47用牛顿运动定律解决问题（二）课件.ppt

牛顿第一定律牛顿第一定律 惯性定律惯性定律,惯性惯性 反映物体在不受力时的运动规律反映物体在不受力时的运动规律牛顿第二定律牛顿第二定律 F=ma 反映了力和运动的关系反映了力和运动的关系 牛顿第三定律牛顿第三定律 F=F(作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律)反映了物体之间的相互作用规律反映了物体之间的相互作用规律牛牛顿顿运运动动定定律律导导 入入 新新 课课（1 1）从受力确定运动情况）从受力确定运动情况物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况（2 2）从运动情况确定受力）从运动情况确定受力物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况（1 1）知识与技能）知识与技能知道什么是超重和失重现象。知道什么是超重和失重现象。理解产生超重和失重现象的条件。理解产生超重和失重现象的条件。理解超重和失重现象的实质。理解超重和失重现象的实质。培养学生应用牛顿第二定律分析、解决培养学生应用牛顿第二定律分析、解决实际问题的能力。实际问题的能力。了解超重和失重现象在生活中的应用。了解超重和失重现象在生活中的应用。教教 学学 目目 标标（2 2）过程与方法）过程与方法 通过对超重与失重现象的观察通过对超重与失重现象的观察,进一步提进一步提 高观察能力。高观察能力。通过对超重与失重现象的分析通过对超重与失重现象的分析,掌握对该掌握对该 实验现象进行分析和归纳的方法。实验现象进行分析和归纳的方法。（3 3）情感态度与价值观）情感态度与价值观 通过对生活现象的分析通过对生活现象的分析,体会体会“生活处处生活处处 皆学问皆学问”,感受生活的美好。感受生活的美好。通过对宇航员飞天过程的了解通过对宇航员飞天过程的了解,体会他们体会他们 坚强的毅志力。坚强的毅志力。教学重点教学重点对超重与失重现象的受力情况与运动形对超重与失重现象的受力情况与运动形式的认识。式的认识。教学难点教学难点如何在生活中利用或避免生活中超重与如何在生活中利用或避免生活中超重与失重现象。失重现象。教学重难点教学重难点1.共点力的平衡条件共点力的平衡条件2.超重和失重超重和失重3.从动力学看自由落体运动从动力学看自由落体运动 本本 节节 导导 航航1.1.共点力的平衡条件共点力的平衡条件共点力：共点力：物体所受各力的作用点在物体上的物体所受各力的作用点在物体上的同一点或力的作用线相交于一点的几个力叫做同一点或力的作用线相交于一点的几个力叫做共点力。共点力。C CA AB BO O O OF F1 1F F2 2F F3 3G GF F1 1F F2 2 能简化成质点的物体受到的各个力可视为共点力能简化成质点的物体受到的各个力可视为共点力平衡状态：平衡状态：静止状态或匀速直线运动状态，静止状态或匀速直线运动状态，叫做平衡状态。叫做平衡状态。共点力的平衡条件：共点力的平衡条件：由牛顿第一定律和牛顿由牛顿第一定律和牛顿第二定律知：物体不受力或合力为零时将保持第二定律知：物体不受力或合力为零时将保持静止状态或匀速直线运动状态静止状态或匀速直线运动状态平衡状态。平衡状态。共点力下平衡的条件是合力等于零即共点力下平衡的条件是合力等于零即:F:F合合=0=0。物体平衡的两种模型：物体平衡的两种模型：FNGFFNGf二力平衡的条件是两个力大小相二力平衡的条件是两个力大小相等、方向相反在同一条直线上。等、方向相反在同一条直线上。（1）合成法合成法很多情况下物体受到三个力的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。力必定跟第三个力等大反向。平行四边形定则作出其中任意平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡。这而把三力平衡转化为二力平衡。这种方法称为合成法。种方法称为合成法。