高中物理奥林匹克竞赛高分辅导专题 牛顿定律课件

§

1.5牛顿运动定律a）说明物体具有惯性---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。一、牛顿运动定律

b）说明力是引起物体运动状态改变的原因。1牛顿第一定律说明§1.5牛顿运动定律a）说明物体具有惯性---不受外力1当V<<C时：m=const或2牛顿第二定律（牛顿当年发表形式）

a）定律定量地说明了力的效果----改变物体的动量。物体动量的变化率一定等于物体所受的合外力。F是物体所受的合、外力。说明当V<<C时：m=const或2牛顿第二定律（牛顿2

b）定量地说明了物体质量是物体惯性大小的量度。F相同的条件下，质量大的物体加速度小，质量小的加速度大，说明质量越大的物体越难改变运动状态。即质量是物体惯性大小的量度。

a）要注意定律的瞬时性---力的作用与加速度是瞬时对应的。今天明天注意b）定量地说明了物体质量是物体惯性大小的量度。F相同的条3b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是矢量（具有叠加性）。直角坐标系平面自然坐标系力的独立性原理：什么方向的力只产生什么方向的加速度而与其它方向的受力及运动无关。分量式求解：b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是4XYOA水平方向不受力作匀速直线运动，竖直方向受重力只产生竖直方向的加速度而不影响水平方向的运动，水平方向不受力的情况也不影响到竖直方向的运动。因此平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的叠加。这就是运动的叠加原理。

c）使用时应注意单位制SI制中：…牛顿

…千克….米/秒2V0XYOA水平方向不受力作匀速直线运动，竖直方向受重力只产生竖53牛顿第三定律物体A以力作用在物体B上,物体B必定同时以力作用在A上,作用在同一直线上且大小相等.方向相反,无主从之分。或：一对作用力反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上不同物体上。-mg地心mg3牛顿第三定律物体A以力作用在物体B上,物体B6a)作用力反作用力无主从之分、先后之分、同时产生、同时消失。b)作用力、反作用力总是作用在不同的物体上，不会抵消。c)作用力、反作用力是同性质的力.意义：说明了力的起源是物体的相互作用。即：作用力、反作用力要满足：

等大、反向、共线、同时、同性、作用在不同物体上。

注意a)作用力反作用力无主从之分、先后之分、同时产生、同时消失7二、牛顿定律成立的条件1宏观系统：宏观和微观界限：运动空间尺寸l>>原子尺寸（10－10m）2低速：v<<c（3.0x108m/s）3惯性参照系：凡是牛顿定律适用的参照系，与惯性系作匀速直线运动的，也称为惯性参照系。二、牛顿定律成立的条件1宏观系统：宏观和微观界限：2低速81万有引力重力引力常量3摩擦力2弹性力一般情况

（压力，张力，弹簧弹性力等）弹簧弹性力滑动摩擦力静摩擦力

三、几种常见的力1万有引力重力引力常量3摩擦力2弹性力一般情况9

四种基本相互作用＊以距源处强相互作用的力强度为1力的种类相互作用的物体力的强度力程万有引力一切质点无限远弱力大多数粒子小于电磁力电荷无限远强力核子、介子等＊四种基本相互作用＊以距源10温伯格萨拉姆格拉肖弱相互作用电磁相互作用电弱相互作用理论三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖

.鲁比亚,范德米尔实验证明电弱相互作用，1984年获诺贝尔奖

.电弱相互作用强相互作用万有引力作用“大统一”（尚待实现）温伯格弱相互作用电弱相互三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖11四、牛顿定律的应举例研究对象的加速度研究对象研究对象所受合外力1）依题意确定研究对象----确定研究问题的范围；2）选取坐标---确定参照系；4）列方程式求解；5）分析讨论结果。3）对研究对象进行受力分析（隔离物体、画受力图。）；解题步骤四、牛顿定律的应举例研究对象的加速度研究对象研究对象所受合外12（1）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轴间的摩擦力均不计.且.求重物释放后，物体的加速度和绳的张力.解以地面为参考系画受力图、选取坐标如图例1阿特伍德机（1）如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦13（2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度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.解以地面为参考系设两物体相对于地面的加速度分别为，且相对电梯的加速度为（2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度相对14解

例2

如图长为的轻绳，一端系质量为的小球,另一端系于定点，时小球位于最低位置，并具有水平速度，求小球在任意位置的速率及绳的张力.

解例2如图长为的轻绳，一端系质量为的小15解取坐标如图令例3一质量

，半径的球体在水中静止释放沉入水底.已知阻力,为粘滞系数，

求.

为浮力解取坐标如图令例3一质量，半径16（极限速度）当时一般认为（极限速度）当时一般认为17若球体在水面上是具有竖直向下的速率，且在水中的重力与浮力相等，即.则球体在水中仅受阻力的作用若球体在水面上是具有竖直向下的速率18SI制：基本单位米、千克、秒、安培

[

M].[

T].[I].

