高中高一上学期牛顿运动定律全章复习.ppt

第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律独立性：独立性：物体受到的每一个力都各自独立地产物体受到的每一个力都各自独立地产生一个加速度，物体的实际的加速度即各生一个加速度，物体的实际的加速度即各加速度的矢量和。如物体加速度的矢量和。如物体m m受两个力受两个力F F1 1、F F2 2的作用，则这两个力独立产生的加速度分的作用，则这两个力独立产生的加速度分别为别为a a1 1=，a a2 2=，物体，物体m m的加速度的加速度a a等等于于a a1 1与与a a2 2的矢量和。的矢量和。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 牛顿定律的应用 第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律教学目的教学目的1.1.正确理解牛顿第一定律；正确理解牛顿第一定律；2.2.正确理解惯性的概念，能解释惯性现象，；正确理解惯性的概念，能解释惯性现象，；3.3.正确理解运动状态的改变；正确理解运动状态的改变；4.4.正确理解力是产生加速度的原因；正确理解力是产生加速度的原因；5.5.正确理解质量是惯性大小的量度；正确理解质量是惯性大小的量度；6.6.正确理解牛顿第二定律，能熟练对一个的简单运动正确理解牛顿第二定律，能熟练对一个的简单运动学和动力学的问题进行分析和计算；学和动力学的问题进行分析和计算；7.7.正确理解力学单位制；正确理解力学单位制；8.8.正确理解牛顿第三定律，能区别相互作用力和平衡正确理解牛顿第三定律，能区别相互作用力和平衡力。力。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律一、牛顿第一运动定律一、牛顿第一运动定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。牛顿第一定律包含了三方面的内容：牛顿第一定律包含了三方面的内容：1.1.力不是维持运动的原因，而是改变物体力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态（产生加速度）的原因；运动状态（产生加速度）的原因；2.2.一切物体都具有惯性，惯性是物体的固一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的量度；有属性，质量是物体惯性大小的量度；3.3.牛顿第一定律描述的是一种理想状态，牛顿第一定律描述的是一种理想状态，不可能由实际的实验来验证。不可能由实际的实验来验证。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律 物体的加速度跟所受外力的合力成正比，物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。的方向相同。数学表达式为：数学表达式为：F=maF=ma需要指出的是：需要指出的是：式中的式中的F F、m m、a a均应采用国际单位制的主单位。均应采用国际单位制的主单位。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律1.牛顿第二定律有以下四个特点：牛顿第二定律有以下四个特点：矢量性：矢量性：牛顿第二定律不但确定了牛顿第二定律不但确定了F F、m m、a a三者的三者的大小关系，而且同时也确定了矢量（大小关系，而且同时也确定了矢量（a a、F F）的）的方向间的关系。方向间的关系。即：即：a a总与总与F F的方向相同的方向相同第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 瞬时性：物体的加速度瞬时性：物体的加速度a a取决于它所取决于它所受到的合外力受到的合外力F F（m m一定），一定），F F产生的瞬时，产生的瞬时，必有加速度必有加速度a a产生；产生；F F消失的瞬时，加速度消失的瞬时，加速度a a必同时变为必同时变为0 0；F F变化时，加速度变化时，加速度a a也同时也同时发生变化。物体在某时刻的加速度决定于发生变化。物体在某时刻的加速度决定于它在那一时刻的合外力。它在那一时刻的合外力。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 相对性：相对性：F=maF=ma中的加速度中的加速度a a，必须是相，必须是相对地的加速度，即以地（或：相对地静止或匀对地的加速度，即以地（或：相对地静止或匀速运动的物体）为参照系的。速运动的物体）为参照系的。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律2.正确理解牛顿第二定律正确理解牛顿第二定律 只有受到外力作用的时候，物体才具有加只有受到外力作用的时候，物体才具有加速度。