《高中物理《用牛頓定律解決問題 二》課件7（69張PPT）（新人教版必修1）ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理《用牛頓定律解決問題 二》課件7（69張PPT）（新人教版必修1）ppt（72頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

,歡迎進入物理課堂,4.7用牛頓運動定律解決問題(二),第四章牛頓運動定律,牛頓定律,,牛頓第一定律慣性定律,慣性反映物體在不受力時的運動規(guī)律,牛頓第二定律F=ma反映了力和運動的關系,牛頓第三定律F=－F/(作用力和反作用力定律)反映了物體之間的相互作用規(guī)律,,,,牛頓運動定律的內容,1.基本思路:加速度a是聯(lián)系力和運動的橋梁,,所求量,,所求量,動力學問題的求解,2.解題步驟：,(1)確定研究對象；(2)分析受力情況和運動情況，畫示意圖(受力和運動過程)；(3)用牛頓第二定律或運動學公式求加速度；(4)用運動學公式或牛頓第二定律求所求量。,動力學問題的求解,一、共點力的平衡條件,,1、共點力,物體所受各力的作用點在物體上的同一點或力的作用線相交于一點的幾個力叫做共點力。,能簡化成質點的物體受到的各個力可視為共點力。,一、共點力的平衡條件,,3、共點力的平衡條件,由牛頓第一定律和牛頓第二定律知：物體不受力或合力為零時將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)——平衡狀態(tài)。,在共點力作用下物體的平衡條件是合力為0.,即:F合=0,2、平衡狀態(tài),靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，叫做平衡狀態(tài)。,一、共點力的平衡條件,4、物體平衡的兩種基本模型,,,G,,N,N=G,,G,,N,,F,,f,N=G,f=F,,一、共點力的平衡條件,二力平衡條件:等大、反向、共線.,,5、研究物體平衡的基本思路和基本方法,（1）轉化為二力平衡模型——合成法,很多情況下物體受到三個力的作用而平衡，其中任意兩個力的合力必定跟第三個力等大反向。,F,一、共點力的平衡條件,三力平衡條件:任意兩個力的合力與第三個力等大、反向、共線。,據(jù)平行四邊形定則作出其中任意兩個力的合力來代替這兩個力，從而把三力平衡轉化為二力平衡。這種方法稱為合成法。,,5、研究物體平衡的基本思路和基本方法,（1）轉化為二力平衡模型——合成法,很多情況下物體受到三個力的作用而平衡，其中任意兩個力的合力必定跟第三個力等大反向。,,一、共點力的平衡條件,三力平衡條件:任意兩個力的合力與第三個力等大、反向、共線。,據(jù)平行四邊形定則作出其中任意兩個力的合力來代替這兩個力，從而把三力平衡轉化為二力平衡。這種方法稱為合成法。,,,例與練,1、如圖所示，在傾角為θ的斜面上，放一重力為G的光滑小球，球被豎直擋板擋住不下滑，求：斜面和擋板對球的彈力大小。,對球受力分析：,,G,,F1,,F2,F,F=G,F1=F/cosθ=G/cosθ,F2=Ftanθ=Gtanθ,θ,,,,,,C,例與練,2、重力為G的物體用如圖所示的OA、OB、OC三根細繩懸掛處于靜止狀態(tài)，已知細繩OA處于水平，OB與豎直方向成60角，求細繩OA、OB和OC張力的大小。,G,600,F1=G,,,,,,A,B,O,,F1,對物體受力分析,對繩子O點受力分析,,,,O,F1’,F2,F3,,,,,,C,例與練,G,600,F1=G,,,,,,A,B,O,,F1,對物體受力分析,對繩子O點受力分析,,,,O,F1’,F2,F3,F,F=F1’=F1=G,F2=F/cos600=2G,F3=Ftan600,2、重力為G的物體用如圖所示的OA、OB、OC三根細繩懸掛處于靜止狀態(tài)，已知細繩OA處于水平，OB與豎直方向成60角，求細繩OA、OB和OC張力的大小。