4.7用牛顿定律解决问题(二)

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1、4.7用牛顿运动定律解决问题(二)第四章牛顿运动定律一、共点力的平衡条件例1、城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三解形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B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G=50N，角AOB等于θ=30°，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？ABOθG三角形理想化模型中：1、轻质细绳,两端拉力大小相等，内部张力处处相等。2、给出轻质直杆,仅两端受力时,这两个力必然沿杆的方向,且大小相等。3、节点O也是一理想化模型，由于节点O质量为0,不论其状态如何,所受合外力一定为零。解答解决三

2、力平衡问题时常用的方法；1、合成法：任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反。2、分解法：将其中任意一个力沿其余两个力的作用线进行分解，其分力必然与其余两个力大小相等。3、正交分解法：建立直角坐标系，列出平衡方程。OGθBA力的分解法:F’AF’BFAFBFF’F’B例题用正交分解法得平衡方程FB-FACosθ=0FASinθ-F=0解得:OGθBAFBFAF二、超重和失重电梯里的怪现象FmgαFmgF′α超重F>mg失重F

3、系现象向上运动加速减速向下运动加速减速运动情况加速度方向拉力和重力的大小关系现象向上运动加速向上F>G超重减速向下FG超重1.物体的超重和失重是取决于速度还是取决于加速度？2.请根据牛顿第二定律分析物体超重和失重的物理原理。实验结果思考a（一）超重现象设重物的质量为m，弹簧秤和重物有向上的加速度α时，重物受力如图：F合=F-G=mα故：F=G+mα>G由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力F′=F>G总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重现象。Fmg理论分析FmgF′α（二）失重现象设重物的质量为

4、m，弹簧秤和重物有向下的加速度α时，重物受力如图：F合=G-F=mα故：F=G-mαG超重加速下降FG超重总结：物体具有向上（或向下）的加速度时，它就处于超重（或失重）状态；与运动的方向无关。mvαmvαmvαmvαGFFGFGGF3、完全失重应用1：　　　　　　　　　　　　　　　　　试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？解：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的

5、内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。二、超重和失重当升降机以加速度a=g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。三、从动力学看落体运动1、自由落体运动（1）自由落体运动定义GF合=G=mg（2）自由落体加速度物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。V0=0三、从动力学看落体运动方向竖直向下。2、竖直上抛运动（1）竖直上抛运动定义F合=G=mg（2）竖直上抛运动加速度物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。GV0方向竖直向下。三、从动力学看落体运动例与练1、从塔上以20m/s的初速度竖直

6、向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求3s末石子位置。(g=10m/s2)。V0以向上方向为正方向。x正X=15m石子位置在塔顶正上方15m杨利伟太空之旅感受：航天飞机内的完全失重现象感受：太空漫步