4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)》课件.ppt

* 4.7　用牛顿运动定律解决问题(二) 　　知识精析 　　一、物体的平衡及平衡条件 　　1．对共点力作用下物体的平衡的理解 　　(1)两种平衡情形 　　①静平衡：物体在共点力作用下处于静止状态． 　　②动平衡：物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态． 　　(2)“静止”和“v＝0”的区别与联系 　v＝0 　　2．对共点力作用下物体平衡条件的理解 　　(1)共点力作用下物体的平衡条件可有两种表达式： 　　①F合＝0，② ，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力． 　　(2)由平衡条件得出的结论 　　①物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力必定等大反向，是一对平衡力． 　　②物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力与第三个力等大反向． 　　③物体受N个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力与剩余(N－1)个力的合力一定等大反向． 　　④当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零． 　　 3、利用平衡条件解决实际问题的方法 ①力的合成、分解法： ②正交分解法： 1 图4-7-3 C 学点2 超重和失重 （１）实重：物体实际所受的重力。物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。 （２）视重：当物体在竖直方向有加速度时（即ay≠0），物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重。 说明：正因为当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重，所以我们在用弹簧测力计测物体重力时，强调应在静止或匀速运动状态下进行。 （3）对超重现象的理解 ①特点：具有竖直向上的加速度 ②运动形式:物体向上加速运动或向下减速运动。 说明：当物体处于超重状态时，只是拉力（或对支持物的压力）增大了，是视重的改变，物体的重力始终未变。 【例3】如图４-7-7所示，升降机以0.5 m/s2的加速度匀加速上 升,站在升降机里的人质量是５０ kg，人对升降机地板的 压力是多大？如果人站在升降机里的测力计上，测力计 的示数是多大？ 【答案】515 N 【解析】人在Ｇ和FＮ的合力作用下，以0.5 m/s2的加速度 竖直向上运动，取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律得 FＮ－Ｇ＝ma 由此可得FＮ＝Ｇ＋ma＝m（g+a） 代入数值得FＮ＝５１５ Ｎ 根据牛顿第三定律，人对地板的压力的大小也是５１５ Ｎ，方向与地板对人的支持力的方向相反，即竖直向下。测力计的示数表示的是测力计受到的压力，所以测力计的示数就是５１５ Ｎ。 图４-7-7 【评析】人和升降机以共同的加速度上升，因而人的加速度是已知的，题中又给出了人的质量，为了能够应用牛顿第二定律，应该把人作为研究对象。 质量是50 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列两种运动时，体重计的读数是多少？（取g=10 m／s2） (1)升降机匀速上升； (2)升降机以4 m／s2的加速度匀减速下降。 3 【答案】（１）５００ Ｎ（２）７００ Ｎ （4）对失重现象的理解 ①特点：具有竖直向下的加速度； ②运动形式：物体向下加速运动或向上减速运动； ③完全失重：在失重现象中，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态称为完全失重状态。此时视重等于零，物体运动的加速度方向向下，大小为g。 说明：当物体处于失重状态时，只是拉力（或对支持物的压力）减小了，是视重的改变，物体的重力始终未变。 【例4】某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起８０ kg的物体。求：（１）此电梯的加速度多大？ （２）若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？（取g=10 m/s2） 【解析】（１）不管在地面上，还是在变速运动的电梯里，人的最大举力是一定的，这是该题的隐含条件。 设人的最大举力为Ｆ，由题意可得Ｆ=m1g=60 kg×１０ m/s2＝ ６００ Ｎ。选被举物体为研究对象，它受到重力m2g和举力Ｆ的作用，在电梯以加速度a下降时，根据牛顿第二定律有m2g－Ｆ＝m2a。 解得电梯的加速度为a=g－Ｆ/m2＝１０ m／s2-６００/８０ m/s2＝2.5 m/s2。 （２）当电梯以加速度a上升时，设人在电梯中能举起物体的最大质量为m3，根据牛顿第二定律