必修 第一册5 牛顿运动定律的应用课文课件ppt

这是一份必修 第一册5 牛顿运动定律的应用课文课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了学习目标，知识梳理，共点力的平衡，超重和失重，重点探究，平衡中的临界问题，随堂演练等内容，欢迎下载使用。
1.理解平衡状态及共点力作用下物体的平衡条件.2.能利用整体法和隔离法分析共点力作用下的平衡问题.3.理解超重、失重和完全失重现象，会利用牛顿运动定律分析超重和失重现象.4.能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动.
1.平衡状态：_____或_____________状态.2.平衡条件：(1)F合＝__ (或加速度a＝__)
Fx合＝__Fy合＝__
1.超重(1)定义：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.(2)产生条件：物体具有_________ (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度.2.失重(1)定义：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.(2)产生条件：物体具有_________ (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度.(3)完全失重①定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_______ 的状态.②产生条件：a＝g，方向_________.
1.自由落体运动(1)条件：①物体从_____开始下落，即运动的初速度是__；②运动过程中只受_____的作用，根据牛顿第二定律mg＝ma，所以a＝__.(2)运动性质：v0＝__、a＝__的匀加速直线运动.2.竖直上抛运动(1)受力情况：只受_____作用，加速度为__.(2)运动性质：初速度v0≠0、加速度a＝__的匀变速直线运动.(3)基本公式①速度公式：v＝_______.②位移与时间的关系：x＝v0t－ gt2.③速度与位移的关系：v2－v02＝______.
从动力学角度分析自由落体运动和竖直上抛运动
1.判断下列说法的正误.(1)某时刻物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态.(　　)(2)超重就是物体受到的重力增加了.(　　)(3)物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了.(　　)(4)物体处于超重状态时，物体一定在上升.(　　)(5)物体处于失重状态时，物体可能在上升.(　　)
2.物体受到n个力作用处于静止状态，若其中一个力F1＝10 N，方向向右，则其余(n－1)个力的合力F′＝____ N，方向向____.
如图1所示，某人乘坐电梯正在向上运动.
(1)电梯启动瞬间加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？
答案　电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力.
(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？
答案　减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力.
1.视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力.当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了.
3.对超重、失重的理解(1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关.(2)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化.(3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失.比如物体对支持物无压力，靠重力使用的仪器也不能再使用(如天平).只受重力作用的一切抛体运动，都处于完全失重状态.
例1　(多选)如图2所示，电梯的顶部竖直悬挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了
一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2B.电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2C.电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2
解析　电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，可知重物的重力等于10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，对重物，根据牛顿第二定律有mg－F＝ma，解得a＝4 m/s2，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为4 m/s2，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，选项B、C正确.
员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是A.火箭加速上升时，宇航员处于超重状态B.飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态C.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力D.火箭加速上升过程中加速度逐渐减小时，宇航员处于失重状态
针对训练1　2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射成功，如图3所示.宇航
解析　火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项B错误；火箭加速上升过程中加速度逐渐减小时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，选项D错误.
例2　如图4所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
解析　A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，只有A选项正确.
判断超重、失重状态的方法1.从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态.2.从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态.
共点力平衡的进一步理解
(2)对应两种状态：①静止状态：a＝0，v＝0；②匀速直线运动状态：a＝0，v≠0.(3)说明：①物体某时刻速度为零，但F合≠0，则不是平衡状态，如竖直上抛的物体到达最高点时，只是速度为零，不是平衡状态.②处于平衡状态的物体，沿任意方向的合力都为零.
2.单个物体平衡问题的分析方法——合成法、正交分解法(1)合成法物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，可以据此先求任意两个力的合力.(2)正交分解法先把物体所受的各个力逐一地分解在两个相互垂直的坐标轴上，再分别对每个坐标轴上的分力逐一进行代数运算.∑Fx＝F1x＋F2x＋F3x＋…＋Fnx＝0，∑Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋…＋Fny＝0.
3.物体系统平衡问题的分析方法——整体法、隔离法当物体系统处于平衡状态时，组成系统的每个物体都处于平衡状态，选取研究对象时注意整体法与隔离法的结合.一般地，当求系统内部物体间的相互作用时，用隔离法，求系统受到的外力时，用整体法.具体应用中，应将这两种方法结合起来灵活运用.
例3　(多选)如图5，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态.若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b始终保持静止，则A.绳OO′的张力也在一定范围内变化B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
解析　对物块a，由二力平衡可知，绳的拉力等于物块a的重力，大小不变，轻滑轮两侧绳子拉力方向一定，由三力平衡可得绳OO′的张力一定，选项A、C错误；设F与水平方向的夹角为α，连接物块b的绳子拉力FT与水平方向夹角为β，对物块b，由平衡条件有FTsin β＋Fsin α＋FN＝mg，FTcs β－Fcs α＋Ff＝0(Ff方向不确定)，可知物块b所受到的支持力、物块与桌面间的摩擦力都随F在一定范围内变化，选项B、D正确.
解共点力平衡问题的一般步骤1.选取研究对象，对于有相互作用的两个或两个以上的物体构成的系统，应明确所选研究对象是系统整体还是系统中的某一个物体(整体法或隔离法).2.对所选研究对象进行受力分析，并画出受力分析图.3.对研究对象所受的力进行处理.对三力平衡问题，一般用合成法，对多力的平衡问题，一般用正交分解法.4.建立平衡方程.
针对训练2　如图6所示，在粗糙水平地面上放着一个表面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态.则把A向右缓慢移动少许的过程中，下列说法正确的是A.球B对墙的压力增大B.球B对柱状物体A的压力增大C.地面对柱状物体A的摩擦力不变D.地面对柱状物体A的支持力不变
解析　球B受重力、A的支持力F1和墙壁的支持力F2，如图甲所示，设F1与竖直方向的夹角为θ，将重力G分解为G1和G2，则根据平衡条件可知，F1＝G1＝ ，F2＝G2＝Gtan θ.当A向右缓慢移动时，根据几何关系可知，A对球B的支持力F1与竖直方向的夹角θ减小，所以cs θ增大，tan θ减小，即墙壁对球B的支持力F2减小，A对球B的支持力F1减小，根据牛顿第三定律可知，球B对墙壁的压力减小，球B对A的压力也减小，选项A、B错误.对A、B整体进行受力分析，如图乙所示，由平衡条件可知A受地面的摩擦力大小Ff＝F2，则Ff减小，地面对A的支持力等于A、B的重力之和，大小不变，选项C错误，D正确.
1.问题界定：物体所处平衡状态将要发生变化的状态为临界状态，涉及临界状态的问题为临界问题.2.问题特点(1)当某物理量发生变化时，会引起其他物理量的变化.(2)注意某现象“恰好出现”或“恰好不出现”的条件.3.分析方法：基本方法是假设推理法，即先假设某种情况成立，然后根据平衡条件及有关知识进行论证、求解.
例4　倾角为θ的斜面固定在水平面上，斜面上有一重力为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数为μ，且μ