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1、7 7 用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题(二二)1进进一步理解牛一步理解牛顿顿运运动动定律，用牛定律，用牛顿顿运运动动定律解定律解释释生活生活中的中的实际问题实际问题2通通过实验认识过实验认识什么是超重和失重什么是超重和失重现现象，知道象，知道产产生超重生超重和失重的条件和失重的条件3理解共点力作用下物体平衡状理解共点力作用下物体平衡状态态的概念，能推的概念，能推导导出共出共点力作用下物体的平衡条件；会用共点力平衡条件解点力作用下物体的平衡条件；会用共点力平衡条件解决有关力的平衡决有关力的平衡问题问题.1平衡状态平衡状态物体在力的作用下保持物体在力的作用下保持_或或_的状态的状态2
2、共点力作用下物体的平衡条件是共点力作用下物体的平衡条件是_特别提醒特别提醒共点力是作用于一点，或作用线相交于一点的共点力是作用于一点，或作用线相交于一点的力，共点力一定作用在同一物体上力，共点力一定作用在同一物体上共点力的平衡条件共点力的平衡条件静止静止匀速直匀速直线线运运动动合力合力为为01如如图图471所示，所示，氢氢气球受气球受风风力作用而力作用而使拉住它的使拉住它的细绳细绳与地面的与地面的夹夹角角为为，在，在细细绳绳被剪断的瞬被剪断的瞬间间，气球所受外力的合力，气球所受外力的合力为为(氢氢气球的重力忽略不气球的重力忽略不计计)()图图471A与原来与原来绳绳子的拉力大小相等，方向相反子
3、的拉力大小相等，方向相反B沿沿风风力方向，大小等于力方向，大小等于风风力力C沿沿竖竖直方向向上，大小等于气球所受的浮力直方向向上，大小等于气球所受的浮力D与原来与原来绳绳子的拉力方向相反，大小等于子的拉力方向相反，大小等于风风力与浮力的合力力与浮力的合力解析解析物体受到三个力的作用：竖直向上的浮力、水平向右物体受到三个力的作用：竖直向上的浮力、水平向右的风力、沿着绳子方向的拉力，三个力的合外力为零，故风的风力、沿着绳子方向的拉力，三个力的合外力为零，故风力和浮力的合力与绳子的拉力等大反向当把绳子剪断后，力和浮力的合力与绳子的拉力等大反向当把绳子剪断后，物体受到的风力和浮力和没剪断之前相等，所以
4、两者的合力物体受到的风力和浮力和没剪断之前相等，所以两者的合力沿着绳子的反方向沿着绳子的反方向答案答案AD1超重超重(1)定义：物体对水平支持物的压力定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力或对竖直悬挂物的拉力)_物体所受的重力的现象物体所受的重力的现象(2)产生条件：物体具有产生条件：物体具有_的加速度的加速度2失重失重(1)定定义义：物体：物体对对水平支持物的水平支持物的压压力力(或或对竖对竖直直悬悬挂物的拉力挂物的拉力)_物体所受重力的物体所受重力的现现象象(2)产产生条件：物体具有生条件：物体具有_的加速度的加速度超重和失重超重和失重大于大于竖竖直向上直向上小于小于竖竖直向下
5、直向下元贝驾考 http:/ 元贝驾考2016科目一 科目四驾考宝典网 http:/ 科目四(3)完全失重：完全失重：定定义义：物体：物体对对支持物的支持物的压压力力(或或对悬对悬挂物的拉力挂物的拉力)_ 的状的状态态产产生条件：生条件：ag方向方向_等于零等于零竖竖直向下直向下1受力情况受力情况：运：运动过动过程中只受程中只受_作用，且重力恒定不作用，且重力恒定不变变，所以物体的，所以物体的_恒定恒定2运动性质运动性质初速度初速度为为_的的竖竖直向下的直向下的_直直线线运运动动从动力学看自由落体运动从动力学看自由落体运动重力重力加速度加速度匀加速匀加速零零2.游游乐乐园中，游客乘坐能加速或减