GGF F1 1F F2 2F F研究物体平衡的基本思路和基本方法有两种：研究物体平衡的基本思路和基本方法有两种：（2）分解法分解法物体受三个共点力平衡时，物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解也可以把其中一个力进行分解(一般采用正交分解法一般采用正交分解法)，从而把，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。三力平衡转化为四力平衡模型。这种方法称为分解法。这种方法称为分解法。当物体受三个以上共点力平当物体受三个以上共点力平衡时，一般采用分解法。衡时，一般采用分解法。GGF F1 1F F2 2F F1 1xF F1 1y1.如图所示，三角形支架如图所示，三角形支架O点下方挂一重物点下方挂一重物G=50N，已知，已知=300，求轻杆，求轻杆OA,OB所受弹力。所受弹力。OGBA解：解：力的分解法力的分解法用正交分解法得平衡方程用正交分解法得平衡方程:F FB B-F FA ACosCos=0=0F FA ASinSin-G=0-G=0解得解得:OGBAFA2.如图所示如图所示,在倾角为在倾角为的斜面上的斜面上,放一重力放一重力为为G的光滑小球的光滑小球,球被竖直挡板挡住不下滑球被竖直挡板挡住不下滑,求：求：斜面和挡板对球的弹力大小。斜面和挡板对球的弹力大小。GGF F1 1F F2 2F F 解：解：力的合成法：力的合成法：对球受力分析：对球受力分析：F=GF=GF1=F/F1=F/coscos=G/=G/coscosF2=F2=FtanFtan=GtanGtan力的分解法：力的分解法：对球受力分析：对球受力分析：F F1 1x=Fx=F1 1sin sin F F1 1y=Fy=F1 1cos=Gcos=GF F1 1=G/=G/coscosF F2 2=F=F1 1x=Fx=F1 1sinsin=Gsin/cosGsin/cos=GtanGtanGGF F2 2F F1 1xF F1 1y 解：解：对物体受力分析对物体受力分析,对对绳子绳子O O点受力分析点受力分析 F=FF=F1 1=F=F1 1=G F=G F2 2=F/=F/coscos 60 600 0 =2G=2GF F3 3=FtanFtan 60 600 03.重力为重力为G的物体用如图所示的的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态三根细绳悬挂处于静止状态,已知细绳已知细绳OA处于水处于水平平,OB与竖直方向成与竖直方向成60角角,求细绳求细绳OA、OB和和OC张力的大小。张力的大小。C CGG60600 0A AB BO OF F1 1O OF F1 1F F2 2F F3 3F FGGC C60600 0A AB BO OF F1 1O OF F1 1F F3 3F F2 2F F2 2xF F2 2y4.重力为重力为G的物体用如图所示的的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态三根细绳悬挂处于静止状态,已知细绳已知细绳OA处于水处于水平平,OB与竖直方向成与竖直方向成60角角,求细绳求细绳OA、OB和和OC张张力的大小。力的大小。解：解：分解法：分解法：物体受力物体受力分析：分析：F F1 1=G=G对绳子对绳子O O点受力点受力分析分析F F2 2x=Fx=F2 2sin 60sin 600 0 F F2 2y=Fy=F2 2cos 60cos 600 0合成法：合成法：物体受力分析：物体受力分析：F F2y2y =F1 =F1=G=G F F3 3=F=F2x2xC CGG60600 0A AB BOOF F1 1OOF F1 1F F3 3F F2 2xF F2 2y2.2.超重和失重超重和失重生活中常说的生活中常说的“超重超重”、“失重失重”这个小伙子这个小伙子1515岁，身岁，身高高1.51.5米，质量是米，质量是100100公斤，他公斤，他“超重超重”了了 这这辆辆汽汽车车规规定定载载重重5 5吨吨，现现在在实实际际拉拉1010吨吨，它它“超超重重”了。了。神州五号加速升空阶段神州五号加速升空阶段,杨利伟要接杨利伟要接受受超重超重的考验的考验,到了太空要吃到了太空要吃失重失重之苦。之苦。