大学物理2-4 牛顿定律的应用举例ppt课件

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大学物理第二章牛顿定律课件

大学物理第二章牛顿定律课件

Fc 2m v
强热带风暴旋涡 34
傅科摆摆面的旋转
傅 科摆 :1851 年傅科在巴 黎(北半球)的一个大厅 里悬挂摆长67米的摆。发 现摆动平面每小时沿顺时 针方向转过1115’角度。

西

南 35
第二章 牛顿定律 总结
• 概念:惯性系,力,动量,力的叠加原理 ,非惯性系,惯性力
• 牛顿第二定律解题:认物体,看运动,查 受力,列方程。
2-1牛顿定律
1.牛顿第一定律(惯性定律)
任何物体都将保持静止或匀速直线运动的状态直到
外力迫使它改变这种状态为止。
数学形式:
v 恒矢量
, F 0
惯性: 任何物体保持其运动状态不变的性质。
惯性参考系: 在惯性参考系中,任何不受外力作用的 物体保持静止或匀速直线运动。
第一定律 定义了“惯性”和“惯性参考系”的概念 。
2. 电磁力
电磁力为带电体之间的作用力,磁力和电力都是电磁 力的一种表现。库仑定律给出两个相距 r远的静止的带 电量为q1和q2的点电荷之间的作用力f
f
kq1q2 r2
比例系数 k = 9109 Nm2/C2
静电力与引力比较: 两个相邻的质子之间的静电力是万有引力的1036倍。
电荷之间的电磁力以光子作为传递媒介。
dv k
dx
m
f xv
0
x
dx m dv
k
xmax dx m
0
dv
0
k v0
m xmax k v0
即初例速F2为r 设v空0k、v气抛,对射k抛角为体为比的例阻系.力数求与抛.抛体抛体运体的动的速的质度轨量成迹为正方比m程,.、
解 取如图所示的 Oxy 平面坐标系

大学物理 牛顿定律的应用举例

大学物理 牛顿定律的应用举例
解:以物体A为对象; 分析受力: 竖直方向:重力与支持力平衡 水平方向:壁的压力和摩擦力 列写方程: dv N mat m f (1)
dt
m
N
v
v2 N man m R
(2)
23
2-4 牛顿定律的应用举例 代(2)入(1)式 分离变量 两边积分, 得 整理为
v dv R dt dv 2 dt v R dv t v v0 v 2 R 0 dt 1 1 t v v0 R v0 v 1 v0 t R
F cos f 0 F sin N Mg 0 f N Mg F cos sin
27
2-4 牛顿定律的应用举例
dF Mg( sin cos ) 0 2 d (cos sin )

tg 0.6,
vdv H 0 dy v k g mv kv0 m m 2 v0 ( ) g ln( 1) k k mg
H 0
0
分离变量后积分,得
19
2-4 牛顿定律的应用举例 例:长 L 为的梯子斜靠在光滑的墙上高 H 的地方,
梯子和地面间的静摩擦系数为 , 若梯子的重量
可以忽略,试问人爬到离地面多高的地方梯子就会 滑倒下来. 解:当人爬到离地面 X高处时梯子刚要滑倒.此时 梯子与地面间为最大静摩擦,仍处于平衡状态.(不 稳定的)
g
2
dv gt a 2 dt v0 g 2 t 2
与速度同向
an g a
2
v0 g v0 g 2 t 2
2
16
与切向加速度垂直
2-4 牛顿定律的应用举例 例6:一质点从坐标原点出发沿x轴作直线运动,初速度 为v0 ,它受到一阻力-av2作用,试求:v = v (t ), x = x (t ) 解:

牛顿运动定律的应用(经典课件).ppt

牛顿运动定律的应用(经典课件).ppt

核心:牛顿第二定律
F=ma
# 把物体的受力和物体的运动情况有机 地结合起来了 # 因此它就成了联系力和运动的纽带

F=ma
运动
# 综合运用牛顿定律就可以来解决一些生活 中的实际问题。
解 题 步 骤
一般步骤: (1)确定研究对象; (2)进行受力及状态分析; (3)取正方向,求合力,列方程; (4)统一单位,解方程; (5)检验结果.
图象问题 15.(12分)放在水平地面上的一物块,受到方向不 变的水平推力F的作用,力F的大小与时间t的关系和物 块速度 v 与时间 t 的关系如图所示 . 取重力加速度 g=10 m/s2.试利用两图线求: (1)物块在运动过程中受到滑动摩擦力大小; (2)物块在3~6s的加速度大小; (3)物块与地面间的动摩擦因数. 解:(1)由v-t 图象可知,物块在6~9s内做匀速运动, 由F-t图象知,6~9s的推力F3=4N
1 2 x v0t at 2
V0=0
t=10s
G
= 1/2 × 0.5 ×102 = 25m
2.已知物体的运动情况,要求推断物体的受力情况

处理方法:已知物体的运动情况,由运动学公式求出 加速度,再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的 合外力,由此推断物体受力情况.
第二类问题:
已知物体的运动情况求受力
F/N v/(ms-1 )
6 3 3 6 9
故Ff=F3=4N

