情況、加速度方向、速度方向如圖所示，選向,上為正方向，根據牛頓第二定律有,F,N4,mg,ma,得：,F,N4,mg,ma,50,(10,2)N,600 N,歸納總結：,(1),、,(4),中，物體具有向上的加速度時，將發(fā)生超重現(xiàn)象；,(2),、,(3),中，物體具有向下的加速度時，將發(fā)生失重現(xiàn)象,.,要點提煉,1.,超重與失重,(1),超重：物體對支持物的壓力,(,或對懸掛物的拉力,),物體所受重力的現(xiàn)象,.,(2),失重：物體對支持物的壓力,(,或對懸掛物的拉力,),物體所

6、受重力的現(xiàn)象,.,(3),完全失重：物體對支持物的壓力,(,或對懸掛物的拉力,),的狀態(tài),.,大于,小于,等于零,2.,判斷超重、失重狀態(tài)的方法,(1),從受力的角度判斷,超重：物體所受向上的拉力,(,或支持力,),重力,.,失重：物體所受向上的拉力,(,或支持力,),重力,.,完全失重：物體所受向上的拉力,(,或支持力,),.,大于,小于,等于零,(2),從加速度的角度判斷,超重：物體具有豎直,的加速度,.,失重：物體具有豎直,的加速度,.,完全失重：物體具有豎直,的加速度，且加速度大小等于,.,向上,向下,向下,g,延伸思考,有人說：,“,物體超重時重力變大了，失重時重力變小了，完全失重時

7、重力消失了,.,”,對嗎？為什么？,答案,不對,.,超重是物體對支持物的壓力,(,或懸掛物的拉力,),大于物體所受重力的現(xiàn)象，物體本身的重力并沒有變化,.,同理，失重和完全失重時重力也沒有變化,.,三、從動力學看自由落體運動和豎直上拋運動,問題設計,1.,自由落體運動,(1),條件：,v,0,；,只受,作用，,a,.,(2),運動性質：初速度為零的勻加速直線運動,.,(3),規(guī)律：,v,，,h,，,v,2,v,0,2,.,0,重力,g,gt,2,gh,2.,豎直上拋運動,(1),條件：,具有,的初速度；,只受,作用，,a,.,(2),運動性質,全過程看：,運動,豎直向上,重力,g,勻變速直線,

8、勻減速,自由落體,(3),規(guī)律：,以初速度,v,0,豎直向上拋出的物體，到達的最,大高度,h,，上升到最大高度所需時間,t,上,.,豎直上拋運動具有對稱性,.,a.,從拋出點上升到最高點所用的時間,t,上,與從最高點落回拋,出點所用的時間,t,下,相等，即,t,上,t,下,；,b.,落回拋出點的速度大小,v,等于,；,初速度,v,0,c.,上升和下降過程經過同一位置時速度,；,d.,上升和下降過程經過同一段高度的上升時間和下降時間,.,大小相等,相等,典例精析,一、共點力的平衡,例,1,如圖,2,所示，電燈的重力為,20 N,，繩,AO,與天花板間的夾角為,45,，繩,BO,水平，求繩,AO,

9、、,BO,所受的拉力的大小,.,圖,2,解析,解法一力的合成法,O,點受三個力作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示，,可得出,F,A,與,F,B,的合力,F,合,方向豎直向上，大小等于,F,C,.,由三角函數(shù)關系可得出,F,合,F,A,sin 45,F,C,G,燈,F,B,F,A,cos 45,解法二正交分解法,如圖所示，,將,F,A,進行正交分解，根據物體的平衡條件知,F,A,sin 45,F,C,F,A,cos 45,F,B,后面的分析同解法一,二、超重與失重,例,2,下列關于超、失重的說法中，正確的是,(,),A.,體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài),B.,蹦床運動員在空中上升和下落

