高中物理：3.5《牛顿运动定律的应用》课件（教科必修1）.ppt

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1、牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 2021/8/11 星期三1运动运动力力关系？关系？牛顿运动定律牛顿运动定律1 1、牛顿第一定律、牛顿第一定律2 2、牛顿第二定律、牛顿第二定律3 3、牛顿第三定律、牛顿第三定律超重与失重超重与失重2021/8/11 星期三2一、动力学的两类问题一、动力学的两类问题1.已知物体的受力情况已知物体的受力情况运动情况运动情况求求2.已知物体的运动情况已知物体的运动情况求求受力情况受力情况四、解决动力学问题的基本思路四、解决动力学问题的基本思路受力情况受力情况a运动情况运动情况运动情况运动情况a受力情况受力情况2021/8/11 星期三3二、解题步骤：二、解题步

2、骤：1.1.选取研究对象（哪个物体或哪几个物体组成的系统）选取研究对象（哪个物体或哪几个物体组成的系统）2.2.受力分析，画出受力的示意图受力分析，画出受力的示意图3.3.建立坐标系，选择运动方向或加速度方向为正方向建立坐标系，选择运动方向或加速度方向为正方向4.4.根据牛顿定律、运动公式列出方程根据牛顿定律、运动公式列出方程5.5.解方程，对结果进行分析、检验或讨论解方程，对结果进行分析、检验或讨论三、几种典型的解题方法：三、几种典型的解题方法：1.1.正交分解法正交分解法2.2.整体法和隔离法整体法和隔离法3.3.假设法假设法4.4.极限法极限法5.5.图象法图象法2021/8/11 星期

3、三4四、典型例题四、典型例题2.两类动力学问题两类动力学问题1.牛顿第一定律的应用以及惯性问题牛顿第一定律的应用以及惯性问题5.临界问题临界问题6.超重、失重问题超重、失重问题7.牛顿第三定律的应用问题牛顿第三定律的应用问题4.4.瞬间问题：瞬间问题：刚性绳（或接触面）刚性绳（或接触面）弹簧（或橡皮绳）弹簧（或橡皮绳）3.3.连接体问题：连接体问题：整体法整体法隔离法隔离法2021/8/11 星期三5例例1.一汽车在路面情况相同的公路上行驶，下面关于车一汽车在路面情况相同的公路上行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（）A.车速越大，它

4、的惯性越大车速越大，它的惯性越大B.质量越大，它的惯性越大质量越大，它的惯性越大C.车速越大，刹车后滑行的路程越长车速越大，刹车后滑行的路程越长D.车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大BC2021/8/11 星期三6例例2.下下列列关关于于运运动动状状态态与与受受力力关关系系的的说说法法中中，正正确确的的是是：（）A.物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定变化物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定变化B.物体在恒力作用下，一定作匀变速直线运动物体在恒力作用下，一定作匀变速直线运动C.物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外力为零物体

5、的运动状态保持不变，说明物体所受的合外力为零D.物体作曲线运动时，受到的合外力可能是恒力物体作曲线运动时，受到的合外力可能是恒力CD2021/8/11 星期三7例例3.如图所示如图所示,位于光滑固定斜面上的小物体位于光滑固定斜面上的小物体P受到一水受到一水平向右的推力的作用平向右的推力的作用.已知物块已知物块P沿斜面加速下滑沿斜面加速下滑.现保现保持持F的方向不变的方向不变,使其减小使其减小,则加速度则加速度()A.一定变小一定变小B.一定变大一定变大C.一定不变一定不变D.可能变小可能变小,可能变大可能变大,也可能不变也可能不变FP解解:画出物体画出物体P受力图如图示受力图如图示:FPFNm

6、g由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得mgsin-Fcos=ma保持保持F的方向不变的方向不变,使使F减小减小,则加速度则加速度a一定变大一定变大Bxy2021/8/11 星期三8例例4.一一物物体体放放置置在在倾角角为的的斜斜面面上上，斜斜面面固固定定于于加加速速上上升升的的电梯梯中中，加加速速度度为a，如如图所所示示在在物物体体始始终相相对于于斜面静止的条件下，下列斜面静止的条件下，下列说法中正确的是法中正确的是()A当当一定时，一定时，a越大，斜面对物体的正压力越小越大，斜面对物体的正压力越小B当当一定时，一定时，a越大，斜面对物体的摩擦力越大越大，斜面对物体的摩擦力越大C当当a一定时，一定