6 4 2 0
t/s
0
t/s
3
6
9
(2)由v-t 图象可知,3~6s内做匀加速运动, v t v0 由 a ② t
得 a=2 m/s2

(3)在3~6s内,由牛顿第二定律有:

2-4牛顿定律的应用举例18784 共22页

2-4牛顿定律的应用举例18784 共22页

2 – 4 牛顿定律应用举例
物理学教程 (第二版)
l l
m
m
arccosg2l
越大, 也越大
利用此原理,可制成蒸汽机的调速器(如图所示).
第二章 牛顿定律
2 – 4 牛顿定律应用举例
习题:
2-13
作业
物理学教程 (第二版)
第二章 牛顿定律
谢谢
2 – 4 牛顿定律应用举例
物理学教程 (第二版)
例1 阿特伍德机
(1)如图所示滑轮和绳子的质量均不计,
滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦
力均不计.且 m1 m2 . 求重物释放后,物
体的加速度和绳的张力.
m1 m2
解 以地面为参考系 画受力图、选取坐标如图
m 1gFTm 1a
FT
0
aFT
y
m 2gF Tm 2a
a m1 m2 g m1 m2
FT
2m1m2 m1 m2
g
a P1
y
P2 0
第二章 牛顿定律
2 – 4 牛顿定律应用举例
物理学教程 (第二版)
(2)求物体的运动方程.
解 对m1
a dv
dvadt
a m1 m2 g m1 m2
dt
dvm1 m2 gdt
m1 m2
v
设运动员受阻力 Ff 12b水Av2
解:1)运动员自由落体入水,速度
FFf
v0
2gh14.0m/s
2) 水 人 , F P 0
所受阻力:
Ff
1bAv2
2
第二章 牛顿定律
P
2 – 4 牛顿定律应用举例
物理学教程 (第二版)
所受阻力: Ff 12b水Av2 v0 14.0m/s

大学物理牛顿运动定律课件

大学物理牛顿运动定律课件
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汇报人:PPT
CONTENTS
添加目录标题动定律 的应用
牛顿运动定律 的推导与证明
牛顿运动定律 的实验验证
PART ONE
PART TWO
牛顿运动定律是物理学的基础之一,广泛应用于工程、机械、电子等领域
为学生未来的学习和研究打 下坚实的基础
大学生 物理专业学生 理工科专业学生 对物理感兴趣的人
内容全面:涵盖牛顿运动定律的所 有知识点
互动性强:设有问答环节,增强学 习效果
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
深入浅出:通过实例和图表讲解, 易于理解
实用性强:结合实际应用,提高学 习兴趣和效果
PART THREE
量子力学的基本原理:波粒二象性、测不准原理等
量子力学对经典力学的挑战:量子纠缠、超光速现象等
量子力学与经典力学的矛盾:量子力学无法解释经典力学的现象
量子力学对牛顿运动定律的影响:量子力学的发展使得牛顿运动定律在某些情况下不再 适用
混沌理论:一种描述复杂系统的数学理论
牛顿运动定律的局限性:无法解释复杂系统的行为
牛顿第二定律的定义:物体受到的力与其质量成正比,与加速度成反比 实验验证:通过实验观察物体的运动状态,验证牛顿第二定律的正确性 数学推导:通过数学公式推导出牛顿第二定律的数学表达式 应用实例:列举一些实际生活中的应用实例,如汽车加速、火箭发射等
牛顿第三定律的定义:两个物体之间 的作用力和反作用力总是大小相等、 方向相反、作用在同一条直线上。
实验目的:验证牛 顿运动定律
实验方法:使用实 验仪器进行测量
实验结果:数据符 合牛顿运动定律

牛顿运动定律的应用ppt课件

牛顿运动定律的应用ppt课件
➋应用牛顿运动定律时的注意事项
A.若物体做直线运动,一般将力沿运动方向和垂直于运动
方向进行分解;若求加速度,一般要沿加速度方向分解力
;若求某一个力,可沿该力的方向分解加速度。
B.物体的受力情况与运动状态有关,所以受力分析和运动
分析往往同时考虑,交叉进行,作受力分析图时,把所受
的外力画到物体上的同时,速度和加速度的方向也可以标
在图中。
从运动情况求受力情况
解题的一般步骤
“等时圆模型"
适用条件:弦是光滑的,且物体自弦的顶端由静止释放.
➊各弦交点为最低点:
A.xAD = 2Rsinα
B.mgsinα = ma
C.xAD =
2
at

联立ABC解得t =2


结论:运动时间与倾角无关,即沿各弦运动时间相同。
➋各弦交点为最高点时,结论同上。
0.3m
块从左侧到达右侧,则铁箱的长度是多少?
PART THREE
重难点理解
重难点1:连接体问题
连接体及其特点
两个或两个以上物体相互连接参与运动的系统称为连接体。
各物体通过绳、杆、弹簧相连,或多个物体直接叠放。 连
接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度).常见情形如下