,,（2）轉化為四力平衡模型——分解法,物體受三個共點力平衡時，也可以把其中一個力進行分解(一般采用正交分解法)，從而把三力平衡轉化為四力平衡模型。這種方法稱為分解法。,一、共點力的平衡條件,5、研究物體平衡的基本思路和基本方法,,（2）轉化為四力平衡模型——分解法,,G,,F2,,,F1x,F1y,當物體受三個共點力平衡時，也可以把其中一個力進行分解(一般采用正交分解法)，從而把三力平衡轉化為四力平衡模型。這種方法稱為分解法。,當物體受三個以上共點力平衡時，一般采用分解法。,一、共點力的平衡條件,5、研究物體平衡的基本思路和基本方法,,,例與練,3、如圖所示，在傾角為θ的斜面上，放一重力為G的光滑小球，球被豎直擋板擋住不下滑，求：斜面和擋板對球的彈力大小。,對球受力分析：,,G,,F1,,F2,θ,,,例與練,3、如圖所示，在傾角為θ的斜面上，放一重力為G的光滑小球，球被豎直擋板擋住不下滑，求：斜面和擋板對球的彈力大小。,對球受力分析：,F1x=F1sinθ,F1y=F1cosθ,θ,例與練,3、如圖所示，在傾角為θ的斜面上，放一重力為G的光滑小球，球被豎直擋板擋住不下滑，求：斜面和擋板對球的彈力大小。,對球受力分析：,,G,,F2,,,F1x,F1y,F1x=F1sinθ,F1y=F1cosθ,F1=G/cosθ,F2=F1x=F1sinθ,F1y=F1cosθ=G,=Gsinθ/cosθ=Gtanθ,,,,,,C,例與練,4、重力為G的物體用如圖所示的OA、OB、OC三根細繩懸掛處于靜止狀態(tài)，已知細繩OA處于水平，OB與豎直方向成60角，求細繩OA、OB和OC張力的大小。,G,600,F1=G,,,,,,A,B,O,,F1,對物體受力分析,對繩子O點受力分析,,,,O,F1’,F2,F3,,,,,,C,例與練,G,600,F1=G,,,,,,A,B,O,,F1,對物體受力分析,對繩子O點受力分析,,,,O,F1’,F3,4、重力為G的物體用如圖所示的OA、OB、OC三根細繩懸掛處于靜止狀態(tài)，已知細繩OA處于水平，OB與豎直方向成60角，求細繩OA、OB和OC張力的大小。,F2,F2x,F2y,F2x=F2sin600,F2y=F2cos600,,,,,C,例與練,G,600,,,,,,A,B,O,,F1,,,O,F1’,F3,4、重力為G的物體用如圖所示的OA、OB、OC三根細繩懸掛處于靜止狀態(tài)，已知細繩OA處于水平，OB與豎直方向成60角，求細繩OA、OB和OC張力的大小。,,,F2x,F2y,F2y,=F1’=G,F3=F2x,例1、城市中的路燈，無軌電車的供電線路等，經(jīng)常用三角形的結構懸掛。圖為這類結構的一種簡化模型。圖中硬桿OB可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉動，鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量是G，角AOB等于θ，鋼索OA對O點的拉力和桿OB對O點的支持力各是多大？,,例與練,,,,,mg,,f,,N,F1=Fcos370=20N,F2=Fsin370=15N,5、質量為5.5Kg的物體，受到斜向右上方與水平方向成370角的拉力F=25N作用，在水平地面上勻速運動，求物體與地面間的動摩擦因數(shù)(g=10m/s2)。,,例與練,,,,mg,,f,,N,f=F1=20N,N=mg-F2=40N,5、質量為5.5Kg的物體，受到斜向右上方與水平方向成370角的拉力F=25N作用，在水平地面上勻速運動，求物體與地面間的動摩擦因數(shù)(g=10m/s2)。,F1=Fcos370=20N,F2=Fsin370=15N,,,F1,F2,,例與練,6、(拓展)如圖所示，質量為m的木塊放在質量為M、傾角為θ的斜面體上，斜面體放在粗糙的水平地面上，用沿斜面向上的拉力F拉木塊，使木塊與斜面體都保持靜止，求地面對斜面體的摩擦力和支持力。