7、时，越大，斜面对物体的正压力越小越大，斜面对物体的正压力越小D当当a一定时，一定时，越大，斜面对物体的摩擦力越小越大，斜面对物体的摩擦力越小a解解:物体受力情况如图所示，物体受力情况如图所示，mgFNfayaax由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得，f -mgsin =masin FN-mgcos =macos f=m(ga)sinFN=m(ga)cos若不将加速度分解若不将加速度分解,则要解二元一次方程组则要解二元一次方程组.BCxy2021/8/11 星期三9例例5物体物体B放在物体放在物体A上，上，A、B的上下表面均与斜面平行的上下表面均与斜面平行(如图如图)，当两者以相同的初速度靠惯性沿

8、光滑固定斜面，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时向上做匀减速运动时()AA受到受到B的摩擦力沿斜面方向向上的摩擦力沿斜面方向向上BA受到受到B的摩擦力沿斜面方向向下的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之间的摩擦力为零之间的摩擦力为零DA、B之间是否存在摩擦力取决于之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质表面的性质解：对解：对A、B整体，整体，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得，ABC(mA+mB)gFNxy2021/8/11 星期三10例例5.物体物体B放在物体放在物体A上，上，A、B的上下表面均与斜面平行的上下表面均与斜面平行(如图如图)，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑

9、固定斜面，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时向上做匀减速运动时()AA受到受到B的摩擦力沿斜面方向向上的摩擦力沿斜面方向向上BA受到受到B的摩擦力沿斜面方向向下的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之间的摩擦力为零之间的摩擦力为零DA、B之间是否存在摩擦力取决于之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质表面的性质C解：对解：对A、B整体，由牛顿第二定律得，整体，由牛顿第二定律得，ABCfAB mBgFAByx假设假设B受摩擦力如图所示，则对受摩擦力如图所示，则对B，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得，2021/8/11 星期三11例例6.如如图图所所示示，一一根根轻轻质质弹弹簧

10、簧和和一一根根细细线线共共同同拉拉住住一一个个质质量量为为m的的小小球球，平平衡衡时时细细线线恰恰是是水水平平的的，弹弹簧簧与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角为为.若若突突然然剪剪断断细细线线，则则在在刚刚剪剪断断的的瞬瞬时时，弹弹簧簧拉拉力力的的大大小小是是，小小球球加加速速度度的的大大小小为为，方方向向与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角等等于于.小小球球再再回回到到原原处处时时弹簧拉力的大小是弹簧拉力的大小是.m解：小球受力如图示，解：小球受力如图示，TFmg由平衡条件得由平衡条件得弹簧拉力为弹簧拉力为F=mg/cos剪断线的瞬时，弹簧拉力不变仍为剪断线的瞬时，弹簧拉力不变仍为F小球加速度的大

11、小为小球加速度的大小为a=T/m=gtan方向沿水平方向方向沿水平方向小球再次回到原处时小球再次回到原处时,由圆周运动规律得由圆周运动规律得F1-mg cos=mv2/l=0F1=mgcosmg/cosg tan90mg cos2021/8/11 星期三12例例7.在在运运动动的的升升降降机机中中天天花花板板上上用用细细线线悬悬挂挂一一个个物物体体A，下下面面吊吊着着一一个个轻轻质质弹弹簧簧秤秤（弹弹簧簧秤秤的的质质量量不不计计），弹弹簧簧秤秤下下吊吊着着物物体体B，如如下下图图所所示示，物物体体A和和B的的质质量量相相等等，都都为为m5kg，某某一一时时刻刻弹弹簧簧秤秤的的读读数数为为40N

12、，设设g=10m/s2，则则细细线线的的拉拉力力等等于于_，若若将将细细线线剪剪断断，在在剪剪断断细细线线瞬瞬间间物物体体A的的加速度是加速度是，方向，方向_；物体物体B的加速度是的加速度是；方向方向_80N18m/s2向下向下2m/s2向下向下AB2021/8/11 星期三13例例8.如如图图，有有一一斜斜木木块块，斜斜面面是是光光滑滑的的，倾倾角角为为，放放在在水水平平面面上上，用用竖竖直直放放置置的的固固定定挡挡板板A与与斜斜面面夹夹住住一一个个光光滑滑球球，球球质质量量为为m，要要使使球球对对竖竖直直挡挡板板无无压压力力，球球连连同同斜斜木木块块一一起起应应向向(填填左左、右右)做做加

13、加速速运运动动，加加速度大小是速度大小是.解解:画出小球的受力图如图示画出小球的受力图如图示:mgFN合力一定沿水平方向向左合力一定沿水平方向向左,F=mgtan a=gtan左左gtan2021/8/11 星期三14例例9.一质量为一质量为M、倾角为、倾角为的楔形木块，静止在水平桌面上，的楔形木块，静止在水平桌面上，与桌面的动摩擦因素为与桌面的动摩擦因素为，一物块质量为，一物块质量为m，置于楔形木块的斜，置于楔形木块的斜面上，物块与斜面的接触是光滑的，为了保持物块相对斜面静面上，物块与斜面的接触是光滑的，为了保持物块相对斜面静止，可用一水平力止，可用一水平力F推楔形木块，如图示，此水平力的大

