人教版必修1第四章第七节 用牛顿运动定律解决问题(二)

4-7用牛顿运动定律解决问题（二）1、共点力的平衡条件⑴什么是平衡状态？⑵共点力作用下物体的平衡条件F合=0Fx=0Fy=0一个物体在力的作用力下，如果保持静止或者做匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。或物体处于平衡状态是牛顿第二定律应用的特殊情况，即a=0情况F1F2GOF1GF2物体受三个不平行外力作用而平衡，则这三个力的作用线必在同一平面内且为共点力。⑶三力汇交原理：ABCθGF2F1F1xF1y水平方向：F2－F1x=F2－F1COSθ＝0竖直方向：F1y－F=F1sinθ－G＝0ABCθG例1、联立解得：

F1=G/sinθF2=G/tanθ

F=Gyxyx例2、如图所示，质量为2kg的物体放在倾角为30°的斜面上，在一沿斜面向上的力F=8N作用下，物体处于静止状态，求物体所受摩擦力大小及方向？(g=10m/s2)30°F30°FNFF摩mg30°mgcos300mgsin3002、超重和失重①加速上升②减速上升FN＞GFN＜G2、超重和失重③加速下降④减速下降FN＞GFN＜G例、

一个质量为50㎏的人，站在升降机内的地板上，求在下列各种情况下人对地板的压力：（g=10m/s2）①升降机以a=5m/s2的加速度匀减速下降；②升降机以a=5m/s2的加速度匀加速上升。mgvvaFNFN=750N>GFN=750N>G⑴超重：①定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫做超重。②超重产生条件：具有向上的加速度a③超重的两种运动情形：

向上加速或向下减速2、超重和失重aavav例、

一个质量为50㎏的人，站在升降机内的地板上，求在下列各种情况下人对地板的压力：（g=10m/s2）①升降机以a=5m/s2的加速度匀加速下降；②升降机以a=5m/s2的加速度匀减速上升。mgavvFN=250NFN=250NFN⑵失重：①定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫做失重。②失重产生条件：具有向下的加速度a③失重的两种运动情形：

向下加速或向上减速a①物体处于超重状态或失重状态，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（即视重）增大了或减少了，而地球对物体的重力（即实重）始终存在，且大小和方向都不变。②发生超（或失）重现象只与物体的加速度方向有关，而跟速度的大小和方向都无关。★说明：例、

一个质量为50㎏的人，站在升降机内的地板上，求在下列各种情况下人对地板的压力：（g=10m/s2）①升降机以a=10m/s2的加速度匀加速下降；②升降机以a=10m/s2的加速度匀减速上升。mgavvFN=0NFN=0NFN①定义：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零的现象，叫做完全失重②产生条件：有向下的加速度a=g③常见的完全失重运动情形：自由落体、抛体运动、人造卫星、宇宙飞船、空间站④完全失重状态下的特征：一切由于重力作用而产生的物理现象都完全消失，如天平失效、弹簧秤不能称重、水银气压计失效、比重计失效、摆钟停摆、浸在液体中的物体不再受浮力、液体是完全球形等。⑶完全失重：例1、关于超重和失重，下列说法正确的是（）A．物体处于超重状态时，物体所受的重力变大了B．物体处于失重状态时，物体所受的重力变小了C．物体处于完全失重状态时，物体不受重力的作用D．无论物体处于超重、失重还是完全失重状态，物体所受的重力始终存在，且大小和方向都不变D例2、

一举重运动员他正常能举起60Kg的重物，当他站在升降机内时，求在下列各种情况下他能举起质量多少的重物？（g=10m/s2）①升降机以a=5m/s2的加速度匀加速上升；②升降机以a=5m/s2的加速度匀减速上升；③升降机以a=5m/s2的加速度匀加速下降。m=40Kgm=120Kgm=120Kg3、从动力学看自由落体运动⑴自由落体运动的特点是什么？⑵自由落体运动的受力有何特点？V0=0，a=g的匀加速直线运动只受重力mg的作用4、竖直上抛运动⑴定义：将一物体以某一初速度V0竖直向上抛出，抛出的物体只在重力作用的运动⑵性质：V0≠0，竖直向上；a=－g的匀变速直线运动v-t图象vt0v0t1t2vtV0-V0⑶特点：vt0v0t1t2vtACC′A′BB′上升时间：t升=下落时间：t落=VA=V0