[L]导出单位：通过物理定理等导出的单位如米/秒、牛顿m.Kg.S.A.

1、国际单位制§

1.6力学的单位制和量纲SI制：基本单位米、千克、秒、安培[M].[T].19

1m

是光在真空中在（1/299792458s）内所经过的距离.力学的基本单位

1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制.

1s

是铯的一种同位素133CS原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍.

“千克标准原器”

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.物理量单位名称符号长度米质量千克时间秒1m是光在真空中在（1/299792458s）内202、量纲：表示一个物理量是由哪些基本单位组成的式子.量纲通常是用方括号表示，如：

[a]=[长度]/[时间2]=LT-2[p]=[质量]·[速度]=MLT-1[v]=[长度]/[时间]=LT-1基本量量纲：长度[L]质量[M]时间[T]

2、量纲：表示一个物理量是由哪些基本单位组成的式子.量纲213、量纲的用途：MLT-1=MLT-1一个等式相等应满足：量纲相同、数值相等、量性相同（1）检验公式（2）确定比例系数量纲：单位：m3/kg.s23、量纲的用途：MLT-1=MLT-1一个等式相等应满足22θθRt=0m

[例]一小钢球，从静止开①mgmcosN=2θRvmgN解：mgmsindtdvθ=②τn下滑。始自光滑圆柱形轨道的顶点求：小球脱轨时的角度θ。θθRt=0m[例]一小钢球，从静止开①mgmcos23sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=2③vθsind=Rgθθ00dvvvòòθθRt=0mmgNτnmgmsindtdvθ=②①mgmcosN=2θRv由式②ddv=θRv__________________sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=24脱轨条件：N=0由式①得：由③、④可解得：cosθ=23θ=arccos()23mgmcos=2θR④v①mgmcosN=2θRvcos2Rg()1θ=2③v脱轨条件：N=0由式①得：由③、④可解得：cosθ=2325例：如图所示，一根均质柔绳，单位长度的质量为，盘绕在一张光滑的水平桌子上。

、设在t=0时y=0,今以恒定的加速度a

竖直向上提绳。当提起的高度为y时,作用在绳端的力为多少？、以一恒定的速率竖直向上提绳子时，当提起高度为y时作用在绳端的力又是多少？FF、以恒力F竖直向上提，当提起高度为y时绳端的速度又是多少？YO例：如图所示，一根均质柔绳，单位长度的质、以一恒定的速率26FFYO已知：t=0时，y=0求h=

y时,求高度y时,求高度y时,解：以链条整体作为研究对象。以地面为参照系建立坐标OYym1gm2gN分析：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，在桌面上的部分动量总是为零。故有：(N与m1g抵消)FFYO已知：t=0时，y=0求h=y时,求高度y时,求高27FFYO已知：t=0时，y=0求y=h时,hm1gm2gN讨论：FFYO已知：t=0时，y=0求y=h时,hm1gm2g28FFYOhm1gm2gN讨论：

FFYOhm1gm2gN讨论：29FFYOhm1gm2gN

同FFYOhm1gm2gN同30FYOhm1gN

两边积分：代入初始条件：t=0时，y=0得C=0FYOhm1gN两边积分：代入初始条件：t=0时，y=31§

1.5牛顿运动定律a）说明物体具有惯性---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。一、牛顿运动定律

b）说明力是引起物体运动状态改变的原因。1牛顿第一定律说明§1.5牛顿运动定律a）说明物体具有惯性---不受外力32当V<<C时：m=const或2牛顿第二定律（牛顿当年发表形式）

a）定律定量地说明了力的效果----改变物体的动量。物体动量的变化率一定等于物体所受的合外力。F是物体所受的合、外力。说明当V<<C时：m=const或2牛顿第二定律（牛顿33

b）定量地说明了物体质量是物体惯性大小的量度。F相同的条件下，质量大的物体加速度小，质量小的加速度大，说明质量越大的物体越难改变运动状态。即质量是物体惯性大小的量度。

a）要注意定律的瞬时性---力的作用与加速度是瞬时对应的。今天明天注意b）定量地说明了物体质量是物体惯性大小的量度。F相同的条34b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是矢量（具有叠加性）。直角坐标系平面自然坐标系力的独立性原理：什么方向的力只产生什么方向的加速度而与其它方向的受力及运动无关。分量式求解：b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是35XYOA水平方向不受力作匀速直线运动，竖直方向受重力只产生竖直方向的加速度而不影响水平方向的运动，水平方向不受力的情况也不影响到竖直方向的运动。因此平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的叠加。这就是运动的叠加原理。

c）使用时应注意单位制SI制中：…牛顿

…千克….米/秒2V0XYOA水平方向不受力作匀速直线运动，竖直方向受重力只产生竖363牛顿第三定律物体A以力作用在物体B上,物体B必定同时以力作用在A上,作用在同一直线上且大小相等.方向相反,无主从之分。或：一对作用力反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上不同物体上。-mg地心mg3牛顿第三定律物体A以力作用在物体B上,物体B37a)作用力反作用力无主从之分、先后之分、同时产生、同时消失。b)作用力、反作用力总是作用在不同的物体上，不会抵消。c)作用力、反作用力是同性质的力.意义：说明了力的起源是物体的相互作用。即：作用力、反作用力要满足：