14、小等于推楔形木块，如图示，此水平力的大小等于.解：对于物块，受力如图示：解：对于物块，受力如图示：mgFN1物块相对斜面静止，只能有向左的加速度，物块相对斜面静止，只能有向左的加速度，所以合力一定向左所以合力一定向左由牛由牛顿运运动定律得定律得mg tan=ma a=gtan 对于整体受力如于整体受力如图示：示：fF(M+m)gFN2由牛由牛顿运运动定律得定律得F f=(m+M)aFN2-(m+M)g=0f=FN2=(m+M)g F=f+(m+M)a=(m+M)g(+tan)(m+M)g(+tan)2021/8/11 星期三15解：由牛顿第二定律得解：由牛顿第二定律得,例例10.一质量为一质量

15、为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为大小为，g为重力加速度人对电梯底部的压力为（为重力加速度人对电梯底部的压力为（）AB.2mgC.mgDD电梯对人的支持力为电梯对人的支持力为由牛顿第三定律由牛顿第三定律得，得，avFNFNmg所求压力所求压力为为FN=4mg/3,FN=ma+mg=4mg/3,FN-mg=ma,2021/8/11 星期三16例例11如图，一个盛水的容器底部有一小孔静止时用手如图，一个盛水的容器底部有一小孔静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽

16、略空气阻力，则（始终保持平动，且忽略空气阻力，则（）A容器自由下落时，小孔向下漏水容器自由下落时，小孔向下漏水B将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水D将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水D容器及水均处于完全失重状态，水容器及水均处于完全失重状态，水不产生压强，小孔的上下方压强相不产生压强，小孔的上下方压强相等，所以水不会流出等，所以水不会流

17、出2021/8/11 星期三17例例l2如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a右运动。右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则若保持力的方向不变而增大力的大小，则A.a变大变大B.a不变不变Ca变小变小D.因为物块的质量未知，故不能确定因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势变化的趋势F2021/8/11 星期三18例例l2.如如图所示，一物所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如、方向如图所示的力去推它，使它以加速

18、度所示的力去推它，使它以加速度a右运右运动若保持力的方向不若保持力的方向不变而增大力的大小，而增大力的大小，则（）A.a变大大B.a不不变Ca变小小D.因因为物物块的的质量未知，故不能确定量未知，故不能确定a变化的化的趋势FyxGFNFcos=ma，解：根据牛顿第二定律得，解：根据牛顿第二定律得，A2021/8/11 星期三19例例13.人和雪橇的总质量为人和雪橇的总质量为75kg，沿倾角，沿倾角=37且足够长且足够长的斜坡向下运动，已知雪橇所受的空气阻力与速度成正比，的斜坡向下运动，已知雪橇所受的空气阻力与速度成正比，比例系数比例系数k未知，从某时刻开始计时，测得雪橇运动的未知，从某时刻开始

19、计时，测得雪橇运动的v-t图象如图中的曲线图象如图中的曲线AD所示，图中所示，图中AB是曲线在是曲线在A点的切线，点的切线，切线上一点切线上一点B的坐标为的坐标为（4,15），），CD是曲线是曲线AD的渐近线，的渐近线，g取取10m/s2，试回答和求解：试回答和求解：雪橇在下滑过程中，开始做什么雪橇在下滑过程中，开始做什么运动，最后做什么运动？运动，最后做什么运动？当雪橇的速度为当雪橇的速度为5m/s时，雪橇时，雪橇的加速度为多大？的加速度为多大？雪橇与斜坡间的动摩擦因数雪橇与斜坡间的动摩擦因数多大？多大？t/sv/ms-15401510DABC2021/8/11 星期三20解：解：由图线可知，雪橇开始以由图线可知，雪橇开始以5m/s的初速度作加速的初速度作加速度逐渐减小的变加速运动，最后以度逐渐减小的变加速运动，最后以10m/s作匀速运动作匀速运动t=0，v0=5m/s时时AB的斜率等于加速度的大小的斜率等于加速度的大小a=v/t=10/4=2.5 m/s2t=0,v0=5m/s,f0=kv0由牛由牛顿运运动定律定律mgsin-mgcos kv0=ma t=4s vt=10m/s ft=kvt mgsin-mgcos kvt=0 解解得得k=37.5Ns/m=0.125 t/sv/ms-15401510DABC2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22