,對整體受力分析,整體,,F,,(m+M)g,,f,,N,F1,F2,F1=Fcosθ,F2=Fsinθ,θ,整體,,例與練,6、(拓展)如圖所示，質量為m的木塊放在質量為M、傾角為θ的斜面體上，斜面體放在粗糙的水平地面上，用沿斜面向上的拉力F拉木塊，使木塊與斜面體都保持靜止，求地面對斜面體的摩擦力和支持力。,對整體受力分析,,,f,,N,,,F1,F2,F1=Fcosθ,F2=Fsinθ,f=F1=Fcosθ,N=(m+M)g—F2,(m+M)g,=(m+M)g—Fsinθ,θ,例與練,7、(拓展)如圖所示，一個重為G的小球，用細線懸掛在O點，現(xiàn)在用水平力F拉小球，使懸線偏離豎直方向30時處于靜止狀態(tài)。當F的方向由水平緩慢地變?yōu)樨Q直方向的過程中，拉力F及細線的張力大小分別如何變化？,,G,,T,F’,二、超重和失重,,二、超重和失重,例2、如圖，人的質量為m，當電梯以加速度a加速上升時，人對地板的壓力N’是多大？,解：人為研究對象，人在升降機中受到兩個力作用：重力G和地板的支持力Ｎ,由牛頓第二定律得,N－mg=ma,故：N=mg+ma,人受到的支持力N大于人受到的重力G,由牛頓第三定律得：壓力N/大于重力G,,N,二、超重和失重,,1、超重,物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力（視重）大于物體所受重力的現(xiàn)象。,二、超重和失重,例2、如圖，人的質量為m，當電梯以加速度a加速上升時，人對地板的壓力N’是多大？,解：人為研究對象，人在升降機中受到兩個力作用：重力G和地板的支持力Ｎ,由牛頓第二定律得,N－mg=ma,故：N=mg+ma,人受到的支持力N大于人受到的重力G,由牛頓第三定律得：壓力N/大于重力G,,N,二、超重和失重,加速下降,mg－N=ma,N=mg－ma,,2、失重,物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力（視重）小于物體所受重力的現(xiàn)象。,二、超重和失重,例2、如圖，人的質量為m，當電梯以加速度a加速上升時，人對地板的壓力N’是多大？,解：人為研究對象，人在升降機中受到兩個力作用：重力G和地板的支持力Ｎ,由牛頓第二定律得,N－mg=ma,故：N=mg+ma,人受到的支持力N大于人受到的重力G,由牛頓第三定律得：壓力N/大于重力G,,N,二、超重和失重,加速下降,mg－N=ma,N=mg－ma,以加速度a=g豎直加速下降？,=0,3、完全失重,應用1：試分析當瓶子自由下落時，瓶子中的水是否噴出？,解：當瓶子自由下落時，瓶子中的水處于完全失重狀態(tài)，水的內部沒有壓力，故水不會噴出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用來產生重力加速度。,二、超重和失重,當升降機以加速度a=g豎直加速下降時，物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力（視重）為零的現(xiàn)象。,4、視重：物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力,（1）、視重大于重力,（2）、視重小于重力,（3）、視重等于重力,（4）、視重等于零,（但此時重力不等于零）,超重,失重,靜止或勻速狀態(tài),完全失重,二、超重和失重,,下面所示的情況中，對物體m來說，哪幾種發(fā)生超重現(xiàn)象？哪幾種發(fā)生失重現(xiàn)象？,甲,乙,丙,丁,NG超重,NG超重,向上減速運動,向上加速運動,向下加速運動,向下減速運動,,二、超重和失重,a方向向上,,加速上升,減速下降,——超重,a方向向下,,加速下降,減速上升,——失重,二、超重和失重,小結:超重、失重、視重和重力的區(qū)別,１、視重是指物體對支物體的壓力（或懸掛物對物體的拉力），是可變的。,２、物體的重力與運動狀態(tài)無關，不論物體處于超重還是失重狀態(tài)，重力不變。