高中物理奥林匹克竞赛高分辅导专题牛顿定律课件.pptx

1.5 1.5 牛顿运动定律牛顿运动定律a a）说明物体具有惯性说明物体具有惯性-不受外力时物体都不受外力时物体都 有保持静止或匀速直线运动状态的性质。有保持静止或匀速直线运动状态的性质。一、牛顿运动定律一、牛顿运动定律 b b）说明力是引起物体运动状态改变的原因。说明力是引起物体运动状态改变的原因。1 1 牛顿第一定律牛顿第一定律说明说明第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 当当V原子尺寸（原子尺寸（1010m）2 低速：低速：vc（3.0 x108m/s）3 惯惯性性参参照照系系：凡凡是是牛牛顿顿定定律律适适用用的的参参照照系系，与与惯惯性性系作匀速直线运动的，也称为惯性参照系。系作匀速直线运动的，也称为惯性参照系。第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 1 1 万有引力万有引力 重力重力引力常量引力常量3 3 摩擦力摩擦力2 2 弹性力弹性力一般情况一般情况 （压力，张力，弹簧弹性力等）（压力，张力，弹簧弹性力等）弹簧弹性力弹簧弹性力滑动滑动摩擦力摩擦力静静摩擦力摩擦力 三、几种常见的力三、几种常见的力第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 四种基本相互作用四种基本相互作用 以距源以距源 处强相互作用的力强度为处强相互作用的力强度为 1力的种类力的种类 相互作用的物体相互作用的物体 力的强度力的强度力程力程万有引力万有引力一切质点一切质点无限远无限远弱力弱力大多数粒子大多数粒子小于小于电磁力电磁力电荷电荷无限远无限远强力强力核子、介子等核子、介子等第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 温伯格温伯格萨拉姆萨拉姆格拉肖格拉肖弱相互作用弱相互作用电磁相互作用电磁相互作用电弱相互电弱相互作用理论作用理论三人于三人于19791979年荣获诺贝尔物理学奖年荣获诺贝尔物理学奖.鲁比亚鲁比亚,范德米尔实验证明电弱相互作用，范德米尔实验证明电弱相互作用，19841984年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖.电弱相互作用电弱相互作用强相互作用强相互作用万有引力作用万有引力作用“大统一大统一”（尚待实现）（尚待实现）第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 四、牛顿定律的应举例四、牛顿定律的应举例研究对象的研究对象的加速度加速度研究对象研究对象研究对象所受研究对象所受合外力合外力1）依题意确定研究对象）依题意确定研究对象-确定研究问题的范围；确定研究问题的范围；2）选取坐标）选取坐标-确定参照系；确定参照系；4）列方程式求解；）列方程式求解；5）分析讨论结果。）分析讨论结果。3）对研究对象进行受力分析（隔离物体、画）对研究对象进行受力分析（隔离物体、画受力图。）；受力图。）；解题步骤解题步骤第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 （1 1）如图所示滑轮和绳子的质量均如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计轴间的摩擦力均不计.且且 .求求重物重物释放后，物体的加速度和绳的张力释放后，物体的加速度和绳的张力.解解 以地面为参考系以地面为参考系画受力图、选取坐标如图画受力图、选取坐标如图例例1 1 阿特伍德机阿特伍德机第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 （2 2）若将此装置置于电梯顶部，当若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度电梯以加速度 相对地面向上运动时，相对地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力求两物体相对电梯的加速度和绳的张力.解解 以地面为参考系以地面为参考系 设设两物体相对于地面的加速度分别两物体相对于地面的加速度分别为为 ，且相对电梯的加速度为，且相对电梯的加速度为第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 解解 例例2 2 如图长为如图长为 的轻绳，一端系质量为的轻绳，一端系质量为 的小球的小球,另一端系于定点另一端系于定点 ，时小球位于最低位置，并具时小球位于最低位置，并具有水平速度有水平速度 ，求，求小球在任意位置的速率及绳的张力小球在任意位置的速率及绳的张力.第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 解解 取坐标如图取坐标如图 令令 例例3 3 一质量一质量 ，半径，半径 的球体在水中静止释的球体在水中静止释放沉入水底放沉入水底.已知阻力已知阻力 ,为粘滞系数，为粘滞系数，求求 .为浮力为浮力第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 （极限速度）（极限速度）当当 时时一般认为一般认为第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 若球体在水面上是具有竖直向若球体在水面上是具有竖直向下的速率下的速率 ，且在水中的重力与，且在水中的重力与浮力相等，浮力相等，即即 .