1、 7 7 用牛顿运动定律解用牛顿运动定律解决问题（二）决问题（二）2022-11-411.1.能运用牛顿运动定律解答较复杂的问题。能运用牛顿运动定律解答较复杂的问题。2.2.知道什么是物体处于平衡状态。知道在共点力作用下知道什么是物体处于平衡状态。知道在共点力作用下物体的平衡条件，即合力为物体的平衡条件，即合力为0 0。3.3.知道物理学中超重和失重现象的含义，能通过牛顿运知道物理学中超重和失重现象的含义，能通过牛顿运动定律对它们进行定量的分析，并能分析和说明一些简动定律对它们进行定量的分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。单的相关问题。4.4.能解答以自由落体运动为基础的竖直方向上的运动学
2、能解答以自由落体运动为基础的竖直方向上的运动学问题（竖直上抛、竖直下抛等）。问题（竖直上抛、竖直下抛等）。2022-11-42一、共点力的平衡条件一、共点力的平衡条件2.2.共点力作用下物体的平衡条件是合力为。共点力作用下物体的平衡条件是合力为。1.1.平衡状态：如果一个物体在力的作用下，保持静止或匀平衡状态：如果一个物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。3.3.平衡条件的四个推论平衡条件的四个推论（1 1）若物体在两个力同时作用下处于平衡状态，则这）若物体在两个力同时作用下处于平衡状态，则这 两个力大小相等、
3、方向相反，且作用在同一直线上，其两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，其合力为零，这就是初中学过的二力平衡。合力为零，这就是初中学过的二力平衡。2022-11-43（2 2）物体在三个共点力作用下处于平衡状态，任意两个力）物体在三个共点力作用下处于平衡状态，任意两个力的合力与第三个力等大、反向。的合力与第三个力等大、反向。（3 3）物体在）物体在n n个非平行力同时作用下处于平衡状态时，个非平行力同时作用下处于平衡状态时，n n个个力必定共面共点，合力为零，称为力必定共面共点，合力为零，称为n n个共点力的平衡，其中个共点力的平衡，其中任意任意(n-1)(n-1)个力的合力必定与第个力
4、的合力必定与第n n个力等大、反向，作用在个力等大、反向，作用在同一直线上。同一直线上。（4 4）当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体的合力均为）当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体的合力均为零。零。2022-11-44例例1.1.城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三城市中的路灯，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。图中角形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆硬杆OBOB可绕通过可绕通过B B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G G，角，角
5、AOBAOB等于等于，钢索钢索OAOA对对O O点的拉力和杆点的拉力和杆OBOB对对O O点的支持力各是多大？点的支持力各是多大？解析：解析：F cosFF sinGGFsinGFtan 121122022-11-451.1.轻质细绳中的受力特点：两端受力大小相等，内部张轻质细绳中的受力特点：两端受力大小相等，内部张力处处相等。力处处相等。2.2.轻质直杆仅两端受力时（杆处于平衡状态）的特点：这轻质直杆仅两端受力时（杆处于平衡状态）的特点：这两个力必然沿杆的方向且大小相等。两个力必然沿杆的方向且大小相等。3.3.节点节点O O也是一理想化模型。也是一理想化模型。2022-11-46例例2.2.
6、人站在电梯中，人的质量为人站在电梯中，人的质量为m m。FNFNmgmg求：人和电梯一同静止时，人对地板的压力求：人和电梯一同静止时，人对地板的压力为多大？为多大？因为人是静止的所以合外力为因为人是静止的所以合外力为0 0有：有：再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力 NFmg2022-11-47人随电梯以加速度人随电梯以加速度a a匀加速上升，人对地板匀加速上升，人对地板的压力为多大？的压力为多大？FNFNmgmg以加速度以加速度a a匀加速上升，因为加速，所以匀加速上升，因为加速，所以加速度方向与速度同向，物体是上升的，加速度方向与速度同向，物体是
7、上升的，所以加速度方向也是向上的。有所以加速度方向也是向上的。有NNFmgmaFmamgmg2022-11-48人以加速度人以加速度a a匀减速下降，这时人对地板匀减速下降，这时人对地板的压力又是多大？的压力又是多大？FNFNmgmg以加速度以加速度a a匀减速下降，因为减速，所以加速匀减速下降，因为减速，所以加速度方向与速度反向，物体是下降的，所以加度方向与速度反向，物体是下降的，所以加速度方向是向上的。有速度方向是向上的。有 NNFmgmaFmamgmg2022-11-492022-11-410人随电梯以加速度人随电梯以加速度a(ag)a(ag)匀减速上升，人对地板的匀减速上升，人对地板的
8、压力为多大？压力为多大？人随电梯以加速度人随电梯以加速度a(ag)a(ag)a(ag)匀加速下降吗？匀加速下降吗？2.2.如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？如瓶竖直向上抛出，水会喷出吗？为什么？3.3.发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？否发生了变化？请你分析：请你分析：2022-11-4192022-11-420(1)(1)超重和失重是一种物理现象。超重和失重是一种物理现象。(2)(2)物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还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。是失重状态，重力不变。(3)(3)规
9、律：规律：物体具有竖直向上的加速度时为超重状态物体具有竖直向上的加速度时为超重状态物体具有竖直向下的加速度时为失重状态物体具有竖直向下的加速度时为失重状态超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关4.4.超重与失重知识总结：超重与失重知识总结：2022-11-421三、从动力学看自由落体运动三、从动力学看自由落体运动1.1.对自由落体运动的理解对自由落体运动的理解(1)(1)自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，即物体的初速度为零。的运动，即物体的初速度为零。(2)(2)由于物体在做自由