外力停止作用，加速度即消失。速度。外力停止作用，加速度即消失。在持续不断的恒定外力作用下，物体才在持续不断的恒定外力作用下，物体才具有持续不断的恒定加速度。外力随时间而改具有持续不断的恒定加速度。外力随时间而改变，加速度就随时间而改变，而且物体在每一变，加速度就随时间而改变，而且物体在每一时刻的加速度总跟那一时刻所受外力的大小成时刻的加速度总跟那一时刻所受外力的大小成正比，方向相同。正比，方向相同。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 根据力的独立作用原理，当物体受到几个根据力的独立作用原理，当物体受到几个力的作用时，就产生几个加速度，物体实际的力的作用时，就产生几个加速度，物体实际的加速度就是这几个加速度的矢量和。因而牛顿加速度就是这几个加速度的矢量和。因而牛顿第二定律又可表述为第二定律又可表述为F=maF=ma。对矢量进行正交分解后，牛顿第二定律又对矢量进行正交分解后，牛顿第二定律又可表述为可表述为FFx x=ma=max x，FFy y=ma=may y。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 应用公式应用公式F=maF=ma时，应注意对应性。时，应注意对应性。FF是作用在物体是作用在物体m m上的合力，注意不能与上的合力，注意不能与作用在其它物体上的力相混。作用在其它物体上的力相混。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 如果物体所受的合外力的方向总跟如果物体所受的合外力的方向总跟物体的速度方向在同一直线上，物体就作物体的速度方向在同一直线上，物体就作变速直线运动，如果物体所受的合外力的变速直线运动，如果物体所受的合外力的方向与速度的方向不在同一直线上，物体方向与速度的方向不在同一直线上，物体就作曲线运动。就作曲线运动。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 应用牛顿第二定律应选取惯性参照应用牛顿第二定律应选取惯性参照系，并且牛顿第二定律只适用于解决宏观系，并且牛顿第二定律只适用于解决宏观低速物体的运动。低速物体的运动。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律三、牛顿第三定律三、牛顿第三定律 两个物体之间的作用力和反作用力总是大两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。这就小相等，方向相反，作用在一条直线上。这就是牛顿第三定律。是牛顿第三定律。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 1.物体间力的作用的相互性物体间力的作用的相互性 实验表明：力不是物体间单方面的作用，实验表明：力不是物体间单方面的作用，而是物体间的相互作用，因此力的定义可进一而是物体间的相互作用，因此力的定义可进一步表述为：力是物体与物体间的相互作用。物步表述为：力是物体与物体间的相互作用。物体间相互作用的这对力就叫做作用力和反作用体间相互作用的这对力就叫做作用力和反作用力。力。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 2.一对平衡力跟作用力和反作用力比较：一对平衡力跟作用力和反作用力比较：共同点：大小相等，方向相反，作用在一条直线上。共同点：大小相等，方向相反，作用在一条直线上。不同点：不同点：一对平衡力一对平衡力 作用力和反作用力作用力和反作用力A.共物（涉及三个物体）共物（涉及三个物体）不共物（涉及两个物体）不共物（涉及两个物体）B.力的性质不一定相同力的性质不一定相同 力的性质一定相同力的性质一定相同C.一个力的产生、变化、一个力的产生、变化、两力同时产生、变化、消失两力同时产生、变化、消失消失不一定影响另一个力消失不一定影响另一个力D.二力共同作用效果是使二力共同作用效果是使 两力各有各的作用效果两力各有各的作用效果物体平衡物体平衡第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 例题例题1：物体受到恒定的外力，其加速度必：物体受到恒定的外力，其加速度必恒定，即加速度的大小、方向都恒定，那么，恒定，即加速度的大小、方向都恒定，那么，物体的运动方向是否恒定？物体的运动方向是否恒定？第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律解：解：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：F=maF=ma，恒定的外力，恒定的外力决定了物体必有恒定的加速度，但加速度方向决定了物体必有恒定的加速度，但加速度方向恒定并不代表速度方向（即运动方向）也恒定。