《牛顿运动定律》PPT课件.ppt

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1、第三单元第三单元 牛顿运动定律牛顿运动定律一、牛顿第一定律：一、牛顿第一定律：理解：理解：1.任何物体都具有惯性；任何物体都具有惯性；2.物体平衡的条件是合外力为零；物体平衡的条件是合外力为零；3.物体的运动不需要力来维持；物体的运动不需要力来维持；4.力是改变物体运动状态的原因。力是改变物体运动状态的原因。二、牛顿第二定律：1.公式：2.理解：（一）牛顿第二定律反映了：理解：（一）牛顿第二定律反映了：a与与F合合的：的：数学关系；（数学关系；（a与与F合的大小成正比）合的大小成正比）方向关系；（方向关系；（a的方向总是与的方向总是与F合的方向相合的方向相同）同）因果关系；（因果关系；（F合是

2、产生合是产生a的原因；的原因；a是是F合作用在物体上的结果）合作用在物体上的结果）瞬时关系；（瞬时关系；（a随随F合的变化而随时变化）合的变化而随时变化）单位关系；单位关系；（1N1kg/m2）（二）牛顿第二定律揭示了：惯性由物体质（二）牛顿第二定律揭示了：惯性由物体质量大小量度。量大小量度。三、牛顿第三定律：三、牛顿第三定律：理解：作用力与反作用力是作用理解：作用力与反作用力是作用在两个不同的物体上的，因此在两个不同的物体上的，因此不能平衡。它们是同生；同存；不能平衡。它们是同生；同存；同失；同性质；同变化。注意同失；同性质；同变化。注意与平衡力的区别。与平衡力的区别。例：设例：设F1的反作

3、用力为的反作用力为F2，平衡力为，平衡力为F3，则有：，则有：2、F3与与F1的大小相等，方向相反；的大小相等，方向相反；1、F2、F3有同一作用点；有同一作用点；2、F3与与F1必是同一性质的力；必是同一性质的力；1消失，消失，F2、F3也同时消失。也同时消失。四、超重与失重：四、超重与失重：实质：实质：加速度的方向向上时超重；加速度的方向向上时超重；加速度的方向向下时失重。加速度的方向向下时失重。五、运动和力的关系：五、运动和力的关系：六、牛顿运动定律的应用六、牛顿运动定律的应用1.基本方法：正交分解法（一般以基本方法：正交分解法（一般以a为为X轴的正方向）轴的正方向）例例1：升降机中固定

4、一光滑斜面，斜面倾角：升降机中固定一光滑斜面，斜面倾角300，斜面上的弹簧下端连着，斜面上的弹簧下端连着4kg的物体。当升降的物体。当升降机以加速度机以加速度2m/s2加速下降时，求：加速下降时，求：弹簧的弹簧的弹力弹力f？斜面的支持力斜面的支持力N？例例2；已知；已知OA、OB能承受能承受 mg的拉的拉力，力，OC能承受能承受2mg的拉力。则升降机的拉力。则升降机上升的最大加速度上升的最大加速度am？例例3：电梯与水平面成：电梯与水平面成300角，当电梯加角，当电梯加速运动时，人对梯面的压力是其重力的速运动时，人对梯面的压力是其重力的56，则人与梯面间的摩擦力是其重力的，则人与梯面间的摩擦力

5、是其重力的多少倍？多少倍？2.深刻理解牛顿第二定律的内涵：深刻理解牛顿第二定律的内涵：F与与a是矢量，且方向总是一致。是矢量，且方向总是一致。例例1：光滑斜面固定在小车上，小车以：光滑斜面固定在小车上，小车以恒定的加速度向恒定的加速度向右右运动，这时放在斜运动，这时放在斜面上的物体相对斜面静止，这时加速面上的物体相对斜面静止，这时加速度的大小度的大小a=？例例2：光滑球恰好放在木块的圆弧槽中，它：光滑球恰好放在木块的圆弧槽中，它的左边接触点为的左边接触点为A，槽的半径为，槽的半径为R，且，且OA与水平线成与水平线成角，通过实验知道：当木块的角，通过实验知道：当木块的加速度过大时，球可以从槽中滚