6、速上升的升降机，可以园中，游客乘坐能加速或减速上升的升降机，可以体会超重和失重的感体会超重和失重的感觉觉，下列描述正确的是，下列描述正确的是 ()A当升降机加速上升当升降机加速上升时时，机内游客是，机内游客是处处在失重状在失重状态态B当升降机减速下降当升降机减速下降时时，机内游客是，机内游客是处处在失重状在失重状态态C当升降机减速上升当升降机减速上升时时，机内游客是，机内游客是处处在失重状在失重状态态D当升降机加速下降当升降机加速下降时时，机内游客是，机内游客是处处在超重状在超重状态态解析解析升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上，升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上，游客处于超重状
7、态，游客处于超重状态，A、B错升降机加速下降或减速上错升降机加速下降或减速上升时，加速度方向向下，游客处于失重状态，升时，加速度方向向下，游客处于失重状态，C对，对，D错错答案答案C1平衡状态平衡状态：物体在共点力作用下的平衡状：物体在共点力作用下的平衡状态态有两种：静有两种：静止或匀速直止或匀速直线线运运动动状状态态2平衡条件平衡条件：物体所受的合外力：物体所受的合外力为为零，即零，即F合合0.(1)物体在两个力作用下物体在两个力作用下处处于平衡状于平衡状态态，则这则这两个力必定两个力必定等大反向，是一等大反向，是一对对平衡力平衡力(2)物体在三个共点力作用下物体在三个共点力作用下处处于平衡
8、状于平衡状态时态时，任意两个，任意两个力的合力与第三个力等大反向力的合力与第三个力等大反向共点力的平衡问题共点力的平衡问题(3)物体受物体受N个共点力作用个共点力作用处处于平衡状于平衡状态时态时，其中任意一，其中任意一个力与剩余个力与剩余(N1)个力的合力一定等大反向个力的合力一定等大反向(4)当物体当物体处处于平衡状于平衡状态时态时，沿任意方向物体所受的合力，沿任意方向物体所受的合力均均为为零零(5)物体在某个方向上物体在某个方向上处处于平衡状于平衡状态态，在此方向上合力，在此方向上合力为为零零3三力平衡问题的解题方法三力平衡问题的解题方法(1)三角形法三角形法根据平衡条件，任两个力的合力与
9、第三个力等大反向，根据平衡条件，任两个力的合力与第三个力等大反向，把三个力放于同一个三角形中，再利用几何知把三个力放于同一个三角形中，再利用几何知识识求解求解三个力可以构成首尾相三个力可以构成首尾相连连的矢量三角形，用来的矢量三角形，用来讨论动态讨论动态平平衡衡问题较为问题较为方便方便(2)正交分解法正交分解法【典例典例1】在科学研究中，可以用在科学研究中，可以用风风力力仪仪直直接接测测量量风风力的大小，其原理如力的大小，其原理如图图472所示所示仪仪器中一根器中一根轻质轻质金属金属丝悬丝悬挂着一个挂着一个金属球无金属球无风时风时，金属，金属丝竖丝竖直下垂；当受直下垂；当受到沿水平方向吹来的到
10、沿水平方向吹来的风时风时，金属，金属丝丝偏离偏离竖竖图图472直方向一个角度直方向一个角度风风力越大，偏角越大通力越大，偏角越大通过传过传感器，就可感器，就可以根据偏角的大小指示出以根据偏角的大小指示出风风力那么力那么风风力大小力大小F跟金属球的跟金属球的质质量量m、偏角、偏角之之间间有什么有什么样样的关系呢？的关系呢？解析解析取金属球为研究对象，有风时，它取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力受到三个力的作用：重力mg、水平方向的、水平方向的风力风力F和金属丝的拉力和金属丝的拉力FT，如右图所示，如右图所示这三个力是共点力，在这三个共点力的作这三个力是共点力，在这三个共点力的作