（G=mg）,規(guī)律,,a豎直向上視重>重力超重狀態(tài),a豎直向下視重<重力失重狀態(tài),超重還是失重由a方向決定，與v方向無關,二、超重和失重,,例與練,1、關于超重和失重，下列說法中正確的是（）A、超重就是在某種情況下，物體的重力變大了B、物體向上運動一定處于超重狀態(tài)C、物體向下減速運動，處于超重狀態(tài)D、物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài),（1）超重（失重）是指視重大于（小于）物體的重力，物體自身的重力并不變化。,（2）是超重還是失重，看物體加速度的方向，而不是看速度的方向。,（3）若物體向下的加速度等于重力加速度，物體的視重為零——完全失重。,,例與練,2、一個人站在醫(yī)用體重計的測盤上不動時測得體重為G，當此人由直立突然下蹲直至蹲在體重計不動的過程中，體重計的示數(shù)（）A、先大于G，后小于G，最后等于GB、先小于G，后大于G，最后等于GC、一直大于GD、一直小于G,（1）先向下加速——失重，視重小于重力。,（2）再向下減速——超重，視重大于重力。,（3）最后不動——視重等于重力。,超重和失重現(xiàn)象的應用,航天飛機中的人和物都處于狀態(tài)。,完全失重,在航天飛機中所有和重力有關的儀器都無法使用！,彈簧測力計無法測量物體的重力.,天平無法測量物體的質量．,,但仍能測量拉力或壓力的大小。,,例與練,3、在宇宙飛船中，下列儀器一定不能正常使用的是（）A、彈簧測力計B、醫(yī)用體重計C、水銀氣壓計D、天平,4、原來做勻速運動的升降機內，有一被拉長彈簧拉住的具有一定質量的物體A靜止在底板上，如圖，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧拉向右方，由此可以判斷，此升降機的運動可能是:()A、加速上升B、減速上升C、加速下降D、減速下降,分析：勻速運動時物體所受靜摩擦力等于彈簧拉力，若物體突然被拉向右方，則所受摩擦力變小，壓力變小，故物體加速度向下，所以升降機可能向上減速或向下加速,,,,BC,,,f=N,F=kx,例與練,,例與練,5、質量為m的物體用彈簧秤懸掛在電梯中，當電梯以g/2的加速度豎直加速下降時，彈簧秤的讀數(shù)及物體的重力分別為（）A、mg，mgB、mg/2，mg/2C、mg/2，mgD、mg，mg/2,,例與練,6、一個人在地面上最多能舉起300N的重物，在沿豎直方向做勻變速運動的電梯中，他最多能舉起250N的重物。求電梯的加速度。(g=10m/s2),（1）在地面上,,,G,,F,F=G=300N,（2）在電梯中,,,G’,,F,F-G’=ma,方向:豎直向上,7、據(jù)報道：某航空公司的一架客機，在正常航線上做水平飛行時，突然受到強大垂直氣流的作用后，使飛機在10s內下降高度1700m，造成眾多乘客和機組人員的受傷事故。如果只研究飛機在豎直方向上的運動，且假定這一運動是勻變速直線運動，試計算：(1)飛機在豎直方向上產生的加速度是多大？方向怎樣？(2)乘客所系安全帶必須提供乘客體重多少倍的拉力，才能使乘客不脫離坐椅？,例與練,解析：,(1)豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動。由公式x=（1/2）at2,解得:a=21700/100m/s2=34m/s(2)由題意知:乘客對坐椅的正壓力為零，由牛頓第二定律F合=ma得：FN+mg=ma故FN=m(a-g)=m(3.4g-g)=2.4mg所以安全帶提供至少為乘客體重2.4倍的拉力。,三、從動力學看落體運動,,1、自由落體運動,（1）自由落體運動定義,F合=G=mg,（2）自由落體加速度,物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。,V0=0,三、從動力學看落體運動,方向豎直向下。