“失重超重失重超重”都直接涉及到离我们遥都直接涉及到离我们遥远而神秘的航天业中，是否失重超重在我远而神秘的航天业中，是否失重超重在我们日常生活中难以看到们日常生活中难以看到？（1）如图，人的质量如图，人的质量为为m，当电梯以加速度，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的加速上升时，人对地板的压力压力N是多大？是多大？vaGN/N例题例题 解：人为研究对象，人在升降机中受解：人为研究对象，人在升降机中受到两个力作用：重力到两个力作用：重力G G和地板的支持力由和地板的支持力由牛顿第二定律得牛顿第二定律得N Nmg=m amg=m a故：故：N=mg+m aN=mg+m a，人受到的支持力，人受到的支持力N N大于大于人受到的重力人受到的重力G G。由牛顿第三定律得：压力。由牛顿第三定律得：压力NN大于大于重力重力G G。1.超重：超重：物体对支持物的压力或对悬挂物物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）的拉力（视重）大于大于物体所受重力的现象。物体所受重力的现象。知识要点知识要点（2）如图，人的质量）如图，人的质量为为m，当电梯以加速度，当电梯以加速度a加速下降时，人对地板加速下降时，人对地板的压力的压力N是多大？是多大？vaGNN例题例题 解：人为研究对象，人在升降机中解：人为研究对象，人在升降机中受到两个力作用：重力受到两个力作用：重力G G和地板的支持和地板的支持力由牛顿第二定律得力由牛顿第二定律得 mgmgN=m aN=m a故：故：N=mg-m aN=mg-m a，人受到的支持力，人受到的支持力N N小于人受到的重力小于人受到的重力G G，由牛顿第三定律，由牛顿第三定律得：压力得：压力NN小于小于重力重力G G。2.失重：失重：物体对支持物的压力或对悬挂物物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）的拉力（视重）小于小于物体所受重力的现象。物体所受重力的现象。知识要点知识要点3.完全失重：完全失重：当升降机以加速度当升降机以加速度 a=ga=g竖直加速竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。（视重）为零的现象。4.视重：视重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 （1）视重大于重力视重大于重力 超重超重 （2）视重小于重力视重小于重力 失重失重 （3）视重等于重力视重等于重力 静止或匀速状态静止或匀速状态 （4）视重等于零视重等于零 完全失重完全失重Nmvamvamvamav甲甲乙乙丙丙丁丁NG 超重超重NG 超重超重GNGNGNGN向上减速运动向上减速运动向上加速运动向上加速运动向下加速运动向下加速运动向下减速运动向下减速运动物体失重和超重的情况：物体失重和超重的情况：a方向向上方向向上超重超重加速上升加速上升减速下降减速下降a方向向下方向向下失重失重加速加速下降下降 减速减速上升上升1.1.原来做匀速运动的升降机内，有一被拉原来做匀速运动的升降机内，有一被拉原来做匀速运动的升降机内，有一被拉原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的具有一定质量的物体长弹簧拉住的具有一定质量的物体长弹簧拉住的具有一定质量的物体长弹簧拉住的具有一定质量的物体A A静止在底静止在底静止在底静止在底板上，如图，现发现板上，如图，现发现板上，如图，现发现板上，如图，现发现A A突然被弹簧拉向右方，突然被弹簧拉向右方，突然被弹簧拉向右方，突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是由此可以判断，此升降机的运动可能是由此可以判断，此升降机的运动可能是由此可以判断，此升降机的运动可能是（）（）（）（）AA加速上升加速上升加速上升加速上升 B B 减速上升减速上升减速上升减速上升C C 加速下降加速下降加速下降加速下降DD减速下降减速下降减速下降减速下降小练习小练习2.