11、用下金属球处于平衡状态，则这三个用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零根据任意两力的合力与第三个力等大反向求解，力的合力为零根据任意两力的合力与第三个力等大反向求解，可以根据力的三角形定则求解，也可以用正交分解法求解可以根据力的三角形定则求解，也可以用正交分解法求解法一法一力的合成法力的合成法(如图甲所示如图甲所示)风力风力F和拉力和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得：可得：Fmgtan 法二法二力的分解法力的分解法(如图乙所示如图乙所示)重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使
12、金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，由几何关系可得由几何关系可得FFmgtan 法三法三正交分解法正交分解法(如图丙所示如图丙所示)以金属球为坐标原点，取水平方向为以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为轴，竖直方向为y轴，轴，建立坐标系由水平方向的合力建立坐标系由水平方向的合力F合合x和竖直方向的合力和竖直方向的合力F合合y分别等于零，即分别等于零，即FTsin F0FTcos mg0解得解得Fmgtan 由所得结果可见，当金属球的质量由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力一定时，风力F只跟偏只跟偏角角
13、有关因此，偏角有关因此，偏角的大小就可以指示出风力的大小的大小就可以指示出风力的大小答案答案Fmgtan 对于共点力作用下物体的平衡问题的求解可以对于共点力作用下物体的平衡问题的求解可以采取多种方法，一般情况下，物体受三力平衡时多采用合成采取多种方法，一般情况下，物体受三力平衡时多采用合成法或分解法物体受三个以上的力平衡时，多采用正交分解法或分解法物体受三个以上的力平衡时，多采用正交分解【跟踪跟踪1】物体受到与水平方向成物体受到与水平方向成30角的拉力角的拉力FT的作用，的作用，向左做匀速直向左做匀速直线线运运动动，如，如图图473所示，所示，则则物体受到的物体受到的拉力拉力FT与地面与地面对
14、对物体的摩擦力的合力的方向是物体的摩擦力的合力的方向是 ()图图473A向上偏左向上偏左B向上偏右向上偏右C竖竖直向上直向上D竖竖直向下直向下解析解析物体受重力物体受重力mg、拉力、拉力FT、支持力、支持力FN和摩擦力和摩擦力Ff共同共同作用处于平衡状态，则四个力的合力为零，即有作用处于平衡状态，则四个力的合力为零，即有Ff与与FT的合的合力的大小等于重力和支持力的合力的大小，方向相反力的大小等于重力和支持力的合力的大小，方向相反答案答案C1视重视重：当物体挂在：当物体挂在弹弹簧簧测测力力计计下或放在水平台秤上下或放在水平台秤上时时，弹弹簧簧测测力力计计或台秤的示数称或台秤的示数称为为“视视重
15、重”，大小等于，大小等于测测力力计计所受的拉力或秤所受所受的拉力或秤所受压压力力2超重、失重的分析超重、失重的分析对超重和失重现象的理解对超重和失重现象的理解 特征特征状状态态加速加速度度视视重重(F)与重与重力关系力关系运运动动情况情况受力受力图图平衡平衡a0Fmg静止或匀静止或匀速直速直线线运运动动超重超重向上向上Fm(ga)mg向上加速，向向上加速，向下减速下减速失重失重向下向下Fm(ga)木木，“水球水球”的质量必大于木球的质量必大于木球的质量，因此，木球与的质量，因此，木球与“水球水球”的整体的的整体的“重心重心”必然具有必然具有竖直向下的加速度，整体系统将处于失重状态故台秤的示竖直
