人教版必修1第四章第七節(jié) 用牛頓運動定律解決問題(二)

4-7用牛頓運動定律解決問題（二）1、共點力的平衡條件⑴什么是平衡狀態(tài)？⑵共點力作用下物體的平衡條件F合=0Fx=0Fy=0一個物體在力的作用力下，如果保持靜止或者做勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)?；蛭矬w處于平衡狀態(tài)是牛頓第二定律應(yīng)用的特殊情況，即a=0情況F1F2GOF1GF2物體受三個不平行外力作用而平衡，則這三個力的作用線必在同一平面內(nèi)且為共點力。⑶三力匯交原理：ABCθGF2F1F1xF1y水平方向：F2－F1x=F2－F1COSθ＝0豎直方向：F1y－F=F1sinθ－G＝0ABCθG例1、聯(lián)立解得：

F1=G/sinθF2=G/tanθ

F=Gyxyx例2、如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體放在傾角為30°的斜面上，在一沿斜面向上的力F=8N作用下，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，求物體所受摩擦力大小及方向？(g=10m/s2)30°F30°FNFF摩mg30°mgcos300mgsin3002、超重和失重①加速上升②減速上升FN＞GFN＜G2、超重和失重③加速下降④減速下降FN＞GFN＜G例、

一個質(zhì)量為50㎏的人，站在升降機內(nèi)的地板上，求在下列各種情況下人對地板的壓力：（g=10m/s2）①升降機以a=5m/s2的加速度勻減速下降；②升降機以a=5m/s2的加速度勻加速上升。mgvvaFNFN=750N>GFN=750N>G⑴超重：①定義：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫做超重。②超重產(chǎn)生條件：具有向上的加速度a③超重的兩種運動情形：

向上加速或向下減速2、超重和失重aavav例、

一個質(zhì)量為50㎏的人，站在升降機內(nèi)的地板上，求在下列各種情況下人對地板的壓力：（g=10m/s2）①升降機以a=5m/s2的加速度勻加速下降；②升降機以a=5m/s2的加速度勻減速上升。mgavvFN=250NFN=250NFN⑵失重：①定義：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫做失重。②失重產(chǎn)生條件：具有向下的加速度a③失重的兩種運動情形：

向下加速或向上減速a①物體處于超重狀態(tài)或失重狀態(tài)，只是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γ匆曋兀┰龃罅嘶驕p少了，而地球?qū)ξ矬w的重力（即實重）始終存在，且大小和方向都不變。②發(fā)生超（或失）重現(xiàn)象只與物體的加速度方向有關(guān)，而跟速度的大小和方向都無關(guān)?！镎f明：例、

一個質(zhì)量為50㎏的人，站在升降機內(nèi)的地板上，求在下列各種情況下人對地板的壓力：（g=10m/s2）①升降機以a=10m/s2的加速度勻加速下降；②升降機以a=10m/s2的加速度勻減速上升。mgavvFN=0NFN=0NFN①定義：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦榱愕默F(xiàn)象，叫做完全失重②產(chǎn)生條件：有向下的加速度a=g③常見的完全失重運動情形：自由落體、拋體運動、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站④完全失重狀態(tài)下的特征：一切由于重力作用而產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都完全消失，如天平失效、彈簧秤不能稱重、水銀氣壓計失效、比重計失效、擺鐘停擺、浸在液體中的物體不再受浮力、液體是完全球形等。⑶完全失重：例1、關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是（）A．物體處于超重狀態(tài)時，物體所受的重力變大了B．物體處于失重狀態(tài)時，物體所受的重力變小了C．物體處于完全失重狀態(tài)時，物體不受重力的作用D．無論物體處于超重、失重還是完全失重狀態(tài)，物體所受的重力始終存在，且大小和方向都不變D例2、

一舉重運動員他正常能舉起60Kg的重物，當(dāng)他站在升降機內(nèi)時，求在下列各種情況下他能舉起質(zhì)量多少的重物？（g=10m/s2）①升降機以a=5m/s2的加速度勻加速上升；②升降機以a=5m/s2的加速度勻減速上升；③升降機以a=5m/s2的加速度勻加速下降。m=40Kgm=120Kgm=120Kg3、從動力學(xué)看自由落體運動⑴自由落體運動的特點是什么？⑵自由落體運動的受力有何特點？V0=0，a=g的勻加速直線運動只受重力mg的作用4、豎直上拋運動⑴定義：將一物體以某一初速度V0豎直向上拋出，拋出的物體只在重力作用的運動⑵性質(zhì)：V0≠0，豎直向上；a=－g的勻變速直線運動v-t圖象vt0v0t1t2vtV0-V0⑶特點：vt0v0t1t2vtACC′A′BB′上升時間：t升=下落時間：t落=VA=V0