6、出，圆球加速度过大时，球可以从槽中滚出，圆球质量为质量为m（各种摩擦不计）。则木块向右（各种摩擦不计）。则木块向右的加速度最小为多大时，球才能离开槽？的加速度最小为多大时，球才能离开槽？例例3：在匀强电场中，将一带电量为：在匀强电场中，将一带电量为q，质量为，质量为m的小球由静止释放，带电小球的运动轨迹的小球由静止释放，带电小球的运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为为一直线，该直线与竖直方向的夹角为，那，那么匀强电场的场强大小为：么匀强电场的场强大小为：A.最大值是最大值是mg/qtg；C.最小值是最小值是mg/qsin；D.没有最小值。没有最小值。例例4：质量：质量2kg的物体在竖直平

7、面内运动到的物体在竖直平面内运动到A点点时的速度时的速度VA10m/s，方向与竖直成，方向与竖直成600角。角。为了使物体沿为了使物体沿AB方向以加速度方向以加速度a10m/s2匀加速运动到匀加速运动到B点，则必须对物体施加一个怎样点，则必须对物体施加一个怎样的力？的力？为了使物体从为了使物体从A匀减速地向匀减速地向B运动，则运动，则必须对物体施加的最小力的大小、方向如何？此必须对物体施加的最小力的大小、方向如何？此时物体沿时物体沿AB方向的最大位移是多少？（不计空方向的最大位移是多少？（不计空气阻力）气阻力）弹性体的弹力不能发生突变（弹簧、弹性体的弹力不能发生突变（弹簧、橡皮筋、海棉橡皮筋、

8、海棉.）刚体的弹力可发生突变（杆、绳刚体的弹力可发生突变（杆、绳.）例1：例2：例例3：小小 结结 外界条件改变的瞬间，弹性体的作外界条件改变的瞬间，弹性体的作用力与改变前一样，计算加速度应以用力与改变前一样，计算加速度应以改变前的状态进行研究；刚体的作用改变前的状态进行研究；刚体的作用力与改变前无关，计算加速度应以改力与改变前无关，计算加速度应以改变后的状态进行研究。变后的状态进行研究。例例1：轻质弹簧固定于地面竖直放置，当：轻质弹簧固定于地面竖直放置，当质量为质量为m的小球自某一高度下落到弹簧的小球自某一高度下落到弹簧上时，试分析小球从下落到最低点的过程上时，试分析小球从下落到最低点的过程

9、中的运动性质。中的运动性质。例例2：质量为的物体与竖直墙壁间的：质量为的物体与竖直墙壁间的滑动摩擦系数为滑动摩擦系数为，力，力Fkt。试分析。试分析从从t0开始后物体的运动性质。开始后物体的运动性质。例例3：一弹簧台秤的枰盘质量和弹簧质量都计，：一弹簧台秤的枰盘质量和弹簧质量都计，盘内放一物体盘内放一物体P处于静止，处于静止，P的质量的质量m12kg，弹簧的劲度系数，弹簧的劲度系数k800Nm，现给，现给P施加施加一个竖直向上的拉力一个竖直向上的拉力F，使，使P从静止开始向上做从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在前匀加速直线运动，已知在前0.2s内，内，F是变力；是变力；在在0.2s后后F是

10、恒力，则力是恒力，则力F的最大值为的最大值为 ；最小值为最小值为 。例例5：图示为一根质量可忽略不计的轻弹簧，其：图示为一根质量可忽略不计的轻弹簧，其劲度系数为劲度系数为K，下面挂一个质量为，下面挂一个质量为m的砝码的砝码A，手拿一块质量为手拿一块质量为M的木板的木板B，用木板，用木板B托住托住A往往上压缩弹簧，此时如突然撤去木板上压缩弹簧，此时如突然撤去木板B,则则A向下的向下的加速度为加速度为a（ag）。现用手控制使）。现用手控制使B以以a3向下做匀加速直线运动。求：砝码向下做匀加速直线运动。求：砝码A做匀加速直做匀加速直线运动的时间；线运动的时间；例例6：飞机着陆时速率为：飞机着陆时速率

11、为50m/s,滑滑行时所受摩擦阻力其自身重力的行时所受摩擦阻力其自身重力的0.5倍倍,问经过问经过20s,飞机通过的位移为多飞机通过的位移为多少少?变变1：若将上题中的飞机改为物体：若将上题中的飞机改为物体,且物体质量且物体质量m=5kg,在光滑水平在光滑水平面上以面上以V0=10m/s运动时运动时,受到受到一与运动方向相反的一与运动方向相反的F=10N的恒的恒力作用力作用,求物体在求物体在15s内通过的位内通过的位移。移。变变2：上题中若物体与地面间的：上题中若物体与地面间的滑动摩擦系数为滑动摩擦系数为0.1，则物体在，则物体在15s内通过的位移为多少？内通过的位移为多少？变变3：上题中若物

