2019-2020版高中物理人教版必修1课件:4.7用牛顿运动定律解决问题(二) .pptx
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1、7 用牛顿运动定律解决问题(二),1.理解共点力作用下物体平衡状态的概念,能推导出共点力作用下物体的平衡条件。 2.会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。 3.通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质。 4.进一步掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。,一,二,三,一、共点力的平衡条件 1.共点力:一个物体受到几个力的作用,如果这几个力作用于一点,或作用力的延长线相交于一点,这样的几个力叫作共点力。 2.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。,一,二,三,物体保持静止与物体在某一时刻的速度为零是一回事吗?都是处于
2、平衡状态吗? 提示:不是。速度为零和静止的外在形式一样,但其受力本质不一定一样。静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变,其加速度也为零,物体处于平衡状态;而物体的瞬时速度为零时,物体不一定处于平衡状态。例如,将物体竖直上抛,物体到达最高点时瞬时速度为零,但加速度不为零,物体不处于平衡状态,故静止的物体一定处于平衡状态,但速度为零的物体不一定处于平衡状态,两者不可混淆。,一,二,三,二、超重和失重,一,二,三,俄罗斯国际空间站温室内的一滴水珠如图所示,它内部的气泡处于正中央,外表面是圆形的,静静地停留在植物的叶子上,为什么这种情况只能出现在太空中? 提示:地面上的水珠由于重力作用而呈“椭球形
3、”,在太空舱完全失重的环境中,水珠不受重力的影响而呈球形,同时水珠内的气泡不受浮力,只受压力作用而处于正中央。,一,二,三,三、从动力学看自由落体运动 1.受力情况:运动过程中只受重力作用,且重力恒定不变,所以物体的加速度恒定。 2.运动情况:初速度为零的竖直向下的匀加速直线运动。 3.在竖直上抛物体上升和下落的全过程中,物体的加速度大小不变,方向始终竖直向下,做匀变速直线运动。,一,二,三,四,一、如何理解共点力作用下的平衡条件 1.共点力作用下物体的平衡条件:物体所受合力为零,即F合=0。 2.几个推论: (1)二力平衡:当物体受两个力作用而平衡时,这两个力必定大小相等、方向相反,作用在同
4、一条直线上,其合力为零。 (2)三力汇交原理:物体在三个力同时作用下处于平衡状态,则这三个力必定共面且作用线相交于一点。其中,任意两个力的合力必定与第三个力大小相等、方向相反,作用在一条直线上。,一,二,三,四,(3)多个力的平衡:物体在n个力同时作用下处于平衡状态时,n个力必定共点,合力为零,称为n个共点力的平衡,其中任意n-1个力的合力必定与第n个力等值反向,作用在同一直线上,是平衡力。 (4)均衡性原理:物体在几个力作用下处于平衡状态,这些力在任意方向上所有分力的合力必为零。 (5)闭合性原理:物体在三个共点力作用下处于平衡状态,表示这三个力的有向线段必构成一个封闭的三角形。 (6)如果
5、物体只是在某一方向上处于平衡状态,则该方向上合力为零,因此可以在该方向上应用平衡条件列方程求解。,一,二,三,四,二、应用平衡条件解决问题的一般思路和步骤 共点力作用下物体的平衡条件的应用所涉及的问题都是“力”,对物体进行受力分析,对力进行处理,然后结合平衡方程求解。因此解决平衡问题的基本思路如下: 根据问题的要求和计算方便,恰当地选择研究对象 对研究对象进行受力分析,画出受力分析图 通过“平衡条件”,找出各个力之间的关系,将已知量和未知量联系起来 求解,必要时对解进行讨论,一,二,三,四,三、应用平衡条件解决问题的常用方法 1.对于平衡问题,一般来说,可从平衡的观点(根据平衡条件建立方程)求
6、解平衡法。(优先推荐) 2.从力的分解的观点(将某个力按其效果分解)求解分解法。 3.数学方法:若物体受到三个共点力的作用,可用力的合成或力的分解将三个力转化在一个三角形(通常称作“力三角形”)中,然后利用这个三角形的特点(直角三角形或非直角三角形)和题目的已知条件(角和边的数值),灵活选用三角函数的定义式、正弦定理或相似三角形对应边成比例等数学工具解决问题。,一,二,三,四,4.正交分解法:将物体所受各力向相互垂直的两个方向先分解,然后分别求出相互垂直的x、y两个方向的合力且满足平衡条件Fx=0、Fy=0。多用于物体受到三个以上共点力作用而平衡的情况。选择坐标方向时,尽可能使落在x、y轴上的
7、力较多,以减少力的分解次数,简化运算过程。 5.整体法和隔离法:当物体系统处于平衡状态时,受力分析优先选择整体法;当待求的力是系统内力时必须使用隔离法将内力转化为外力求解。,一,二,三,四,温馨提示正交分解法是在平行四边形定则的基础上发展起来的,其目的是用代数运算解决矢量运算。在建立正交坐标系时,其基本原则是使尽可能多的力落在坐标轴上,这样分解的力个数少,求解时方便。由于高中阶段在对力进行合成或分解时只要求会用直角三角形讨论计算,因此,对物体所受的力进行正交分解,利用正交分解法求解的平衡问题(尤其三个以上共点力作用下物体的平衡问题)较为常见。,一,二,三,四,四、如何理解超重和失重现象 1.视
8、重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”,大小等于测力计所受的拉力或台秤所受的压力。,一,二,三,四,2.超重、失重的分析:,一,二,三,四,一,二,三,四,温馨提示(1)在地球表面附近,无论物体处于什么状态,其本身的重力G=mg始终不变。超重时,物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向向上,测力计的示数大于物体的重力;失重时,物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向向下,测力计的示数小于物体的重力。(2)发生超重和失重现象,只决定于物体在竖直方向上的加速度。物体具有向上的加速度时,处于超重状态;物体具有向下的加速度时,处于失重状态;当物体竖直向下的
9、加速度为重力加速度时,处于完全失重状态。超重、失重与物体的运动方向无关。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,【例题1】 沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(如图所示),足球的质量为m,网兜的质量不计,足球与墙壁的接触点为B,悬绳与墙壁的夹角为,求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,点拨:取足球作为研究对象,它共受到三个力的作用:重力G=mg,方向竖直向下;墙壁的支持力FN,方向水平向右;悬绳的拉力FT,方向沿绳的方向。重力的作用点在球心O点,支持力FN沿球的半径方向,G和FN的作用线必交于球心O点,则FT的作用线必过O点,所以这三个力一定是共点力
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