等大、反向、共线、同时、同性、作用在不同物体上。

注意a)作用力反作用力无主从之分、先后之分、同时产生、同时消失38二、牛顿定律成立的条件1宏观系统：宏观和微观界限：运动空间尺寸l>>原子尺寸（10－10m）2低速：v<<c（3.0x108m/s）3惯性参照系：凡是牛顿定律适用的参照系，与惯性系作匀速直线运动的，也称为惯性参照系。二、牛顿定律成立的条件1宏观系统：宏观和微观界限：2低速391万有引力重力引力常量3摩擦力2弹性力一般情况

（压力，张力，弹簧弹性力等）弹簧弹性力滑动摩擦力静摩擦力

三、几种常见的力1万有引力重力引力常量3摩擦力2弹性力一般情况40

四种基本相互作用＊以距源处强相互作用的力强度为1力的种类相互作用的物体力的强度力程万有引力一切质点无限远弱力大多数粒子小于电磁力电荷无限远强力核子、介子等＊四种基本相互作用＊以距源41温伯格萨拉姆格拉肖弱相互作用电磁相互作用电弱相互作用理论三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖

.鲁比亚,范德米尔实验证明电弱相互作用，1984年获诺贝尔奖

.电弱相互作用强相互作用万有引力作用“大统一”（尚待实现）温伯格弱相互作用电弱相互三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖42四、牛顿定律的应举例研究对象的加速度研究对象研究对象所受合外力1）依题意确定研究对象----确定研究问题的范围；2）选取坐标---确定参照系；4）列方程式求解；5）分析讨论结果。3）对研究对象进行受力分析（隔离物体、画受力图。）；解题步骤四、牛顿定律的应举例研究对象的加速度研究对象研究对象所受合外43（1）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轴间的摩擦力均不计.且.求重物释放后，物体的加速度和绳的张力.解以地面为参考系画受力图、选取坐标如图例1阿特伍德机（1）如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦44（2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度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.解以地面为参考系设两物体相对于地面的加速度分别为，且相对电梯的加速度为（2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度相对45解

例2

如图长为的轻绳，一端系质量为的小球,另一端系于定点，时小球位于最低位置，并具有水平速度，求小球在任意位置的速率及绳的张力.

解例2如图长为的轻绳，一端系质量为的小46解取坐标如图令例3一质量

，半径的球体在水中静止释放沉入水底.已知阻力,为粘滞系数，

求.

为浮力解取坐标如图令例3一质量，半径47（极限速度）当时一般认为（极限速度）当时一般认为48若球体在水面上是具有竖直向下的速率，且在水中的重力与浮力相等，即.则球体在水中仅受阻力的作用若球体在水面上是具有竖直向下的速率49SI制：基本单位米、千克、秒、安培

[

M].[

T].[I].

[L]导出单位：通过物理定理等导出的单位如米/秒、牛顿m.Kg.S.A.

1、国际单位制§

1.6力学的单位制和量纲SI制：基本单位米、千克、秒、安培[M].[T].50

1m

是光在真空中在（1/299792458s）内所经过的距离.力学的基本单位

1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制.

1s

是铯的一种同位素133CS原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍.

“千克标准原器”

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.物理量单位名称符号长度米质量千克时间秒1m是光在真空中在（1/299792458s）内512、量纲：表示一个物理量是由哪些基本单位组成的式子.量纲通常是用方括号表示，如：

[a]=[长度]/[时间2]=LT-2[p]=[质量]·[速度]=MLT-1[v]=[长度]/[时间]=LT-1基本量量纲：长度[L]质量[M]时间[T]

2、量纲：表示一个物理量是由哪些基本单位组成的式子.量纲523、量纲的用途：MLT-1=MLT-1一个等式相等应满足：量纲相同、数值相等、量性相同（1）检验公式（2）确定比例系数量纲：单位：m3/kg.s23、量纲的用途：MLT-1=MLT-1一个等式相等应满足53θθRt=0m

[例]一小钢球，从静止开①mgmcosN=2θRvmgN解：mgmsindtdvθ=②τn下滑。始自光滑圆柱形轨道的顶点求：小球脱轨时的角度θ。θθRt=0m[例]一小钢球，从静止开①mgmcos54sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=2③vθsind=Rgθθ00dvvvòòθθRt=0mmgNτnmgmsindtdvθ=②①mgmcosN=2θRv由式②ddv=θRv__________________sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=55脱轨条