10、過程中都處于失重狀態(tài),C.,舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內處于超重狀態(tài),D.,游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài),解析,從受力上看，失重物體所受合外力向下，超重物體所受合外力向上；從加速度上看，失重物體的加速度向下，而超重物體的加速度向上,.A,、,C,、,D,中的各運動員所受合外力為零，加速度為零，只有,B,中的運動員處于失重狀態(tài),.,答案,B,例,3,如圖,3,所示為一物體隨升降機由一樓運,動到某高層的過程中的,v,t,圖象，則,(,),A.,物體在,0,2 s,處于失重狀態(tài),B.,物體在,2,8 s,處于超重狀態(tài),C.,物體在,8,10 s,處于失重狀態(tài),D.,由于物體的

11、質量未知，所以無法判斷超重、失重狀態(tài),圖,3,解析,從加速度的角度判斷，由題意知,0,2 s,物體的加速度豎直向上，則物體處于超重狀態(tài)；,2,8 s,物體的加速度為零，物體處于平衡狀態(tài)；,8,10 s,物體的加速度豎直向下，則物體處于失重狀態(tài)，故,C,選項正確,.,答案,C,三、從動力學角度看自由落體和豎直上拋運動,例,4,氣球下掛一重物，以,v,0,10 m/s,勻速上升，當達到離地面高,175 m,處時，懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物經多長時間落到地面？落地速度多大？,(,空氣阻力不計，,g,取,10 m/s,2,),解析,解法一分段法,繩子斷裂后，重物先勻減速上升，速度減為零后，再勻加

12、速下降,.,重物下降階段，下降距離,H,h,1,175 m,180 m,重物落地速度,v,gt,2,60 m/s,，總時間,t,t,1,t,2,7 s,解法二全程法,取初速度方向為正方向,可解得,t,7 s,，,t,5 s(,舍去,),由,v,v,0,gt,，故,v,60 m/s,，負號表示方向豎直向下,.,答案,7 s,60 m/s,課堂要點小結,1.,共點力的平衡條件,(1),平衡狀態(tài)指物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài),.,平衡狀態(tài)的特點是速度不發(fā)生變化,(,v,0,或,v,常數(shù),),，加速度,a,0.,2.,超重和失重分析,特征,狀態(tài),加速度,a,視重,(,F,),與重力,(,mg,)

13、,的關系,運動情況,受力分析圖,平衡,a,0,F,mg,靜止或勻速直線運動,超重,方向,向上,F,m,(,g,a,),mg,向上加速，,向下減速,失重,方向,向下,F,m,(,g,a,),mg,向下加速，,向上減速,3.,從動力學的角度看自由落體運動和豎直上拋運動,(1),物體拋出后只受重力作用，由牛頓第二定律知，,a,g,；,(2),自由落體運動：,v,0,0,，,a,g,，勻加速直線運動；,豎直上拋運動：具有豎直向上的初速度，,a,g,，全過程看做是勻變速直線運動,.,1.(,共點力的平衡,),如圖,4,所示，一重為,10 N,的球固定在支桿,AB,的上端，今用一段繩子水平拉球，使桿發(fā)生彎

14、曲，已知繩的拉力為,7.5 N,，則,AB,桿對球的作用力,(,),A.,大小為,7.5 N,B.,大小為,10 N,C.,方向與水平方向成,53,角斜向右下方,D.,方向與水平方向成,53,角斜向左上方,1,2,3,自我檢測,圖,4,1,2,3,答案,D,1,2,3,2.(,超重和失重,),在探究超重和失重規(guī)律時，某體重為,G,的同學站在一壓力傳感器上完成一次下蹲和起立的動作,.,傳感器和計算機相連，經計算機處理后得到壓力隨時間,t,變化的圖象，則下列圖象中可能正確的是,(,),D,1,2,3,3.(,從動力學看自由落體和豎直上拋運動,),將一個物體以初速度,20 m/s,豎直向上拋出，忽略空氣阻力，求物體到達距拋出點上方,15 m,處時所用的時間,.(,g,取,10 m/s,2,),解析,由于忽略空氣阻力，物體只受重力作用，故上升、下降的加速度都是,g,.,1,2,3,t,1,1 s,，,t,2,3 s,物體上升過程中至距拋出點,15 m,處所用時間為,1 s,；物體從拋出點上升到最高點，然后自由下落至距拋出點,15 m,處所用的時間為,3 s.,答案,1 s,或,3 s,