16、向下的加速度，整体系统将处于失重状态故台秤的示数必将变小数必将变小答案答案A一一质质量量为为m40 kg的小孩站在的小孩站在电电梯内的体重梯内的体重计计上上电电梯从梯从t0时时刻由静止开始上升，在刻由静止开始上升，在0到到6 s内体重内体重计计示数示数F的的变变化如化如图图476所示所示试试求在求在这这段段时间时间内内电电梯上升的高度梯上升的高度(取重力加取重力加【我来冲关我来冲关】图图476速度速度g10 m/s2)解析解析由由Ft图象可知，在图象可知，在02 s内视重内视重F1440 N，而小孩，而小孩的重力的重力mg400 N，所以电梯和小孩由静止开始向上做匀加，所以电梯和小孩由静止开始
17、向上做匀加速运动，由牛顿第二定律得速运动，由牛顿第二定律得F1mgma1，由以上两式解得由以上两式解得a11 m/s2，h12 m；在在25 s内，视重内，视重F2400 Nmg，电梯和小孩向上做匀速，电梯和小孩向上做匀速运动，匀速运动的速度运动，匀速运动的速度v1a1t12 m/s，电梯上升的高度电梯上升的高度h2v1(t2t1)6 m；在在56 s内，视重内，视重F3320 Nmg，电梯和小孩向上做减速运，电梯和小孩向上做减速运动，由牛顿第二定律得动，由牛顿第二定律得mgF3ma2，由以上两式解得由以上两式解得a22 m/s2，h31 m，这段时间内电梯上升的总高度这段时间内电梯上升的总高
18、度hh1h2h39 m.答案答案9 m超重状态下的浮力超重状态下的浮力浮力的实质是浸在液体中的物体上下表面浮力的实质是浸在液体中的物体上下表面受到的压力差，当水杯在竖直方向加速向受到的压力差，当水杯在竖直方向加速向上运动时，水会处在超重状态，因此，水上运动时，水会处在超重状态，因此，水中某一深处的压强也会相应增大，中某一深处的压强也会相应增大，【状元微博状元微博】图图477此此时时浸在水中的物体受到的浮力浸在水中的物体受到的浮力应应算于排开水的算于排开水的“超重超重”而不而不是重力是重力1如如图图478所示，光滑半球形所示，光滑半球形容器固定在水平面上，容器固定在水平面上，O为为球球心一心一质
19、质量量为为m的小滑的小滑块块，在，在水平力水平力F的作用下静止于的作用下静止于P点点共点力的平衡问题共点力的平衡问题图图478设设滑滑块块所受支持力所受支持力为为FN，OP与水平方向的与水平方向的夹夹角角为为.下列关下列关系正确的是系正确的是 ()2如如图图479所示，三角形灯架的横梁所示，三角形灯架的横梁AO在水平方向和在水平方向和绳绳子子BO的的夹夹角角为为30，横梁，横梁重力忽略不重力忽略不计计，若灯的重力，若灯的重力为为20 N，求，求绳绳子子BO所受的拉力和横梁所受的拉力和横梁AO所受的所受的压压力力(用两种以上方法去解用两种以上方法去解)图图479解析法一解析法一力的分解法力的分解
20、法灯的重力灯的重力G在在O点可以产生两个效果：拉伸绳点可以产生两个效果：拉伸绳OB，压缩横梁，压缩横梁OA.根据这两个效果，可将重力根据这两个效果，可将重力G按平行四边形定则分解为按平行四边形定则分解为F1和和F2.如下图所示如下图所示法二法二力的合成法力的合成法解题时可以以解题时可以以O点为研究对象，那么该点必然受到三个力的点为研究对象，那么该点必然受到三个力的作用，即重力作用，即重力G，绳对，绳对O点的拉力点的拉力F1，横梁对，横梁对O点的弹力点的弹力F2，如下图所示如下图所示法四法四矢量三角形法矢量三角形法O点所受三个力点所受三个力F1、F2和和G可以组成一个首尾相连的矢量三角形，如图所可以组成一个首尾相连的矢量三角形，如图所示示答案答案40 N34.6 N