VA′=－V0①对称性②上升高度：H=V0gV022gV0gV=v0-gth=v0t－gt2

12V2–V02=－2ghvt0v0t1t2vtV=v0+atX=v0t+at2

V2–V02=2aX12例1、一物体以20m/s的速度竖直上抛，求：（1）1秒末物体的速度和位移（2）3秒末物体的速度和位移（3）5秒末物体的速度和位移（4）物体从抛出到距抛出点15m用时间为多少？vt=10m/sx=15mvt=—10m/sx=15mvt=—30m/sx=—25mt=1s、3s、2+√7s例2、某人在距地面15m的楼顶以10m/s的速度竖直上抛一小球，小球经多长时间落地？落地时的速度为多少？t=3svt=—20m/s⑷研究方法：①分段研究：看成匀减速上升和自由落体两段运动，用相应的公式及对称性解题。注意：分段研究时要注意何时到最高点，最高点在哪里；整体研究时要特别注意各矢量的正负。②整体研究：整体看成一个竖直向上的匀减速直线运动，匀变速直线运动的规律都适用。例3：气球下挂一重物，以v0=10m／s匀速上升，当到达离地高h=175m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多少时间落到地面？落地的速度多大？空气阻力不计，取g=10m／s2．分析：这里的研究对象是重物，原来它随气球以速度v0匀速上升，绳子突然断裂后，重物不会立即下降，将保持原来的速度做竖直上抛运动，直至最高点后再自由下落故重物离地面的最大高度为：

H=h+h1=175m+5m=180m．解：方法1：分成上升阶段和下落阶段两过程考虑．上升阶段：绳子断裂后重物可继续上升的时间和上升的高度分别为：下降阶段：重物从最高处自由下落，落地时间和落地速度分别为：所以从绳子突然断裂到重物落地共需时间：t=t1+t2=1s+6s=7s．方法2：从统一的匀减速运动考虑．从绳子断裂开始计时，经时间t最后物体落至抛出点下方，规定初速方向为正方向，则物体在时间t内的位移h=－175m由位移公式解得：t=7s重物的落地速度为：Vt=V0－gt=－60m/s得：－175=10t－×10t2=10t－5t212即：t2－2t－35=0h=v0t－gt212说明：从统一的匀减速运动考虑，比分段计算方便得多，只是在应用时，需注意位移、速度等物理量是矢量，方向的正负．这个物体从绳子断裂到落地过程中的v-t图象如下图示例、如图，已知物体的重力G为11N，物体与墙壁间的动摩擦因数μ=0.5。物体在推力F

的作用下沿竖直墙壁做匀速运动，且推力与竖直方向的夹角θ=37°，求推力F

的大小。θFGFθFfFNFθF1F2FfF1F2FNθFθFvvF2=Fsinθ

②F1=Fcosθ

①水平方向：FN－F2＝0

④竖直方向：F1－Ff－G＝0⑤Ff＝μFN

③由①②③④⑤得F＝Gcosθ－μsinθGFN=F2F1=Ff

+

G

水平方向：FN－F2＝0

④竖直方向：F1+Ff－G＝0

⑤由①②③④⑤得F＝Gcosθ+μsinθF2=Fsinθ

②F1=Fcosθ

①Ff＝μFN

③FN=F2F1=G－Ff例、如图所示，物体m与斜面保持相对静止，当斜面加速竖直向上运动时若物体仍与斜面保持静止。则()A.物体m受到斜面的支持力增加 B.物体m受到的合力增加C.物体m受到的重力增加 D.物体m受到的摩擦力增加ABD解：建如图直角坐标系，将a沿水平方向和竖直方向正交分解有：

ax=acosθ，ay=