用牛顿定律解决问题.ppt
第四章 牛顿运动定律,4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）,1、共点力,物体所受各力的作用点在物体上的_或_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。,一、共点力的平衡条件,同一点,力的作用线,一个物体在共点力作用下，如果保持_或者做_，我们就说这个物体处于平衡状态。,静止与速度v0 是一回事吗？,竖直向上抛出一个物体，当物体到达最高点时，速度为0，加速度为0吗？或者说合外力为0吗？,注意：加速度为0 时速度不一定为0；速度为0 时加速度不一定为0。,2、平衡状态,一、共点力的平衡条件,静止,匀速直线运动,静止或匀速直线运动,v0,a0,F合0,平衡状态,3、共点力作用下的平衡条件是什么？_,合外力为,4.平衡条件的四个推论(1)二力平衡：(2)三力平衡：,(3)n力平衡：(4)物体处于平衡状态，沿任意方向的合力均为零。,思考：研究共点力平衡的基本方法有哪些？,这两个力等大、反向，共线，其合力为零。,任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。,其中任意(n-1)个力的合力必定与第n个力等大、反向、共线,(1)合成法,(2)分解法,【典例1】如图所示，在倾角为的斜面上，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：,G,F1,F2,F,F1=F/cos=G/cos,F2=Ftan=Gtan,（1）合成法,F1x=F1sin,F1y=F1cos,F1=G/cos,F2=F1x=F1sin,=G,=Gsin/cos=Gtan,(2)分解法,课本 P88例2,视重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力,实重：物体实际的重力,二、超重和失重,定义：,1、物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_物体所受重力的情况称为超重现象。,视重实重,大于,2、物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_物体所受重力的现象称为失重现象。,小于,视重实重,P88例2,思考讨论：什么情况下物体发生超重现象？什么情况下物体发生失重现象？,向上,向下,向下,向上,向上,向下,向下,向上,超重,失重,超重,失重,结论：,当加速度方向_时，物体发生超重现象。,当加速度方向_时，物体发生失重现象。,向上,向下,当物体处于失重状态，且ag 时会发生什么现象？,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于_的情况称为完全失重现象。,FN=m(ga)=0,如：自由落体运动和竖直上抛运动,此时重力为零吗？,人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都处于完全失重状态。,强调：物体的重力与运动状态_，不论物体处于超重状态还是失重状态，重力_,3、完全失重,不变,零,(G=mg),无关,试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？,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。,超重和失重现象的应用,航天飞机中的人和物都处于 状态。,完全失重,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。,【典例2】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,BC,f=N,F=k x,【典例3】（多选）“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中(),AB,A.在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态B.在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态C.在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态D.在c点，人的速度为零，其加速度为零,【典例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8kg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),答案:()2.5 m/s2(2)48 kg,1、自由落体运动,（1）定义,F合=G=mg,（2）加速度,物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。,V0=0,三、从动力学看落体运动,方向竖直向下。,2、竖直上抛运动,（1）定义,F合=G=mg,（2）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,方向竖直向下。,（3）运动特点,（4）运动学公式,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。,（5）处理方法:,分段法,全过程法,s=v0 t gt2=205 1025=25m,【典例5】在楼房的阳台外以初速度20m/s竖直上抛一物体，求抛出5s末物体的位移和速度。(取g=10m/s2),负号表示5s末物体的位置C在A点下方25m,v=v0gt=20105=30m/s,负号表示方向向下。,解析：画出运动示意图如图所示：,A B C 全过程综合考虑，匀减速运动，,例6：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。,A,F,F合=F=30N,先分析AB整体的受力情况：,B,AB,G,N,F,再分析B的受力情况：,B,GB,NB,FB,FB=mBa=10N,四、简单的连接体问题,例7：如图所示，质量为2kg 的m1和质量为1kg 的m2两个物体用水平细线连接，放在光滑的水平面上，现用水平拉力F拉m1，使m1 和m2一起沿水平面运动，若细线能承受的最大拉力为8N，求水平拉力F的最大值。,F,m2,m1,先分析m2 的受力情况：,G2,N2,T,再分析m1m2整体受力情况：,m1 m2,G,N,F,F=(m1+m2)a=24N,小结：,先用整体法求加速度，,1、已知外力求内力：,再用隔离法求内力,先用隔离法求加速度，,2、已知内力求外力：,再用整体法求外力,例8：如图所示，在水平地面上有两个相互接触的物体A和B，它们的质量分别为m1 和m2，与地面间的动摩擦因数都是，现用水平推力F向右推A，使A、B一起沿地面向前运动，则A对B的作用力为多大？,A,F,B,f=N=(m1+m2)g,先分析AB整体的受力情况：,AB,G,N,F,f,F合=Ff=F(m1+m2)g,再分析B的受力情况：,B,GB,NB,FB,FB合=FBfB=m2a,fB,FB=fB+m2a,fB=NB=m2g,例9：如图所示，质量为2kg 的m1和质量为1kg 的m2两个物体叠放在一起，放在水平面，m1 与m2、m1与水平面间的动摩擦因数都是0.3，现用水平拉力F拉m1，使m1 和m2一起沿水平面运动，要使m1 和m2之间没有相对滑动，水平拉力F最大为多大？,G2,N2,f2,先分析m2的受力情况：,f2=N2=m2g=3N,f2=m2a,m1 m2,G,N,F,再分析m1m2整体受力情况：,f,f=N=(m1+m2)g=9N,F合=Ff=(m1+m2)a,F=f+(m1+m2)a=18N,例10：把物体A放在水平桌面上，第一次用10N的力F向下拉绳端，如图1，这时A 的加速度为a1，第二次在绳端挂重为10N的物体B，如图2，这时A 的加速度为a2，a1和a2哪个大？此时，绳的拉力多大?,解析：图（1）中，物体A的加速度为，由牛顿第二定律得：解出：图（2）中，物体A的加速度为，由牛顿第二定律得，对A：对B：由联解得：可见：,例11：如图，ml=2kg，m2=6kg，不计摩擦和滑轮的质量，求拉物体ml的细线的拉力和悬吊滑轮的细线的拉力,解析：对物体m1、m2进行受力分析，由牛顿第二定律得：对m1有：对m2有：联解得：,