,,2、豎直上拋運動,（1）豎直上拋運動定義,F合=G=mg,（2）豎直上拋運動加速度,物體以一定的初速度豎直向上拋出后只在重力作用下的運動。,方向豎直向下。,三、從動力學看落體運動,,2、豎直上拋運動,（3）豎直上拋運動研究方法,（4）豎直上拋運動規(guī)律公式,以向上方向為正方向，豎直上拋運動是一個加速度為－g的勻減速直線運動。,三、從動力學看落體運動,例3、以10m/s的速度從地面豎直向上拋出一個物體，空氣的阻力可以忽略，分別計算0.6s、1.6s后物體的位置（g取10m/s2）。,0.6s、1.6s時物體的速度?,,例與練,1、從塔上以20m/s的初速度豎直向上拋一個石子，不考慮空氣阻力，求5s末石子速度和5s內石子位移。(g=10m/s2)。,,,V0,以向上方向為正方向。,,x正,,,x,,Vt,牛頓運動定律,牛頓定律知識結構,四、簡單的連接體問題,例1：如圖所示，質量為2kg的正方體A和質量為1kg的正方體B兩個物體靠在一起，放在光滑的水平面上，現(xiàn)用水平力F=30N推A，求A對B作用力的大小。,,A,,F,F合=F=30N,先分析AB整體的受力情況：,B,AB,,G,,N,,F,再分析B的受力情況：,B,,GB,,NB,,FB,FB=mBa=10N,四、簡單的連接體問題,,例2：如圖所示，質量為2kg的m1和質量為1kg的m2兩個物體用水平細線連接，放在光滑的水平面上，現(xiàn)用水平拉力F拉m1，使m1和m2一起沿水平面運動，若細線能承受的最大拉力為8N，求水平拉力F的最大值。,,F,m2,,m1,,先分析m2的受力情況：,,G2,,N2,,T,再分析m1m2整體受力情況：,m1m2,,G,,N,,F,F=(m1+m2)a=24N,四、簡單的連接體問題,小結：,先用整體法求加速度，,1、已知外力求內力：,再用隔離法求內力,先用隔離法求加速度，,2、已知內力求外力：,再用整體法求外力,四、簡單的連接體問題,,例與練,1、如圖所示，在水平地面上有兩個相互接觸的物體A和B，它們的質量分別為m1和m2，與地面間的動摩擦因數(shù)都是μ，現(xiàn)用水平推力F向右推A，使A、B一起沿地面向前運動，則A對B的作用力為多大？,,A,,F,B,f=μN=μ(m1+m2)g,先分析AB整體的受力情況：,AB,,G,,N,,F,,f,F合=F－f=F－μ(m1+m2)g,,例與練,1、如圖所示，在水平地面上有兩個相互接觸的物體A和B，它們的質量分別為m1和m2，與地面間的動摩擦因數(shù)都是μ，現(xiàn)用水平推力F向右推A，使A、B一起沿地面向前運動，則A對B的作用力為多大？,,A,,F,B,AB,,G,,N,,F,再分析B的受力情況：,B,,GB,,NB,,FB,FB合=FB－fB=m2a,,f,,fB,FB=fB+m2a,fB=μNB=μm2g,m2,,例與練,2、如圖所示，質量為2kg的m1和質量為1kg的m2兩個物體疊放在一起，放在水平面，m1與m2、m1與水平面間的動摩擦因數(shù)都是0.3，現(xiàn)用水平拉力F拉m1，使m1和m2一起沿水平面運動，要使m1和m2之間沒有相對滑動，水平拉力F最大為多大？,,G2,,N2,,f2,先分析m2的受力情況：,f2=μN2=μm2g=3N,f2=m2a,m2,,例與練,2、如圖所示，質量為2kg的m1和質量為1kg的m2兩個物體疊放在一起，放在水平面，m1與m2、m1與水平面間的動摩擦因數(shù)都是0.3，現(xiàn)用水平拉力F拉m1，使m1和m2一起沿水平面運動，要使m1和m2之間沒有相對滑動，水平拉力F最大為多大？,,G2,,N2,,f2,m1m2,,G,,N,,F,再分析m1m2整體受力情況：,,f,f=μN=μ(m1+m2)g=9N,F合=F－f=(m1+m2)a,F=f+(m1+m2)a=18N,,,楊利偉太空之旅,感受：,航天飛機內的完全失重現(xiàn)象,感受：,太空漫步,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,