产生失重现象的条件.PPT

应用牛顿运动定律解决问题（二） 学习目标： 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.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤，能解答以自由落体运动为基础的竖直方向的运动学问题（竖直上抛、竖直下抛）。 第7节 重点 1.共点力作用下物体的平衡条件及应用。 2.发生超重、失重现象的条件及本质。 难点 1.共点力平衡条件的应用。 2.超重、失重现象的实质。 重点难点 提出问题 1.物体处于平衡状态有什么特点？物体若受多个共点力作用而处于平衡状态，应满足什么条件？ 归纳：物体处于平衡状态的特点是：运动状态不发生变化，加速度为0。根据牛顿第二定律F=ma,当物体处于平衡状态时，加速度为0，因而物体若受多个共点力作用而处于平衡状态，应满足物体所受的合力F=0。 结论:共点力作用下物体的平衡条件是所受合力为0。 一、共点力的平衡条件 2.若一个物体受两个力而处于平衡状态，则这两个力的关系如何？若一个物体受三个力而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力间满足怎样的关系？这个结论是否可以推广到多个力的平衡？ 结论:二力平衡：物体受两个力而处于平衡状态时，这两个力的关系是等大、反向，且作用在同一条直线上。三个力平衡：物体受三个力作用而处于平衡状态时，可将其中的任意两个力合成，则这两个力的合力与另一个力的关系是大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上。推而广之，多个力的平衡，若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上。 ? 提出问题 一、共点力的平衡条件 典型例题 例1 城市中的路灯、无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。图4-7-6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，∠AOB=θ，钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？ 请思考： （1）轻质细绳中的受力特点如何？ （2）可绕一端转动的轻杆只在两端受力时其受力特点如何？ （3）分析钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力选谁为研究对象？其受力特点如何？ （4）求钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力时的解题依据是什么？ 拓展：求钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力利用了正交分解法，还有没有其他方法？ 二、超重和失重 1.学生体验 一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学乙说出体重计的示数。注意观察接下来的实验现象： （1）甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化？怎样变化？ （2）甲突然站起时，体重计的示数是否变化？怎样变化？ （3）当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力是否发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢？ 二、超重和失重 2.现象分析 （1）体重计的示数发生了变化，示数变小了。 （2）体重计的示数发生了变化，示数变大了。 （3）当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力大小相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的。而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，人受到的重力没有发生变化，但人的运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化。 典型例题 例2 如图所示，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力F′是多大？ 思考讨论： （1）题目求人对地板的压力，解决问题时如何选择研究对象？ （2）研究对象受到哪些力的作用？ （3）解决问题时依据哪些规律？ （4）电梯静止时，地板对人的支持力F与人所受的重力G相等，都等于mg。当电梯加速运动时，这两个力还相等吗？ 解析：取向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律写出关于支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程。 F-G=ma F=G+ma F=m（g+a） 根据牛顿第三定律得，人对地板的压力F′与地板对人的支持力F的大小相等，即F′=m（g+a）。 答案：m（g+a） 3.归纳总结 （1）当电梯加速上升（或减速下降）时,加速度向上,人对电梯地板的压力F＝m（g+a）mg，这种现象称为超重现象。 （2）当电梯加速下降（或减速上升）时，加速度向下,人对电梯地板的压力F=m（g-a）mg，这种现象称为失重现象。如果物体以大小等于g的加速度竖直下落，则人对电梯地板的压力m（g-a）=0，物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有受到重力作用，这种状态称为完全失重状态。 4.超重和失重 （1）定义 超重现象：物体对支持物的