4.7用牛顿定律解决问题(二)

第四章牛顿运动定律4.7用牛顿运动定律解决问题（二）牛顿定律牛顿第一定律惯性定律,惯性反映物体在不受力时的运动规律牛顿第二定律F=ma反映了力和运动的关系牛顿第三定律F=－F/(作用力和反作用力定律)反映了物体之间的相互作用规律物体运动分析物体受力分析运动学公式牛顿第二定律加速度a从受力确定运动从运动确定受力1.基本思路:加速度a是联系力和运动的桥梁所求量所求量2.解题步骤：(1)确定研究对象；(2)分析受力情况和运动情况，画示意图(受力和运动过程)；(3)用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；(4)用运动学公式或牛顿第二定律求所求量。1、共点力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共点力。能简化成质点的物体受到的各个力可视为共点力。CABOOF1F2F3GF1F2θ3、共点力的平衡条件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静止状态或匀速直线运动状态——平衡状态。在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0.即:F合=02、平衡状态静止状态或匀速直线运动状态，叫做平衡状态。4、物体平衡的两种基本模型GNN=GGNFfN=Gf=F二力平衡条件:等大、反向、共线.5、研究物体平衡的基本思路和基本方法（1）转化为二力平衡模型——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。据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，从而把三力平衡转化为二力平衡。这种方法称为合成法。5、研究物体平衡的基本思路和基本方法（1）转化为二力平衡模型——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。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。据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，从而把三力平衡转化为二力平衡。这种方法称为合成法。GF例与练1、如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一重力为G的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。对球受力分析：GF1F2FF=GF1=F/cosθ=G/cosθF2=Ftanθ=GtanθθC例与练2、重力为G的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳OA处于水平，OB与竖直方向成60°角，求细绳OA、OB和OC张力的大小。G600F1=GABOF1对物体受力分析对绳子O点受力分析OF1’F2F3C例与练G600F1=GABOF1对物体受力分析对绳子O点受力分析OF1’F2F3FF=F1’=F1=GF2=F/cos600=2GF3=Ftan600G32、重力为G的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳OA处于水平，OB与竖直方向成60°角，求细绳OA、OB和OC张力的大小。（2）转化为四力平衡模型——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)，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。这种方法称为分解法。GF1F2F1xF1y5、研究物体平衡的基本思路和基本方法（2）转化为四力平衡模型——分解法GF2F1xF1y当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)，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。这种方法称为分解法。当物体受三个以上共点力平衡时，一般采用分解法。5、研究物体平衡的基本思路和基本方法例与练3、如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一重力为G的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。对球受力分析：GF1F2θ例与练3、如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一重力为G的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。对球受力分析：GF1F2F1xF1yF1x=F1sinθF1y=F1cosθθ例与练3、如图所示，在倾角为θ的斜面上，放一重力为G的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。对球受力分析：GF2F1xF1yF1x=F1sinθF1y=F1cosθF1=G/cosθF2=F1x=F1sinθF1y=F1cosθ=G=Gsinθ/cosθ=GtanθC例与练4、重力为G的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳OA处于水平，OB与竖直方向成60°角，求细绳OA、OB和OC张力的大小。G600F1=GABOF1对物体受力分析对绳子O点受力分析OF1’F2F3C例与练G600F1=GABOF1对物体受力分析对绳子O点受力分析OF1’F34、重力为G的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳OA处于水平，OB与竖直方向成60°角，求细绳OA、OB和OC张力的大小。F2F2xF2yF2x=F2sin600F2y=F2cos600223F22FC例与练G600ABOF1OF1’F34、重力为G的物体用如图所示的OA、OB、OC三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳OA处于水平，OB与竖直方向成60°角，求细绳OA、OB和OC张力的大小。F2xF2yF2y22F=F1’=GGF22GF3232F3=F2x例1、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量是G，角AOB等于θ，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？例与练F370F1F2mgfNF1=Fcos370=20NF2=Fsin370=15N5、质量为5.5Kg的物体，受到斜向右上方与水平方向成370角的拉力F=25N作用，在水平地面上匀速运动，求物体与地面间的动摩擦因数(g=10m/s2)。