10、落体运动时所受重力是一个恒力，由于物体在做自由落体运动时所受重力是一个恒力，由牛顿第二定律可知，物体下落的加速度也是恒定加速度，由牛顿第二定律可知，物体下落的加速度也是恒定加速度，从这个角度看，自由落体运动是匀变速直线运动。从这个角度看，自由落体运动是匀变速直线运动。(3)(3)从牛顿第二定律从牛顿第二定律F=maF=ma可知，物体所受重力产生下落的可知，物体所受重力产生下落的加速度，加速度，mg=mamg=ma，所以，所以a=ga=g。2022-11-4222.2.对竖直上抛运动的理解对竖直上抛运动的理解竖直上抛运动的处理方法一般有两种：竖直上抛运动的处理方法一般有两种：全程法全程法将竖直上
11、抛运动视为竖直向上的加速度为将竖直上抛运动视为竖直向上的加速度为g g的匀减速直线运的匀减速直线运动。动。2022-11-423分阶段法分阶段法 将全程分为两个阶段，即上升过程的匀将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段。减速阶段和下落过程的自由落体阶段。竖直上抛运动的对称性，如图所示，物体以竖直上抛运动的对称性，如图所示，物体以初速度初速度v0v0竖直上抛，竖直上抛，A.BA.B为途中的任意两点，为途中的任意两点，C C为最高点，则为最高点，则2022-11-424时间对称性时间对称性物体上升过程中从物体上升过程中从ACAC所用时间所用时间tACtAC和下降过程中从
12、和下降过程中从CACA所所用时间用时间tCAtCA相等，同理相等，同理tAB=tBAtAB=tBA。速度对称性速度对称性物体上升过程经过物体上升过程经过A A点的速度与下降过程经过点的速度与下降过程经过A A点的速度大点的速度大小相等。小相等。2022-11-4251.1.下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是中完成的是()()A.A.用弹簧测力计测物体的重力用弹簧测力计测物体的重力B.B.用天平测物体的质量用天平测物体的质量C.C.用温度计测舱内的温度用温度计测舱内的温度D.D.用水银气压计测舱内气体的压强用水银气压计测舱内气体的压
13、强ABDABD2022-11-4262.“2.“蹦极蹦极”是一项非常刺激的体育运动。是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空某人身系弹性绳自高空P P点自由下落，图点自由下落，图中中a a点是弹性绳的原长位置，点是弹性绳的原长位置，c c是人所到是人所到达的最低点，达的最低点，b b是人静止地悬吊着时的平是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从衡位置，人在从P P点落下到最低点点落下到最低点c c的过的过程中（程中（）A.A.人在人在PaPa段做自由落体运动，处于完全失重状态。段做自由落体运动，处于完全失重状态。B.B.在在abab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态。段绳的拉力小于人的重
14、力，人处于失重状态。C.C.在在bcbc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态。段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态。D.D.在在c c点，人的速度为零，其加速度为零。点，人的速度为零，其加速度为零。ABAB2022-11-4273.3.下列关于超重和失重的说法中，正确的是下列关于超重和失重的说法中，正确的是()()A.A.物体处于超重状态时，其重力增加了物体处于超重状态时，其重力增加了B.B.物体处于完全失重状态时，其重力为零物体处于完全失重状态时，其重力为零C.C.物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了态时增加或减
15、小了D.D.物体处于超重或失重状态时，其重力都没有变化物体处于超重或失重状态时，其重力都没有变化D D2022-11-4284.4.某人在地面上最多能举起某人在地面上最多能举起60 kg60 kg的物体，而在一个加速的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起下降的电梯里最多能举起8 8kgkg的物体。求：的物体。求：（）此电梯的加速度多大？（）此电梯的加速度多大？（）若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举（）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？（取起物体的质量是多少？（取g=10 m/s2g=10 m/s2）2022-11-429【解析解析】（）不管在地面上，
16、还是在变速运动的电梯里，人（）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。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，由题意可得设人的最大举力为，由题意可得=m1g=60 kg=m1g=60 kg10 m/s210 m/s2600600。选被举物体为研究对象，它受到重力。选被举物体为研究对象，它受到重力m2gm2g和举力的作和举力的作用，在电梯以加速度用，在电梯以加速度a a下降时，根据牛顿第二定律有下降时，根据牛顿第二定律有m2gm2gm2am2a。解得电梯的加速度为解得电梯的加速度为a=ga=g/m2/m210m10ms2-600/80 m
17、/s2s2-600/80 m/s22.5 m/s22.5 m/s2。2022-11-430（）当电梯以加速度（）当电梯以加速度a a上升时，设人在电梯中能举起物上升时，设人在电梯中能举起物体的最大质量为体的最大质量为m3m3，根据牛顿第二定律有，根据牛顿第二定律有m3g=m3am3g=m3a。解得解得m3=F/(g+a)=600/(10+2.5)kg=48 kgm3=F/(g+a)=600/(10+2.5)kg=48 kg【答案答案】（）（）2.5 m/s2 (2)48 kg2.5 m/s2 (2)48 kg2022-11-431一一.共点力的平衡条件：物体所受合力为共点力的平衡条件：物体所受合力为0 0。二二.超重和失重：超重和失重：物体具有竖直向上的加速度时为超重状态。物体具有竖直向上的加速度时为超重状态。物体具有竖直向下的加速度时为失重状态物体具有竖直向下的加速度时为失重状态 超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关超重还是失重由加速度方向决定，与速度方向无关三三.从动力学看自由落体运动从动力学看自由落体运动2022-11-432
