43牛顿第二定律-3.ppt

牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用一一、牛顿第二定律的表述是：牛顿第二定律的表述是： 物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。写成公式就是：从牛顿第二定律的公式我们可以看出：合外力恒定不变时，加速度恒定不变，物体就做匀变速运动；合外力随着时间的改变，加速度也随着时间的改变；合外力为零时，加速度为零，物体就处于静止状态或做匀速直线运动。F合=ma.1：矢量性矢量性：加速度的方向总与合外力方向相同；2：瞬时性瞬时性：加速度和力的关系是瞬时对应， a与F同时产生，同时变化，同时消失；3：独立性独立性：当物体受到几个力的作用时，可以用Fx=max、 Fy=may 表示可把物体的加速度看成是各个力单独作用时所产生的分加速度的合成, ；二二、牛顿第二定律的性质：牛顿第二定律的性质：三、牛顿运动定律的适应范围：是对宏观、低速物体而言；4.相对性相对性：研究F合=ma中只能选取地面或对地面作匀速直线运动的物体作参考系。加速度a是对地面或对地面作匀速直线运动的物体而言的5.同体性同体性：作用于某物体的力使该物体产生加速度。F、m、a应为同一研究对象的三个物理量，即FA=mAaA四、确定运动的性质1.当F=0时: v=0，物体 v0 ,物体静止匀速直线运动2.当F0时： v=0，物体 v0,F与v同向，物体 F与v反向，物体 F与v成一夹角，物体初速为零的匀加速直线运动匀加速直线运动匀减速直线运动匀变速曲线运动3.当F大小不变方向与V0垂直 时: 物体匀速圆周运动4 .当F=kx时：物体简谐运动五、动力学的两类基本问题五、动力学的两类基本问题 1已知物体的受力情况，要求确定物体的已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况运动情况 v处理方法：已知物体的受力情况，可以求处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，再利用物体的初始条求出物体的加速度，再利用物体的初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度也就是确就可以求出物体的位移和速度也就是确定了物体的运动情况定了物体的运动情况 2已知物体的运动情况，要求推断物体已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况的受力情况v 处理方法：已知物体的运动情况，由处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况由此推断物体受力情况六、动力学问题的求解六、动力学问题的求解 1基本思路基本思路 v牛顿第二定律反映的是，加速度、质量、合外牛顿第二定律反映的是，加速度、质量、合外力的关系，而加速度可以看成是运动的特征量，力的关系，而加速度可以看成是运动的特征量，所以说加速度是连接力和运动的纽带和桥梁，所以说加速度是连接力和运动的纽带和桥梁，是解决动力学问题的关键是解决动力学问题的关键 物体受力情况物体受力情况加速度加速度牛牛顿第二定律顿第二定律运动学基本公式运动学基本公式物体运动情况物体运动情况* * 求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示： 2一般步骤：一般步骤：v（1）依题意，正确选取并隔离研究对）依题意，正确选取并隔离研究对象象v（2）对研究对象的受力情况和运动情况进）对研究对象的受力情况和运动情况进行分析，画出受力分析图行分析，画出受力分析图v（3）选取适当坐标系，一般以加速度的方）选取适当坐标系，一般以加速度的方向为正方向根据牛顿第二定律和运动学向为正方向根据牛顿第二定律和运动学公式建立方程公式建立方程v（4）统一单位，求解方程组对计算结果）统一单位，求解方程组对计算结果进行分析、讨论进行分析、讨论 （5）检验结果）检验结果五、例题讲解例例1：质量为质量为100t的机车从停车场出发，的机车从停车场出发，经经225m后，速度达到后，速度达到54kmh，此时，司此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶125m才停在站上设运动阻力不变，求机才停在站上设运动阻力不变，求机车关闭发动机前所受到的牵引力车关闭发动机前所受到的牵引力010,54 m/h15m/s,225mtvvks加速阶段22221115m/s0.5m/s22 225tvas所以： 由牛顿第二定律得： 541100.5N5 10 NFfma 0254km/h15m/s125m0tvsv，减速阶段 所以减速运动加速度的大小为 222202215m/s0.9m/s22 125vas542100.9N9 10 Nfma 得阻力大小为 4451(9 105 10 )N 1.4 10 NFfma 因而 v例题2：一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为，现用斜向右下方与水平方向成角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。v解：据牛顿第二定律列方程v竖直方向 N-Fsin-mg=0 v水平万向 Fcos-f=ma v二者联系 f=N v由、 、 式得由V=at得:mtFSinmgFCosv)(例例3：一个质量为一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在倾角为的小球用细绳吊在倾角为=37的斜面顶端如右图示，的斜面顶端如右图示，斜面静止时，球紧靠在斜面斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以擦，当斜面以10ms2的加的加速度向右运动时，求绳子的速度向右运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力拉力及斜面对小球的弹力 解析：解析：用极限法把加速度用极限法把加速度a推到两个极端来分析，推到两个极端来分析，当当a较小时（较小时（ a 0），小球受到三个力（重力、绳索的），小球受到三个力（重力、绳索的拉力和斜面支持力）作用，此时绳平行于斜面；当拉力和斜面支持力）作用，此时绳平行于斜面；当a较较大时（足够大），小球将大时（足够大），小球将“飞离飞离”斜面，此时绳与水平斜面，此时绳与水平方向夹角未知那么方向夹角未知那么a=10ms2向右时，究竟是上述两向右时，究竟是上述两种情况中的哪一种？种情况中的哪一种？ 解题时必须先求出小球离开斜面的临界值然后才能确解题时必须先求出小球离开斜面的临界值然后才能确定定 令小球处在离开斜面的临界状态（令小球处在离开斜面的临界状态（N刚好为零）时，刚好为零）时，斜面向右的加速度为斜面向右的加速度为a0，此时小球受力分析如下图所，此时小球受力分析如下图所示示mgT020sincoscot7.5m/sTmgTmaag2010m/saa所以：所以：mgT2010m/saa由于由于所以小球会离开斜面，受力如下图所以小球会离开斜面，受力如下图 22sincos()()2.33(N)0.TmgTmaTmgmaN例4.如图所示，质量为0.2kg的小球A用细绳悬挂于车顶板的O点，当小车在外力作用下沿倾角为30的斜面向上做匀加速直线运动时，球A的悬线恰好与竖直方向成30夹角。求：（1）小车沿斜面向上运动的加速度多大？（2）悬线对球A的拉力是多大？解：对球A做受力分析A受两个力重力mg、绳子的拉力T将二力沿图示x、y方向分解x Tcos30-mgsin30=ma y Tsin30-mgcos30=0 小结：小结：v牛顿运动定律的应用是力学的重点之一牛顿运动定律的应用是力学的重点之一v在已知运动情况求力或已知力分析运动情在已知运动情况求力或已知力分析运动情况都是以加速度这一物理量作为（桥梁）况都是以加速度这一物理量作为（桥梁）来解决问题来解决问题