例与练mgfNf=F1=20NN=mg-F2=40N5、质量为5.5Kg的物体，受到斜向右上方与水平方向成370角的拉力F=25N作用，在水平地面上匀速运动，求物体与地面间的动摩擦因数(g=10m/s2)。F1=Fcos370=20NF2=Fsin370=15N5.04020NfF1F2例与练6、(拓展)如图所示，质量为m的木块放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体放在粗糙的水平地面上，用沿斜面向上的拉力F拉木块，使木块与斜面体都保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力。对整体受力分析整体F(m+M)gfNF1F2F1=FcosθF2=Fsinθθ整体例与练6、(拓展)如图所示，质量为m的木块放在质量为M、倾角为θ的斜面体上，斜面体放在粗糙的水平地面上，用沿斜面向上的拉力F拉木块，使木块与斜面体都保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力。对整体受力分析fNF1F2F1=FcosθF2=Fsinθf=F1=FcosθN=(m+M)g—F2(m+M)g=(m+M)g—Fsinθθ例与练7、(拓展)如图所示，一个重为G的小球，用细线悬挂在O点，现在用水平力F拉小球，使悬线偏离竖直方向30°时处于静止状态。当F的方向由水平缓慢地变为竖直方向的过程中，拉力F及细线的张力大小分别如何变化？GTF’观看电梯中的超重和失重现象的视频思考：在运动过程中物体的重力变了吗？是什么原因使物体的视重变化了，物体的视重变化实质是什么力在变化？请定义超重和失重概念视重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力1、超重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象。F’2、失重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象。F’3、完全失重应用：试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？解：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。当升降机以加速度a=g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。a方向向上加速上升减速下降——超重a方向向下加速下降减速上升——失重小结:超重、失重、视重和重力的区别１、视重是指物体对支物体的压力（或悬挂物对物体的拉力），是可变的。２、物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。（G=mg）规律a竖直向上视重重力超重状态a竖直向下视重重力失重状态超重还是失重由a方向决定，与v方向无关例与练1、关于超重和失重，下列说法中正确的是（）A、超重就是在某种情况下，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（1）超重（失重）是指视重大于（小于）物体的重力，物体自身的重力并不变化。（2）是超重还是失重，看物体加速度的方向，而不是看速度的方向。（3）若物体向下的加速度等于重力加速度，物体的视重为零——完全失重。CD例与练2、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得体重为G，当此人由直立突然下蹲直至蹲在体重计不动的过程中，体重计的示数（）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，视重小于重力。（2）再向下减速——超重，视重大于重力。（3）最后不动——视重等于重力。B超重和失重现象的应用近地卫星远离地球的卫星航天器中的宇航员gg0g航天飞机中的人和物都处于状态。完全失重0在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法测量物体的重力.天平无法测量物体的质量．但仍能测量拉力或压力的大小。例与练3、在宇宙飞船中，下列仪器一定不能正常使用的是（）A、弹簧测力计B、医用体重计C、水银气压计D、天平BCD4、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A静止在底板上，如图，现发现A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:()A、加速上升B、减速上升C、加速下降D、减速下降分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，所以升降机可能向上减速或向下加速BCf=µNF=kx例与练1、自由落体运动（1）自由落体运动定义GF合=G=mggmmgmFa合（2）自由落体加速度物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。V0=0方向竖直向下。2、竖直上抛运动（1）竖直上抛运动定义F合=G=mggmmgmFa合（2）竖直上抛运动加速度物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。GV0方向竖直向下。2、竖直上抛运动（3）竖直上抛运动研究方法gtvvt0（4）竖直上抛运动规律公式以向上方向为正方向，竖直上抛运动是一个加速度为－g的匀减速直线运动。GV02021gttvx例3、以10m/s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0.6s、1.6s后物体的位置（g取10m/s2）。0.6s、1.6s时物体的速度?例与练1、从塔上以20m/s的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求5s末石子速度和5s内石子位移。(g=10m/s2)。V0以向上方向为正方向。x正gtvvt0smsmsm/30/510/202021gttvxmmm25510215202xVt牛顿第一定律牛顿第二定律a=F/m或F=ma牛顿第三定律F=－F＇牛顿运动定律指出了物体具有惯性。揭示了运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因定量地描述运动和力的关系——大小关系、方向关系和瞬时关系，指出：力是产生加速度的原因揭示力作用的相互性和对等性。指出：力是物体间的相互作用例1：如图所示，质量为2kg的正方体A和质量为1kg的正方体B两个物体靠在一起，放在光滑的水平面上，现用水平力F=30N推A，求A对B作用力的大小。AFF合=F=30N2/10smmmFaBA合先分析AB整体的受力情况：BABGNF再分析B的受力情况：BGBNBFBFB=mBa=10N例2：如图所示，质量为2kg的m1和质量为1kg的