VA′=－V0①對稱性②上升高度：H=V0gV022gV0gV=v0-gth=v0t－gt2

12V2–V02=－2ghvt0v0t1t2vtV=v0+atX=v0t+at2

V2–V02=2aX12例1、一物體以20m/s的速度豎直上拋，求：（1）1秒末物體的速度和位移（2）3秒末物體的速度和位移（3）5秒末物體的速度和位移（4）物體從拋出到距拋出點15m用時間為多少？vt=10m/sx=15mvt=—10m/sx=15mvt=—30m/sx=—25mt=1s、3s、2+√7s例2、某人在距地面15m的樓頂以10m/s的速度豎直上拋一小球，小球經(jīng)多長時間落地？落地時的速度為多少？t=3svt=—20m/s⑷研究方法：①分段研究：看成勻減速上升和自由落體兩段運動，用相應(yīng)的公式及對稱性解題。注意：分段研究時要注意何時到最高點，最高點在哪里；整體研究時要特別注意各矢量的正負(fù)。②整體研究：整體看成一個豎直向上的勻減速直線運動，勻變速直線運動的規(guī)律都適用。例3：氣球下掛一重物，以v0=10m／s勻速上升，當(dāng)?shù)竭_離地高h=175m處時，懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物經(jīng)多少時間落到地面？落地的速度多大？空氣阻力不計，取g=10m／s2．分析：這里的研究對象是重物，原來它隨氣球以速度v0勻速上升，繩子突然斷裂后，重物不會立即下降，將保持原來的速度做豎直上拋運動，直至最高點后再自由下落故重物離地面的最大高度為：

H=h+h1=175m+5m=180m．解：方法1：分成上升階段和下落階段兩過程考慮．上升階段：繩子斷裂后重物可繼續(xù)上升的時間和上升的高度分別為：下降階段：重物從最高處自由下落，落地時間和落地速度分別為：所以從繩子突然斷裂到重物落地共需時間：t=t1+t2=1s+6s=7s．方法2：從統(tǒng)一的勻減速運動考慮．從繩子斷裂開始計時，經(jīng)時間t最后物體落至拋出點下方，規(guī)定初速方向為正方向，則物體在時間t內(nèi)的位移h=－175m由位移公式解得：t=7s重物的落地速度為：Vt=V0－gt=－60m/s得：－175=10t－×10t2=10t－5t212即：t2－2t－35=0h=v0t－gt212說明：從統(tǒng)一的勻減速運動考慮，比分段計算方便得多，只是在應(yīng)用時，需注意位移、速度等物理量是矢量，方向的正負(fù)．這個物體從繩子斷裂到落地過程中的v-t圖象如下圖示例、如圖，已知物體的重力G為11N，物體與墻壁間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。物體在推力F

的作用下沿豎直墻壁做勻速運動，且推力與豎直方向的夾角θ=37°，求推力F

的大小。θFGFθFfFNFθF1F2FfF1F2FNθFθFvvF2=Fsinθ

②F1=Fcosθ

①水平方向：FN－F2＝0

④豎直方向：F1－Ff－G＝0⑤Ff＝μFN

③由①②③④⑤得F＝Gcosθ－μsinθGFN=F2F1=Ff

+

G

水平方向：FN－F2＝0

④豎直方向：F1+Ff－G＝0

⑤由①②③④⑤得F＝Gcosθ+μsinθF2=Fsinθ

②F1=Fcosθ

①Ff＝μFN

③FN=F2F1=G－Ff例、如圖所示，物體m與斜面保持相對靜止，當(dāng)斜面加速豎直向上運動時若物體仍與斜面保持靜止。則()A.物體m受到斜面的支持力增加 B.物體m受到的合力增加C.物體m受到的重力增加 D.物體m受到的摩擦力增加ABD解：建如圖直角坐標(biāo)系，將a沿水平方向和豎直方向正交分解有：

ax=acosθ，ay=