则球体在则球体在水中仅受阻力水中仅受阻力 的作用的作用 第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 SI制制：基本单位基本单位米、千克、秒、安培米、千克、秒、安培 M.T.I.L导出单位导出单位：通过物理定理等导出的单位：通过物理定理等导出的单位如米如米/秒、牛顿秒、牛顿m.Kg.S.A.1 1、国际单位制、国际单位制 1.6 力学的单位制和量纲力学的单位制和量纲第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 1m1m 是光在真空中在（是光在真空中在（1/299792458 s 1/299792458 s）内所）内所经过的距离经过的距离 .力学的力学的基本单位基本单位 19841984年年2 2月月2727日，我国国务院颁布实行以国际日，我国国务院颁布实行以国际单位制（单位制（SISI）为基础的法定单位制）为基础的法定单位制 .1s1s 是铯的一种同位素是铯的一种同位素133 CS 133 CS 原子发出的一原子发出的一个特征频率光波周期的个特征频率光波周期的91926317709192631770倍倍 .“千克标准原器千克标准原器”是用铂铱合金制造的一个是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中 .物理量物理量单位名称单位名称符号符号长度长度米米质量质量千克千克时间时间秒秒第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 2 2、量纲：、量纲：表示一个物理量是由哪些基本单位表示一个物理量是由哪些基本单位 组成的式子组成的式子.量纲通常是用方括号表示，如：量纲通常是用方括号表示，如：a=长度长度/时间时间2=L T-2p=质量质量 速度速度=M LT-1v=长度长度/时间时间=L T-1基本量量纲：基本量量纲：长度长度 L 质量质量 M 时间时间 T 第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 3、量纲的用途：、量纲的用途：M LT-1=MLT-1一个等式相等应满足一个等式相等应满足：量纲相同量纲相同 、数值相等、量性相同、数值相等、量性相同（1）检验公式检验公式（2）确定比例系数量纲：）确定比例系数量纲：单位：单位：m3/kg.s2第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 Rt=0m 例例一小钢球，从静止开一小钢球，从静止开mgmcosN=2RvmgN解：解：mgmsindtdv=n下滑。下滑。始自光滑圆柱形轨道的顶点始自光滑圆柱形轨道的顶点求：小球脱轨时的角度求：小球脱轨时的角度。第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 sindtdv=gddddt=vcos2Rg()1=2vsin d=Rg00dvvvRt=0mmgNnmgmsindtdv=mgmcosN=2Rv由式由式 ddv=Rv_ _第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 脱轨条件：脱轨条件：N=0由式由式 得：得：由由、可解得：可解得：cos=23=arc cos()23mgmcos=2RvmgmcosN=2Rvcos2Rg()1=2v第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 例：例：如图所示，一根均质如图所示，一根均质柔柔绳，单位长度的质绳，单位长度的质 量为量为，盘绕在一张光滑的水平桌子上。，盘绕在一张光滑的水平桌子上。、设在、设在t=0时时 y=0,今以恒定的加速度今以恒定的加速度a 竖直向上提绳。当提起的高度为竖直向上提绳。当提起的高度为y时时,作用作用 在绳端的力为多少？在绳端的力为多少？、以一恒定的速、以一恒定的速 率率 竖竖 直向上提绳子时，当提直向上提绳子时，当提 起高度为起高度为y时作用在绳端时作用在绳端 的力又是多少？的力又是多少？FF、以恒力、以恒力F竖直向上提，竖直向上提，当提起高度为当提起高度为y时绳端时绳端 的速度又是多少？的速度又是多少？YO第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 FFYO已知：已知：t=0时，时，y=0求求h=y时时,求求高度高度y时时,求求高度高度y时时,解：解：以链条整体作为研究以链条整体作为研究 对象。以地面为参照对象。以地面为参照 系建立坐标系建立坐标OYym1 gm2 gN分析：分析：因力等于动量的变化因力等于动量的变化链条动量的变化只是被拉起来的的部分，在桌面链条动量的变化只是被拉起来的的部分，在桌面上的部分动量总是为零。故有：上的部分动量总是为零。故有：(N与与m1g 抵消抵消)第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 FFYO已知：已知：t=0时，时，y=0求求y=h时时,hm1 gm2 gN讨论：讨论：第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 FFYOhm1 gm2 gN讨论：讨论：第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 FFYOhm1 gm2 gN 同同第十五章第十五章 机械波机械波15 8 15 8 多普勒效应多普勒效应 FYOhm1 gN 两边积分：两边积分：代入初始条件：代入初始条件：t=0时，时，y=0得得C=0