恒定并不代表速度方向（即运动方向）也恒定。比如：竖直上抛运动中，物体受到外力恒定、比如：竖直上抛运动中，物体受到外力恒定、加速度加速度(g)(g)恒定，但其运动方向却在到达最高点恒定，但其运动方向却在到达最高点后发生了变化（折返）。可见，在恒定外力作后发生了变化（折返）。可见，在恒定外力作用下，物体的运动方向不一定就恒定。（当然，用下，物体的运动方向不一定就恒定。（当然，也有运动方向恒定的例子，如自由落体运动中，也有运动方向恒定的例子，如自由落体运动中，在恒定外力（重力）作用下，运动方向始终不在恒定外力（重力）作用下，运动方向始终不变）。总之，要分清速度、加速度这两个不同变）。总之，要分清速度、加速度这两个不同的概念，并要明确，外力决定的是加速度，而的概念，并要明确，外力决定的是加速度，而不是速度。不是速度。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 例题例题2：一个物体在若干个共点力的作用下，一个物体在若干个共点力的作用下，处于静止状态。现在，改变其中的一个外力处于静止状态。现在，改变其中的一个外力F F，使得该力逐渐减小到零后再由零逐渐增加到原使得该力逐渐减小到零后再由零逐渐增加到原来的大小，此时其他各力不变（在此过程中，来的大小，此时其他各力不变（在此过程中，只改变力的大小，不改变其方向）。只改变力的大小，不改变其方向）。问：在该力发生上述变化的过程中，物体的问：在该力发生上述变化的过程中，物体的运动情况如何？运动情况如何？第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律解：解：首先：明确物体的初始状态是静止的，所以，初首先：明确物体的初始状态是静止的，所以，初始时刻，物体所受合外力等于零，即：除始时刻，物体所受合外力等于零，即：除F F以外其他所以外其他所有力的合力有力的合力F F大小等于大小等于F F，方向与，方向与F F相反。现在，逐渐减相反。现在，逐渐减小小F F，则物体受到的合力，则物体受到的合力FF逐渐增大，加速度增大，逐渐增大，加速度增大，物体做初速度为零的变加速运动，运动方向沿合外力物体做初速度为零的变加速运动，运动方向沿合外力的方向，即沿着的方向，即沿着F F的反方向。当的反方向。当F F减小到零时，物体受减小到零时，物体受到的合外力最大，加速度最大；当到的合外力最大，加速度最大；当F F从零开始逐渐增大从零开始逐渐增大时，合外力逐渐减小，加速度逐渐减小，但加速度的时，合外力逐渐减小，加速度逐渐减小，但加速度的方向不变，仍与速度方向相同，所以物体继续做变加方向不变，仍与速度方向相同，所以物体继续做变加速运动（加速度逐渐减小的变加速运动）当速运动（加速度逐渐减小的变加速运动）当F F恢复到原恢复到原来的大小时，物体受到的合外力来的大小时，物体受到的合外力F=0F=0，此时，物体的，此时，物体的加速度加速度a a等于等于0 0，速度达到最大。这以后，物体将以该，速度达到最大。这以后，物体将以该速度做匀速直线运动。速度做匀速直线运动。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律小小结结：分分析析物物体体的的运运动动情情况况，必必须须从从其其受受力力出出发发：分分析析物物体体受受到到的的外外力力如如何何变变化化，合合外外力力如如何何变变化化，进进而而知知道道加加速速度度如如何何变变化化；从从加加速速度度的的大大小小、方方向向及及与与速速度度方方向向间间的的关关系系，可可以以判判断断物物体体的的运运动动情情况况。加加速速度度a a是是联联系系运运动动与与力力的的桥梁。桥梁。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律第第单元单元 牛顿定律的应用牛顿定律的应用学习目标：学习目标：能熟练对一个的简单运动学和动力学的问题能熟练对一个的简单运动学和动力学的问题进行分析和计算；进行分析和计算；第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律概念规律和方法概念规律和方法一、应用牛顿运动定律解答问题主要分两类：一、应用牛顿运动定律解答问题主要分两类：(1)已知力求运动。(2)已知运动求力。可见，加速度a 是桥梁第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律二、应用牛顿运动定律解题的特例二、应用牛顿运动定律解题的特例共点力应用下物共点力应用下物 体的平衡体的平衡求解平衡问题采用的方法：求解平衡问题采用的方法：平衡法：建立平衡方程求解。平衡法：建立平衡方程求解。分解法分解法:将力按效果分解后求解。将力按效果分解后求解。相似三角形法：由边角关系求解，求力的大小相似三角形法：由边角关系求解，求力的大小就是求边，求力的方向就是求角。就是求边，求力的方向就是求角。