12、体与地面间的滑动：上题中若物体与地面间的滑动摩擦系数为摩擦系数为0.3，则物体在，则物体在15s内通内通过的位移为多少？过的位移为多少？变变4：试讨论在一段时间内的运动：试讨论在一段时间内的运动情况；情况；例例8：传送带以：传送带以4m/s的速度匀速运动，的速度匀速运动，现在现在A处轻轻地放上一个小铁块，问铁块处轻轻地放上一个小铁块，问铁块经多长时间到达经多长时间到达B处？（已知处？（已知AB间距离为间距离为L32m，物体与传送带间的滑动摩擦系，物体与传送带间的滑动摩擦系数数0.1）讨论：将传送带变短或速度讨论：将传送带变短或速度V增大，可能情况增大，可能情况如何？如何？变变1：物体沿静止的皮

13、带从静止开始运动，：物体沿静止的皮带从静止开始运动，则物体下滑到底端所用时间所需时间？则物体下滑到底端所用时间所需时间？（皮带长为（皮带长为L，物体与皮带间的滑，物体与皮带间的滑动动摩擦摩擦系数为系数为）变变2：若物体滑到皮带的中点时，皮：若物体滑到皮带的中点时，皮带轮开始以逆时针方向匀速转动，则带轮开始以逆时针方向匀速转动，则物体下滑到皮带末端所需时间如何变物体下滑到皮带末端所需时间如何变化？化？变变3：若皮带以：若皮带以V0顺时针转动，将物顺时针转动，将物体轻放于皮带轮顶端，试讨论物体下体轻放于皮带轮顶端，试讨论物体下滑到底端所需时间。滑到底端所需时间。例例1：质量：质量M的小车放在光滑水

14、平面上，的小车放在光滑水平面上，车上的人的质量为车上的人的质量为m，当人用力，当人用力F拉动拉动绳子时，试讨论人与车间的摩擦力。绳子时，试讨论人与车间的摩擦力。例例2：A、B两物体放在光滑水平面上，质两物体放在光滑水平面上，质量分别为量分别为MA1，MB2，当水平拉力，当水平拉力F作用于作用于A物体上时，保持物体上时，保持A、B相对静止的相对静止的最大值为最大值为12N，则当，则当F作用于作用于B物体上时，物体上时，为保持为保持A、B相对静止，相对静止，F的最大值不能超的最大值不能超过多少？过多少？例例3：光滑水平面上紧挨放着甲、乙两个物：光滑水平面上紧挨放着甲、乙两个物体，质量分别为体，质量

15、分别为m1和和m2，且，且m2=2m1，乙受到水平拉力乙受到水平拉力F22N，甲受到一个随时，甲受到一个随时间变化的水平推力间变化的水平推力F192t（N），当），当t s时，甲、乙两物体开始分离。时，甲、乙两物体开始分离。例例4：质量为：质量为m的小物块的小物块A放在质量为放在质量为M的木板的木板B的左端，的左端，B在水平拉力的作用下沿地面匀速向在水平拉力的作用下沿地面匀速向右滑动。且右滑动。且A、B相对静止，某时刻撤去水平拉相对静止，某时刻撤去水平拉力，则经一段时间后，力，则经一段时间后，B在地面上滑行了一段距在地面上滑行了一段距离离X，A在在B上向右滑行了一段距离上向右滑行了一段距离L，

16、最后，最后A和和B都下来。已知都下来。已知A、B间的动摩擦系数为间的动摩擦系数为1，B与地面间的动摩擦系数为与地面间的动摩擦系数为2，且，且21。求。求X的表达式。的表达式。六、应用型题型六、应用型题型例例1：在一种能获得强烈失重、超重感觉的大：在一种能获得强烈失重、超重感觉的大型娱乐设施中，用电梯把乘有十多人的座舱，型娱乐设施中，用电梯把乘有十多人的座舱，送到大约二十几层楼高的高处，然后让座舱送到大约二十几层楼高的高处，然后让座舱自由下落，落到一定位置时，制动系统开始自由下落，落到一定位置时，制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停下，启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停下，已知座舱开始