在升降机中挂一个在升降机中挂一个弹弹簧秤簧秤,下吊一个小球下吊一个小球,如如图图（1）所示）所示,当升降机静止当升降机静止时时,弹弹簧伸簧伸长长4cm.当升降机运当升降机运动时弹动时弹簧伸簧伸长长2cm,若若弹弹簧秤簧秤质质量不量不计计,则则升降机的运升降机的运动动情况可情况可能是（能是（）A以以1m/s2的加速度下降的加速度下降B4.9m/s2的加速度减速上升的加速度减速上升C1m/s2的加速度加速上升的加速度加速上升D4.9m/s2的加速度加速下降的加速度加速下降3.金属小筒的下部有一个小孔金属小筒的下部有一个小孔A,当筒内盛当筒内盛水时，水会从小孔中流出水时，水会从小孔中流出,如果让装满水的小如果让装满水的小筒从高处自由下落筒从高处自由下落,不计空气阻力不计空气阻力,则在小筒则在小筒自由下落的过程中（自由下落的过程中（）A水继续以相同的速度从小孔中喷出水继续以相同的速度从小孔中喷出B水不再从小孔中喷出水不再从小孔中喷出C水将以较小的速度从小孔中喷出水将以较小的速度从小孔中喷出D水将以更大的速度从小孔中喷出水将以更大的速度从小孔中喷出3.3.从动力学看落体运动从动力学看落体运动 （1 1）自由落体运动定义物体只在重力作）自由落体运动定义物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。用下从静止开始下落的运动。（2 2）自由落体加速度）自由落体加速度F F合合=G=mg=G=mg方向竖直向下方向竖直向下GGV V0 0=0=0自由落体运动自由落体运动做自由落体运动的两个条件：做自由落体运动的两个条件：第一，物体是由静止开始下落的，即运第一，物体是由静止开始下落的，即运动的初速度为动的初速度为0 0。第二，运动过程中只受重力的作用。第二，运动过程中只受重力的作用。（1 1）竖直上抛运动定义：物体以一）竖直上抛运动定义：物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。用下的运动。（2 2）竖直上抛运动加速度）竖直上抛运动加速度F F合合 =G=mg=G=mg方向竖直向下方向竖直向下GGV V0 0竖直上抛运动竖直上抛运动 （3 3）竖直上抛运动研究方法：以向上）竖直上抛运动研究方法：以向上方向为正方向，竖直上抛运动是一个加速方向为正方向，竖直上抛运动是一个加速度为度为g g的匀减速直线运动。的匀减速直线运动。（4 4）竖直上抛运动规律公式）竖直上抛运动规律公式GGV V0 01.以以10m/s的速度从地面竖直向上抛出一个物的速度从地面竖直向上抛出一个物体，空气的阻力可以忽略，分别计算体，空气的阻力可以忽略，分别计算0.6s、1.6s后物体的位置（后物体的位置（g取取10m/s2）。）。解：根据匀变速直线运动位移与时间的关系：解：根据匀变速直线运动位移与时间的关系：初速度的方向与加速度的方向相反初速度的方向与加速度的方向相反所以求得抛出所以求得抛出0.6s0.6s后物体位于地面以上后物体位于地面以上4.2m4.2m的位的位置，置，1.6s1.6s后位于地面以上后位于地面以上3.2m3.2m的位置。的位置。2.从塔上以从塔上以20m/s的初速度竖直向上抛一个的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求石子，不考虑空气阻力，求5s末石子速度和末石子速度和5s内石子位移。内石子位移。(g=10m/s2)。解：以向上方向为正方向。解：以向上方向为正方向。V V0 0 x正正xV Vt t 1.1.超重：超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力的现象叫超重。物的拉力）大于重力的现象叫超重。实实质质：重重力力不不变变而而对对支支持持物物的的压压力力或或对对悬挂物的拉力）变大。悬挂物的拉力）变大。2.2.失重：失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力的现象叫失重。物的拉力）小于重力的现象叫失重。实质：实质：重力不变而对支持物的压力（或重力不变而对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）变小。