力的三角形图解法：当物体所受的力变化时，力的三角形图解法：当物体所受的力变化时，通过对几个特殊状态画出受力图（在同一个图上）对通过对几个特殊状态画出受力图（在同一个图上）对比分析，使动态问题静态化，抽象问题形象化。比分析，使动态问题静态化，抽象问题形象化。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律三、应用牛顿第二定律处理动力学问题时的基三、应用牛顿第二定律处理动力学问题时的基本步骤：本步骤：确定研究对象；确定研究对象；认真析研究对象所受的外力，清楚地画出认真析研究对象所受的外力，清楚地画出它受力的分析图；它受力的分析图；当所研究的物体受的外力不都在一条直线当所研究的物体受的外力不都在一条直线上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边形法则求其合力，如果物体受力较多，一般把形法则求其合力，如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；它们正交分解到两个方向上去分别求合力；第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 分析研究对象的运动状态；分析研究对象的运动状态；利用牛顿第二定律利用牛顿第二定律F=mF=ma a，列方程：，列方程：FFx x=ma=max x，FFy y=ma=may y；求解方程，当选一个研究对象不能解决求解方程，当选一个研究对象不能解决问题时，应再选其它研究对象列式，联立求解；问题时，应再选其它研究对象列式，联立求解；审查计算结果是否合理。审查计算结果是否合理。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律例题讲解例题讲解 例题例题1.一静止在水平面上的物体，其质量为一静止在水平面上的物体，其质量为2kg。现在，给物体施加一水平拉力。现在，给物体施加一水平拉力F=6N，物，物体跟水平面的动摩擦因数体跟水平面的动摩擦因数=0.2，求：，求：物体的加速度？第物体的加速度？第4s末的速度的大小？末的速度的大小？若若F与水平面成与水平面成370角，则第角，则第4s末的速度末的速度又是多大？又是多大？(g=10m/s2)第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 例例题题2：10001000吨吨的的列列车车由由车车站站出出发发匀匀变变速速直直线线运运动动，列列车车经经过过100S100S，通通过过1000m1000m的的位位移移，求求机机车车的的牵牵引引力力F F。（已已知知阻阻力力是是车车重重的的0.0050.005倍。）倍。）第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律二、简单的连接体问题二、简单的连接体问题 在连接体问题中，如果不要求知道各个在连接体问题中，如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力，并且各个物体具有运动物体之间的相互作用力，并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度，就可以采用整体法，大小和方向都相同的加速度，就可以采用整体法，分析系统受到的外力和运动情况，应用牛顿第二分析系统受到的外力和运动情况，应用牛顿第二定律求出加速度或外力；如果需要知道物体之间定律求出加速度或外力；如果需要知道物体之间的相互作用力，就采用隔离法，将内力转化为外的相互作用力，就采用隔离法，将内力转化为外力，分析物体受力和运动情况，应用牛顿第二定力，分析物体受力和运动情况，应用牛顿第二定律求解。隔离法和整体法是互相依存、互相补充律求解。隔离法和整体法是互相依存、互相补充的，两种方法互相配合交替使用，就能有效地解的，两种方法互相配合交替使用，就能有效地解决连接体问题。决连接体问题。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律例题例题5.5.用水平力用水平力F F推推M M和和m m两物体，两物体，已知已知M M和和m m与水平地面的动摩擦因数都是与水平地面的动摩擦因数都是，求，求M M和和m m获得的加速度以及获得的加速度以及M M和和m m之间的弹力。之间的弹力。mMF第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律三、超重和失重三、超重和失重 1.1.物体具有向上的加速度时，物体对水物体具有向上的加速度时，物体对水平支持面的压力或对竖直悬线的拉力大于重平支持面的压力或对竖直悬线的拉力大于重力的现象，叫超重现象；当物体具有向下的力的现象，叫超重现象；当物体具有向下的加速度时，物体对水平支持面的压力或对竖加速度时，物体对水平支持面的压力或对竖直悬线的拉力小于重力的现象叫失重现象；直悬线的拉力小于重力的现象叫失重现象；当物体向下的加速度等于重力加速度时，物当物体向下的加速度等于重力加速度时，物体对水平支持物的压力或对竖直悬线的拉力体对水平支持物的压力或对竖直悬线的拉力为零的现象，叫完全失重现象。