牛顿运动定律的应用精讲

牛顿运动定律的应用精讲第1页，课件共37页，创作于2023年2月一、动力学的两大基本问题1．已知受力情况，求运动情况．根据牛顿第二定律，已知物体的受力情况，可以求出物体的

；再知道物体的初始条件(初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位置，也就求解了物体的运动情况．2．已知物体的运动情况，求物体的受力情况．加速度第2页，课件共37页，创作于2023年2月根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出

，再根据牛顿第二定律可确定物体受的合外力，从而求出未知的力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数、力的角度等．图3－2－1加速度第3页，课件共37页，创作于2023年2月二、超重和失重1．超重：当物体具有向上的加速度时，物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)

物体的重力．2．失重：当物体具有向下的加速度时，物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)

物体的重力．3．完全失重：物体以加速度a＝

竖直

加速或

减速时(自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时)，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于

的现象．大于小于g向下向上零第4页，课件共37页，创作于2023年2月三、连接体问题1．连接体与隔离体：两个或几个物体相连接组成的物体系统为连接体，如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体．2．外力和内力：如果以物体系统为研究对象，受到的系统之外的物体的作用力是该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力．应用牛顿第二定律列方程不考虑内力，如果把某物体隔离出来作为研究对象，则这些内力将转换为隔离体的外力．第5页，课件共37页，创作于2023年2月3．连接体的处理方法．(1)整体法：连接体中各物体如果有共同的加速度，求加速度可把连接体作为一个

，运用牛顿第二定律列方程求解．(2)隔离法：如果要求连接体间的相互作用力，必须隔离出其中一个物体，对该物体应用牛顿第二定律求解，此方法为隔离法.隔离法解题时要注意判明每一隔离体的运动方向和加速度方向．(3)整体法解题或隔离法解题，一般都选取

为参考系．整体地面第6页，课件共37页，创作于2023年2月1．关于超重和失重，下列说法正确的是(

)A．超重就是物体受的重力增加了B．失重就是物体受的重力减少了C．完全失重就是物体一点重力都不受了D．不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的答案：D第7页，课件共37页，创作于2023年2月2．在围绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中，下述哪些仪器不能使用(

)①天平②弹簧测力计③水银温度计④水银气压计A．①②B．①③C．①④ D．②③解析：绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中，所有物体都处于完全失重状态，工作原理与重力有关的仪器不能使用，水银温度计是根据热胀冷缩制成的，与重力无关，仍能使用；弹簧测力计是根据胡克定律制成的，与重力无关，也能使用．答案：C第8页，课件共37页，创作于2023年2月3．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如图3－2－2所示的图像能正确反映雨滴下落运动情况的是(

)图3－2－2第9页，课件共37页，创作于2023年2月4．如图3－2－3所示，在光滑水平面上有两个质量分别为m1和m2的物体A、B，m1＞m2，A、B间水平连接着一轻质弹簧测力计，若用大小为F的水平力向右拉B，稳定后B的加速度大小为a1，弹簧测力计示数为F1；如果改用大小为F的水平力向左拉A，稳定后A的加速度大小为a2，弹簧测力计示数为F2，则以下关系式正确的是(

)A．a1＝a2，F1＞F2 B．a1＝a2，F1＜F2C．a1＜a2，F1＝F2 D．a1＞a2，F1＞F2图3－2－3第10页，课件共37页，创作于2023年2月解析：整体分析，无论用F拉A，还是拉B，F＝(m1＋m2)a均成立，所以稳定后A的加速度a2和B的加速度a1相等，F拉B

