大学物理第五版上册课件第2章牛顿定律的应用举例2

1、page 1牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版一解题步骤一解题步骤 已知力求运动方程已知力求运动方程 已知运动方程求力已知运动方程求力二两类常见问题二两类常见问题farraf 隔离物体隔离物体 受力分析受力分析 建立坐标建立坐标 列方程列方程 解方程解方程 结果讨论结果讨论page 2第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版例例0 0如图绳索绕在圆柱上，绳绕圆柱张如图绳索绕在圆柱上，绳绕圆柱张角为角为 ，绳与圆柱间的静摩擦因数为，绳与圆柱间的静摩擦因数为 ，求，求绳处于滑动边缘时绳处于滑动边缘时, ,绳两端的张力绳两端的张力

2、 和和 间间的关系的关系( (绳的质量忽略绳的质量忽略) )aftbftaftbftoba三问题举例三问题举例page 3第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版摩擦力特性摩擦力特性0一般情况一般情况 nfff 滑动滑动摩擦力摩擦力n0f0mff最大静最大静摩擦力摩擦力静静摩擦力摩擦力 f0mf0ffpage 4第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版圆柱对圆柱对 的摩擦力的摩擦力 圆柱对圆柱对 的支持力的支持力 ffnfsdsd解解取一小段绕取一小段绕在圆柱上的绳在圆柱上的绳取坐标如图取坐标如图两端的张力两端的张力 ，tfttdff sd的张角的张角 dsdxyd

3、oosd2/d2/dffnftfttdffaftbftobapage 5第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版02dcos2dcos)d(ftttffffnfffxydoosd2/d2/dffnftfttdff02dsin2dsin)d(ntttffff12dcosnftdfff2d2dsinnttddd21fffpage 6第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版ettabff e/ttabff若若25. 0abfftt/0.4620.21100.000 390ttddttabffffaftbftobamfpage 7牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第

4、二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版( (1) ) 如图所示滑轮和绳子的如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计且计且 求重物求重物释放后，释放后，物体的加速度和绳的张力物体的加速度和绳的张力21mm 例例1 1阿特伍德机阿特伍德机1m2mpage 8牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版amfgm1t1amfgm2t2gmmmmf2121t2解解( (1) ) 以地面为参考系以地面为参考系画受力图、选取坐标如右图画受力图、选取坐标如右图1

5、m2mgmmmma21211ptfft2payoayopage 9牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 （2）若将此装置置于电梯若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度顶部，当电梯以加速度 相对相对地面向上运动时，求两物体相地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力对电梯的加速度和绳的张力a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两物体相对于地面的加速度分别为速度分别为 ，且相对电，且相对电梯的加速度为梯的加速度为、1ara2a1pt1ft2f2p1m2marara1ayo2ayopage 10牛顿定律的应用举例牛

6、顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版1pt1ft2f2p1ay02ay011t1amfgm22t2amfgmaaar1aaar2)(2121ragmmmma)(22121tagmmmmf解得解得1m2mararapage 11牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 例例2 2 如图，长为如图，长为 的的轻绳，一端系质量为轻绳，一端系质量为 的的小球小球, ,另一端系于定点另一端系于定点 ， 时小球位于最低位时小球位于最低位置，并具有水平速度置，并具有水平速度 ，求求小球在任意位置的速率小球在任意位置的速率及绳

7、的张力及绳的张力0vm0tloo0vvtfgmtenepage 12牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版gl0dsind0vvvvddddvvvlt解解tsinmamgntcosmamgftmmgddsinvlmmgf/cos2tv)cos32(20tgglmfv) 1(cos220lgvvo0vvtfgmtenepage 13牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版问绳和铅直方向所成的角度问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气为多少？空气阻力不计阻力不计例例3 3 如图如图, ,摆长为摆长

8、为 的的圆锥摆，圆锥摆，细绳一端固定在细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质天花板上，另一端悬挂质量为量为 的小球，小球经推的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过动后，在水平面内绕通过圆心圆心 的铅直轴作角速度的铅直轴作角速度为为 的匀速率圆周运动的匀速率圆周运动mloolrvpage 14牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版解解ampft2ntsinmrmaf0costpflglmmg22coslg2arccos越大，越大， 也越大也越大sinlr 另有另有lmf2tpfcostolrvtfpnetepage 15牛顿定律的应用举例牛顿定律

9、的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版llmm利用此原理，可制成蒸汽机的调速器利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）（如图所示）page 16牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版oxy0v 例例4 4设空气对抛设空气对抛体的阻力与抛体的速度体的阻力与抛体的速度成正比，即成正比，即 ， 为比例系数抛体的为比例系数抛体的质量为质量为 、初速为、初速为 、抛射角为抛射角为 求抛体运求抛体运动的轨迹方程动的轨迹方程vkfrm0vkpage 17牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物

10、理学第五版第五版解解取如图所示的取如图所示的平面坐标系平面坐标系oxyxxktmvvddyykmgtmvvddtmkxxddvvtmkkmgkyydd vvoxyprf0vavpage 18牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版cos00vvxsin00vvy0tkt/mxecos0vvkmgkmgmkty/0e )sin(vv由初始条件，解得由初始条件，解得:tmkxxddvvtmkkmgkyydd vvoxyprf0vavpage 19牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版txxddvt

11、yyddv)e1)(cos/0mktkmx(vtkmgkmgkmymkt)e1)(sin(/0v 由上式积分由上式积分代初始条件得：代初始条件得：oxyprf0vavpage 20牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版oxyprf0vav0k0k)cos1ln()cos(tan0220 xmkkgmxkmgyvvpage 21牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版vrf解解 取坐标如图取坐标如图marfmgv6bpybfbf 浮力浮力rbfmgf6b0；令令tmbfdd0vv 例例5 5 一

12、质量一质量 ，半径，半径 的球体在水中静止释放沉入的球体在水中静止释放沉入水底水底已知阻力已知阻力 , , 为粘滞系数，求为粘滞系数，求 )(tvvrf6rmrpage 22牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版)(dd0bfmbtvvtmbfdd0vv tmbbf)/(0e1vttmbbf000d)(dvvvvrfpybfbf 浮力浮力page 23牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版bft/,0lv（极限速度）（极限速度）tmbbf)/(0e1vll95. 0)05. 01 (vvv当当 时时bmt3vbfrfpyvbf0tol,3vvbmt一般认为一般认为 page 242-42-4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版vf上抛分析上抛分析 上抛时动力上抛时动力学分析学分析py 思考思