高二物理竞赛课件：牛顿运动定律应用.pptx

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1、牛顿牛顿运动定律应用举例运动定律应用举例牛顿牛顿运动定律应用举例运动定律应用举例 与运动学类似有两类问题（已知质点的运与运动学类似有两类问题（已知质点的运动求力，已知受力求质点的运动）动求力，已知受力求质点的运动）1.1.确定研究对象进行受力分析；确定研究对象进行受力分析；2.2.取坐标系；取坐标系；3.3.列方程列方程( (一般用分量式一般用分量式) )；4.4.利用其它的约束条件列补充方程；利用其它的约束条件列补充方程；5.5.先用文字符号求解，后带入数据计算结果。先用文字符号求解，后带入数据计算结果。 物体具有保持运动状态不变的属性物体具有保持运动状态不变的属性 任何物体都要保持其静止或

2、匀速直线运动状任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。态，直到外力迫使它改变运动状态为止。 牛顿第一定律自然引出两个基本概念：牛顿第一定律自然引出两个基本概念： 惯性：惯性：物体具有保持运动状态不变的性质，物体具有保持运动状态不变的性质，即物体具有抵抗运动变化的性质。即物体具有抵抗运动变化的性质。 力：力：外界对物体的作用才能使它产生加速度，外界对物体的作用才能使它产生加速度，即迫使一个物体运动状态发生改变。即迫使一个物体运动状态发生改变。1221aamm质量是物体惯性大小的量度。质量是物体惯性大小的量度。力的作用是相互的力的作用是相互的 牛顿第三定律牛顿第三

3、定律 对于每一个作用，总存在一个相等的对于每一个作用，总存在一个相等的反作用；或者说，两个物体给各自对方的反作用；或者说，两个物体给各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。向。BAABFF牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律的适用范围1).1).惯性系惯性系 由于运动只有相对于一定的参照系来说明才有由于运动只有相对于一定的参照系来说明才有意义，所以牛顿第一定律也定义了一种参照系。意义，所以牛顿第一定律也定义了一种参照系。 在这种参照系中观察，一个不受力作用的物体在这种参照系中观察，一个不受力作用的物体将保持静止或匀速直线运动状态不变。这样的参照将保持

4、静止或匀速直线运动状态不变。这样的参照系叫系叫惯性参照系。惯性参照系。 并非任何参照系都是惯性系。是否为惯性系要并非任何参照系都是惯性系。是否为惯性系要靠实验判断。地球是一个足够精确的惯性系。靠实验判断。地球是一个足够精确的惯性系。2).2).宏观物体宏观物体3).3).低速物体低速物体4).4).确定性描述确定性描述 自然界是统一的整体，但是自然科学中有自然界是统一的整体，但是自然科学中有确定论和概率论两套描述体系。牛顿力学是确确定论和概率论两套描述体系。牛顿力学是确定论的典型代表。定论的典型代表。 牛顿第二定律一个线性方程，它表明，物牛顿第二定律一个线性方程，它表明，物体的状态对初始条件的

5、细微变化并不敏感。体的状态对初始条件的细微变化并不敏感。mmlF例例：质量为质量为 m 长为长为l 的柔软细绳，一端系着放在的柔软细绳，一端系着放在光滑桌面上质量为光滑桌面上质量为 m 的物体，另一端加如图所的物体，另一端加如图所示的力，绳被拉紧时会略有伸长，但伸长甚微，示的力，绳被拉紧时会略有伸长，但伸长甚微，略去不计。设绳的长度不变，质量分布是均匀略去不计。设绳的长度不变，质量分布是均匀的。求：的。求：1)1)绳作用在物体上的力；绳作用在物体上的力；2)2)绳上任意点绳上任意点的张力。的张力。mmFaaT0FT0FT0T0FFmFT0amaFFT0mmFaFmmmFT0解：解：1)1)l2

6、):2):xdmdxdmdTFTTdFFlxmm/ddTTT)d( FFFxlmmmFFd)(dTlxFFxlmmmFFd)(dTTxalmamd)d(mmFlxmmF)(Tx1PTF1m2mamFgm1T1amFgm2T2gmmmma2121gmmmmF2121T2TF2Pay0ay0例：例：阿特伍德机阿特伍德机1)1)如图所示滑轮和绳子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的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计，且及滑轮与轴间的摩擦力均不计，且 m1m2 。求重物释放后，物体的加速度和绳。求重物释放后，物体的加速度和绳的张力。的张力。解：解：以地面为参考

7、系，画受力图、选取以地面为参考系，画受力图、选取坐标如图。坐标如图。1PTF2)2)若将这一装置置于电梯顶部，当电梯若将这一装置置于电梯顶部，当电梯以加速度以加速度 a 相对地面向上运动时，求两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。物体相对电梯的加速度和绳的张力。1m2marara解：解：设两物体相对于地面的加速度分别设两物体相对于地面的加速度分别为为 , ,且相对电梯加速度为且相对电梯加速度为、1ara2aTF2P1ay02ay011T1amFgm22T2amFgmaaar1aaar2)(2121ragmmmma)(22121TagmmmmFtmmgddsinv解：解：0d

8、sind0glvvvv)cos32(20TgglmFvddddddddvvvvltt) 1(cos220lgvvtsinmamgnTcosmamgFlmmgF/cos2Tv例：例：长长 l 的轻绳，一端系质量的轻绳，一端系质量为为 m 小球，另一端系小球，另一端系于定点于定点O，t =0=0 时小球位于最低位置，并具有水平速时小球位于最低位置，并具有水平速度度 v0，求小球在任意位置的速率及绳的张力。，求小球在任意位置的速率及绳的张力。 o0vvTFgmteneoxy例：例：设空气对抛体的阻力与抛体的速度成正比，求抛设空气对抛体的阻力与抛体的速度成正比，求抛体运动的轨迹方程体运动的轨迹方程 。

9、解：解：取如图所示的取如图所示的Oxy平面坐标系平面坐标系PrFxxxktmmavvddyyykmgtmmavvddtmkxxddvvtmkkmgkyydd vv0vAvvkFrcos00vvxsin00vvymktx/0ecosvvkmgkmgmkty/0e )sin(vvoxyAvPrF0vtmkxxddvvtmkkmgkyydd vvoxyAvPrF0v0k0k)e1)(cos/0mktkmx(vtkmgkmgkmymkt)e1)(sin(/0v)cos1ln()cos(tan0220 xmkkgmxkmgyvvtxxddvtyyddvmktx/0ecosvvkmgkmgmkty /0e )sin(vv