时，对A分析，F1＝m1a，F拉A时，对B

分析，F2＝m2a，因m1＞m2，故F1＞F2，所以选项A正确．答案：A第11页，课件共37页，创作于2023年2月5．一辆质量为1.0×103kg的小汽车正以10m/s的速度行驶，现在让它在12.5m的距离内匀减速地停下来，求所需要的阻力．第12页，课件共37页，创作于2023年2月疑难点一．有的同学说“超重就是物体的重力增加了，失重就是物体的重力减小了”，你认为对吗？请简述．名师在线：超重不是重力增加，失重不是重力减小，完全失重不是重力消失．在超重、失重现象中，重力不变，仅是视重变化．在完全失重状态下，平常重力产生的一切物理现象都不存在．超重与失重现象不是物体的重力有变化，物体的重力不会因物体的运动状态的改变而改变．物体处于超重与失重状态是物体的重力给人的感觉好像是增加或减小了，用弹簧测力计测物体重力时，其读数比物体实际的重力增大或减小了，故称之为超重或失重．第13页，课件共37页，创作于2023年2月疑难点二．运用牛顿运动定律解题常用的思维方法有：假设法、极限法、程序法．请对几种方法的应用做简单说明名师在线：1.假设法．假设法是解物理问题的一种重要思维方法．用假设法解题，一般依题意从某一假设入手，然后运用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出正确答案，这样解题科学严谨、合乎逻辑，而且可以拓宽思路．第14页，课件共37页，创作于2023年2月2．极限法(或称临界条件法)．在物体的运动变化过程中，往往达到某个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态叫临界状态，相应的待求物理量的值叫临界值．利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径，这种方法称为临界条件法．这种方法是将物体的变化过程推至极限——临界状态，抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程进行求解．寻找临界条件，解决临界问题的基本思路：(1)认真审题，详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)．(2)寻找过程中变化的物理量(自变量与因变量)．第15页，课件共37页，创作于2023年2月(3)探索因变量随自变量变化时的变化规律，要特别注意相关物理量的变化情况．(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系．(5)显然分析变化过程，确定因变量随自变量的变化规律，是解决问题的关键．3．程序法．按顺序对题目给出的物体运动过程进行分析的方法简称“程序法”．“程序法”要求我们从读题开始，注意题中能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态，然后对各个过程或各个状态进行分析．第16页，课件共37页，创作于2023年2月图3－2－4第17页，课件共37页，创作于2023年2月解析：设A、B木块的质量都是m，地面动摩擦因数为μ，则A、B整体受地面水平方向的滑动摩擦力为2μmg.A、B整体水平方向受推力F和滑动摩擦力2μmg作用，若加速度为a，则由牛顿定律得F－2μmg＝2ma①以B为研究对象，B水平方向受A的推力FAB和滑动摩擦力μmg作用．得FAB－μmg＝ma②联立①、②式解得FAB＝F，B、D正确．答案：BD第18页，课件共37页，创作于2023年2月图3－2－5第19页，课件共37页，创作于2023年2月第20页，课件共37页，创作于2023年2月题型一动力学的两类基本问题【例1】如图3－2－6所示，物体的质量m＝4kg，与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.2，在倾角为37°、F＝10N的恒力作用下，由静止开始加速运动，当t1＝5s时撤去F，求：(1)物体做加速运动时的加速度a；(2)撤去F后，物体还能滑行多长时间？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)图3－2－6第21页，课件共37页，创作于2023年2月解析：(1)物体在力F作用下做初速度为零的匀加速运动，受力如图3－2－7.水平方向有：Fcos37°－Ff＝ma，竖直方向有：Fsin37°＋FN－mg＝0，Ff＝μFN，由以上各式联立代入数据解得：a＝0.3m/s2.(2)撤去力F后物体在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动v＝at1,0＝v－a′t2，a′＝μg.由以上各式代入数据解得：t2＝0.75s.答案：(1)0.3m/s2

(2)0.75s图3－2－7第22页，课件共37页，创作于2023年2月方法总结：由物体受力情况求解运动情况的一般步骤是：①确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体受力图．②根据力的合成或正交分解求出合外力(大小、方向)(物体受两个以上的力作用时一般用正交分解法)．③据牛顿第二定律列方程，并解出物体的加速度．④结合题给物体运动的初始条件，选择运动学公式求出所需的运动学物理量．第23页，课件共37页，创作于2023年2月创新预测1

如图3－2－8所示，质量M＝10kg的木楔ABC静置于粗糙水平地面上，动摩擦因数μ＝0.02，在木楔的倾角θ＝30°的斜面上，有一质量m＝1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s＝1.4m时，其速度v＝1.4m/s.在此过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．(g取10m/s2)图3－2－8第24页，课件共37页，创作于2023年2月图3－2－9第25页，课件共37页，创作于2023年2月第26页，课件共37页，创作于2023年2月【例2】

某人在以a＝2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1＝75kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝50kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10m/s2)解析：设此人在地面上的最大“举力”是F，那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大“举力”仍为F，以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图3－2－10所示，且物体运动的加速度和升降机相同．图3－2－10第27页，课件共37页，创作于2023年2月第28页，课件共37页，创作于2023年2月方法总结：超重、失重问题的分析，实质上是在竖直方向上应用牛顿第二定律．第29页，课件共37页，创作于2023年2月创新预测2

举重运动员在地面上能举起120kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物，求升降机运动的加速度．若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量为多大的重物？(g取10m/s2)第30页，课件共37页，创作于2023年2月第31页，课件共37页，创作于2023年2月题型三临界问题【例3】如图3－2－11所示，质量m＝1kg的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体质量M＝2kg，斜面与物块的动摩擦因数μ＝0.2，地面光滑，θ＝37°.现对斜面体施加一水平推力F，要使物体m相对斜面静止，力F应为多大？(设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2)图3－2－11第32页，课件共37页，创作于2023年2月解析：(1)设物块处于相对斜面下滑的临界状态(物块恰好不下滑)时推力为F1.此时物块受力如图3－2－12(a)所示．取加速度a1方向为x轴方向，对m有：x轴方向：FNsinθ－μFNcosθ＝ma1，y轴方向：FNcosθ＋μF