17、下落的高度为已知座舱开始下落的高度为76m，当落到离，当落到离地面地面28m时开始制动。若某人手托着质量为时开始制动。若某人手托着质量为5kg的铅球进行这个游戏。问：的铅球进行这个游戏。问：当座舱落到离地面高度为当座舱落到离地面高度为40m左右的位置左右的位置时，托着铅球的手感觉如何？时，托着铅球的手感觉如何？当座舱落到离地面高度为当座舱落到离地面高度为15m左右的位置左右的位置时，手要用多大的力才能托住铅球？时，手要用多大的力才能托住铅球？例例2在海滨乐场里有一种滑沙的游乐活动。如图示，人坐有滑板在海滨乐场里有一种滑沙的游乐活动。如图示，人坐有滑板上从斜坡的高处上从斜坡的高处A点由静止开始滑

18、下，滑到斜坡底端点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后沿水平点后沿水平的滑道再滑行一段距离到的滑道再滑行一段距离到C点停下来。若某人和滑板的总质量点停下来。若某人和滑板的总质量m=60.0kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道的动摩擦因数均为，滑板与斜坡滑道和水平滑道的动摩擦因数均为=0.50，斜坡的倾角，斜坡的倾角=37（sin37=0.6，cos37=0.8），斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过），斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取取10m/s2。（1）人从斜坡滑下的加速度为多大？）人从斜坡滑下的加速度为多大？（2）若由

19、于场地的限制，水平滑道的最大距离）若由于场地的限制，水平滑道的最大距离BC为为L=20.0m，则人在斜坡上滑下的距离，则人在斜坡上滑下的距离AB应不超过多少？应不超过多少？图16例例4：“神舟神舟”五号飞船完成了预定的空间科学和技术实验任务五号飞船完成了预定的空间科学和技术实验任务后返回舱开始从太空向地球表面按预定轨道返回，返回舱开始时后返回舱开始从太空向地球表面按预定轨道返回，返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控减速下降，穿越大气层后，在一定通过自身制动发动机进行调控减速下降，穿越大气层后，在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下落，这一过程中若返回舱所的高度打开阻力降落伞进一步减速下落，这

20、一过程中若返回舱所受空气摩擦阻力与速度的平方成正比，比例系数（空气阻力系数）受空气摩擦阻力与速度的平方成正比，比例系数（空气阻力系数）为为k，所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落。从某时刻开始，所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落。从某时刻开始计时，返回舱的运动计时，返回舱的运动vt图象如图中的图象如图中的AD曲线所示，图中曲线所示，图中AB是是曲线在曲线在A点的切线，切线交于横轴一点点的切线，切线交于横轴一点B，其坐标为（，其坐标为（8,0），），CD是曲线是曲线AD的渐进线，假如返回舱总质量为的渐进线，假如返回舱总质量为M=400kg，g=10m/s2，求，求（1）返回舱在这一阶段是怎样运

21、动的？）返回舱在这一阶段是怎样运动的？（2）在初始时刻）在初始时刻v=160m/s，此时它的加速度是多大？，此时它的加速度是多大？（3）推证空气阻力系数）推证空气阻力系数k的表达式并计算其值。的表达式并计算其值。图10若返回舱所受空气摩擦阻力与速度的平方成正比，比例若返回舱所受空气摩擦阻力与速度的平方成正比，比例系数（空气阻力系数）为系数（空气阻力系数）为k，所受空气浮力恒定不变，所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落。从某时刻开始计时，返回舱的运动且认为竖直降落。从某时刻开始计时，返回舱的运动vt图象如图中的图象如图中的AD曲线所示，图中曲线所示，图中AB是曲线在是曲线在A点点的切线，切线交于横轴一点的切线，切线交于横轴一点B，其坐标为（，其坐标为（8,0），），CD是曲线是曲线AD的渐进线，返回舱总质量为的渐进线，返回舱总质量为M=400kg，求，求（1）返回舱在这一阶段是怎样运动的？）返回舱在这一阶段是怎样运动的？（2）初始时刻）初始时刻v=160m/s，此时它的加速度多大？，此时它的加速度多大？（3）推证空气阻力系数）推证空气阻力系数k的表达式并计算其值。的表达式并计算其值。