对悬挂物的拉力）变小。课课 堂堂 小小 结结牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第二定律a=F/m a=F/m 或或F=maF=ma牛顿第三定律牛顿第三定律F=F=F F牛顿运动定律牛顿运动定律指出了物体具有指出了物体具有惯性。揭示了运惯性。揭示了运动和力的关系：动和力的关系：力是改变物体力是改变物体运动状态的原因运动状态的原因定量地描述运动和定量地描述运动和力的关系力的关系大小大小关系、方向关系和关系、方向关系和瞬时关系，指出：瞬时关系，指出：力是产生加速度力是产生加速度的原因的原因揭示力作用的揭示力作用的相互性和对等相互性和对等性。指出：性。指出：力是物体间力是物体间的相互作用的相互作用 3.3.完全失重：完全失重：当向下的加速度当向下的加速度a=ga=g时。时。4.4.注意：注意：不管是超重失重还是完全失重，不管是超重失重还是完全失重，重力始终没有发生变化。重力始终没有发生变化。5.5.产生超重、失重现象的条件产生超重、失重现象的条件:物体具有物体具有向上的加速度时，超重。物体具有向下的加向上的加速度时，超重。物体具有向下的加速度时，失重。速度时，失重。6.6.超重、失重的实质超重、失重的实质:物体处于超重与失物体处于超重与失重状态时，其重力并没改变，只是它对支持重状态时，其重力并没改变，只是它对支持物的压力（或悬挂物的拉力）变大或变小。物的压力（或悬挂物的拉力）变大或变小。1.升降机里静置一弹簧测力计升降机里静置一弹簧测力计,挂一质量挂一质量m=10kg的物体的物体,当升降机以当升降机以a=2.0m/s2的的加速度竖直上升时加速度竖直上升时,弹簧测力计的读数为弹簧测力计的读数为_N,当升降机以当升降机以a=2.0m/s2的加速度减的加速度减速上升时速上升时,弹簧测力计的读数为弹簧测力计的读数为_N.(g取取10m/s2)课课 堂堂 练练 习习120802.一段轻绳所承受的最大拉力为一段轻绳所承受的最大拉力为36N,如如果这一轻绳下端系一质量为果这一轻绳下端系一质量为2kg的物体的物体,并使并使其匀加速竖直上升其匀加速竖直上升,则物体在则物体在4s内速度的改内速度的改变量不能超过变量不能超过_.(g=10m/s2)32 3.如如图图所示，所示，质质量量为为M的框架放在水平地的框架放在水平地面上，一根面上，一根轻质弹轻质弹簧的上端固定在框架上，下簧的上端固定在框架上，下端拴着一个端拴着一个质质量量为为m的小球，在小球上下振的小球，在小球上下振动动时时，框架始，框架始终终没有跳起地面当框架没有跳起地面当框架对对地面地面压压力力为为零的瞬零的瞬间间，小球加速度的大小，小球加速度的大小为为（）（）4.在以在以4m/s2的加速度匀加速上升的电梯的加速度匀加速上升的电梯内，分别用天平和弹簧秤称量一个质量内，分别用天平和弹簧秤称量一个质量10kg的物体的物体(g取取10m/s2)，则（），则（）A天平的示数为天平的示数为10kgB天平的示数为天平的示数为14kgC弹簧秤的示数为弹簧秤的示数为100ND弹簧秤的示数为弹簧秤的示数为140N1.提示提示:选足球为研究对象选足球为研究对象,因为足球是因为足球是静止的静止的,即处于平衡状态即处于平衡状态,所以足球所受到的所以足球所受到的三个共点力的合力为三个共点力的合力为0。2.解答解答:其余四个合力与其余四个合力与F1大小相等、方大小相等、方向相反。向相反。3.解答解答:当瓶子自由下落时当瓶子自由下落时,水不会从小水不会从小孔喷出孔喷出,因为在下落过程中因为在下落过程中,瓶中的水所受合瓶中的水所受合力为零力为零,即处于完全失重的状态即处于完全失重的状态,故水不会流故水不会流出。出。问题与练习问题与练习4.提示提示:当地仓离地面当地仓离地面50m的位置时的位置时,升降升降机是自由落体运动状态机是自由落体运动状态,任何手中的铅球都处任何手中的铅球都处于失重状态于失重状态,即球对手无作用力。当地仓离地即球对手无作用力。当地仓离地面面15m时时,坐舱做匀减速运动坐舱做匀减速运动,大小为大小为a=16.8m/s2方向向上方向向上,所以手对铅球的作用力所以手对铅球的作用力是是F=135N。