为零的现象，叫完全失重现象。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 2.2.无无论论物物体体是是处处于于超超重重状状态态，还还是是处处于于失失重重状状态态，物物体体所所受受的的重重力力不不变变，只只是是与与物物体体处处于于平平衡衡状状态态时时相相比比较较，物物体体对对水水平平支支持持面面的的压压力力或或对对竖竖直直悬悬线线的的拉拉力力发发生生了了变化。变化。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律注意：注意：1.1.物体处于物体处于“超重超重”或或“失重失重”状态，地球状态，地球作作用于物体的重力始终存在，大小也无变化；用于物体的重力始终存在，大小也无变化；2.2.发生发生“超重超重”或或“失重失重”现象与物体速度现象与物体速度方向方向无关，只决定于物体的加速度方向；无关，只决定于物体的加速度方向；3.3.在完全失重状态，平常一切由重力产生的在完全失重状态，平常一切由重力产生的物理现象完全消失。如单摆停摆、浸在水中物理现象完全消失。如单摆停摆、浸在水中的物体不受浮力等。的物体不受浮力等。第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律例例6 6、如图所示，升降机内质量为、如图所示，升降机内质量为m m的小球用轻的小球用轻弹簧系住，悬在升降机内，当升降机以弹簧系住，悬在升降机内，当升降机以a=g/3 a=g/3 加速度减速上升时，弹簧秤的读数为（加速度减速上升时，弹簧秤的读数为（）A A、2mg/3 B2mg/3 B、mg/3 mg/3 C C、4mg/3 D4mg/3 D、mgmg拓展拓展1 1：若以：若以a=ga=g加速下降时，加速下降时，则弹簧秤示数为多少？则弹簧秤示数为多少？拓展拓展2 2：若以：若以a=g/3a=g/3加速上升加速上升时，则弹簧秤示数为多少？时，则弹簧秤示数为多少？A第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律练习：练习：1.1.关于物体所受外力及速度，正确是关于物体所受外力及速度，正确是()()A.A.物体所受外力为零，其速度一定为零；物体所受外力为零，其速度一定为零；B.B.物体所受外力不为零，则其速度不可能为零；物体所受外力不为零，则其速度不可能为零；C.C.物体所受外力不为零，则其速度大小一定变物体所受外力不为零，则其速度大小一定变化；化；D.D.物体所受外力不为零，则其速度一定变化物体所受外力不为零，则其速度一定变化.D第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 2 2、如果两个力彼此平衡，则它们、如果两个力彼此平衡，则它们（）A.A.必是作用力和反作用力；必是作用力和反作用力；B.B.必不是作用力和反作用力；必不是作用力和反作用力；C.C.必是同种性质的力；必是同种性质的力；D.D.可以是作用力与反作用力，也可以不是。可以是作用力与反作用力，也可以不是。B第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 3 3、如图所示，自由下落的小球开始接触竖直放、如图所示，自由下落的小球开始接触竖直放置的弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球置的弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度和加速度的变化情况是：的速度和加速度的变化情况是：(A)(A)加速度变小，速度变小；加速度变小，速度变小；(B)(B)加速度变小，速度变大；加速度变小，速度变大；(C)(C)加速度先变小后变大，加速度先变小后变大，速度先变大后变小；速度先变大后变小；(D)(D)加速度先变小后变大，加速度先变小后变大，速度先变小后变大。速度先变小后变大。C第三讲第三讲 牛顿运动定律牛顿运动定律 5 5、一个物体只在一个力、一个物体只在一个力F F 作用下作用下由静止由静止开始开始做匀加速直线运动做匀加速直线运动.从某时刻起力从某时刻起力F F 逐逐渐变化渐变化,下述说法正确的是下述说法正确的是().().(A)(A)当力当力F F 减小时减小时,物体的速度也减小物体的速度也减小(B)(B)当力当力F F 减小时减小时,物体的速度还继续增大物体的速度还继续增大(C)(C)当力当力F F 变为零时变为零时,物体的速度也变为零物体的速度也变为零(D)(D)当力当力F F 反向时反向时,物体立即向相反方向运物体立即向相反方向运动动B