重难点1:连接体问题
处理连接体问题的常用方法
PART ONE
从受力情况
求运动情况
从受力情况求运动情况
基本思路
分析物体的受力情况,求出物体所受的合外力,由牛顿
第二定律求出物体的加速度; 再由运动学公式及物体运
动的初始条件确定物体的运动情况.流程图如下:
由受力情况
求合外力
由牛顿第二
定律求加速度

2-4牛顿定律的应用举例-PPT精品文档

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第二章 牛顿定律
13
物理学
2-4 牛顿定律的应用举例
G F' mdv dt
o F’变化
G 不变 x
第二章 牛顿定律
14
物理学
2-4 牛顿定律的应用举例
非惯性系——相对惯性系作加速运动的 参照系
例:加速小车上的小球。
车上观察者:
a
F = 0 ,a = 0
地面观察者: F=0, a=0
第二章 牛顿定律
为粘滞系数,求 v (t ) .

FB 浮力
FB
Fr
解 取坐标如图
m g F B6πrvma
v

令 F 0 m F g B ; b 6 π ηry P
F0
bv
mdv dt
第二章 牛顿定律
7
物理学
2-4 牛顿定律的应用举例
F0
bv
mdv dt
dvb(vF0) dt m b
2. 真实力既有受力物体也有施力物体, 而惯性力只有受力物体而无施力物体。
第二章 牛顿定律
17
物理学 惯性力离心力
2-4 牛顿定律的应用举例
在转动参考系中,对牛顿第二定律进行推广。
如图所示系统:
在地球上观察,小球加速运动; 在转盘上观察,小球静止。而小 球受力情况完全一样,这样出现 两个运动规律,产生矛盾。
v v L (1 0 .0) 5 0 .9v L 5
F0
v
一般认为 t≥3m b, v vLb
o
t
第二章 牛顿定律
9
物理学
2-4 牛顿定律的应用举例
若球体在水面上具有竖
直向下的速率v 0 ,且在水中

大学物理2-4 牛顿定律的应用举例

大学物理2-4 牛顿定律的应用举例

2 – 4
牛顿运动定律的应用举例
第二章 牛顿定律
小练习质量分别为m和M的滑块A和B,叠放在光滑水 平面上,如图.A、B间的静摩擦系为μs,滑动摩擦系数 为μk,系统原先处于静止状态.今将水平力F作用于上 B,要使A、B间不发生相对滑动,应有( C )
(A) F s mg (C) F s (m M ) g
a

2 – 4
牛顿运动定律的应用举例
第二章 牛顿定律 T N mg
(1)根据牛顿第二定律,得
Tsin +Ncos -mg=0 Tcos -Nsin =ma Tsin +Ncos =mg
(1)
a

Tcos -Nsin =ma (2) 解得 T=mgsin +macos N=mgcos -masin
o

v 2 FT sin man m m r r
2
FT P ma
l FT
A
FT cos P 0
r l sin
FT m l
2
r o P et v
en
2 – 4
牛顿运动定律的应用举例
第二章 牛顿定律
l
mg g cos 2 2 m l l
y
v0
P
v
v
t
v v0e
( b / m) t
o
2 – 4
牛顿运动定律的应用举例
第二章 牛顿定律
例7:将质量为10kg的小球挂在倾角=300的光滑斜面上 (如图)。 (1)当斜面以加速度a=g/3,沿如图所示方向运动时, 求绳中的张力及小球对斜面的正压力。 (2)当斜面的加速度至少为多大时,小球对斜面 的正压力为零? 解: 小球与斜面无相对运动,故小球保持 原位,并与斜面一起作同样的运动 小球受绳的张力T,斜面的支持 力N和重力mg的作用,分析如图。

大学物理——牛顿运动定律及其应用PPT课件

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N sin q M a0
a(M Mm ms)sini2nqqg
方向:沿斜面向下
a02(M msm ins2qin2q)g 方向:沿 x 轴负向
精选
13
axaco q sa0 a(M Mm ms)sini2nqqg
ay asinq
a0 2(M msm ins2qin2q)g
Msin2q ax 2(Mmsin2q)g
Fma
牛顿第二定律的更准确表示:
F dpd(mv) dt dt
这种表示无论是高速( m可变)还是低速运动都正确.
低速时质量不变 F dm v mdv m a
d 精选 t
dt
3
同时受几个外力作用
F i m a
注意: 上式的瞬时性 矢量性
直角坐标系
自然坐标系
分量形式
Fix max
i
Fiy m ay
(2) 力的强度:地面上相隔1 m 的人 10-7 N
(3) 力程 —— 无限远
二、 重力
P mg 方向竖直向下
地球附近的物质所受的地球引力
PG R 2m Em M , g 精g 选G M R 2 E
M:地球质量 R:地球半径
5
三、弹力 作用在相互接触的物体之间,与物体的形变相联
系,是一种弹性恢复力。
ay (M Mm m)ssiin2n2qqg
a 2 (M M sm is2 qn i2qn )g i ( (M M m m )ssi2 i2 qn qn )g j
精选
14
例.一根不可伸长的轻绳跨过固定在O点的水平光滑细杆, 两端各系一个小球。a球放在地面上,b球被拉到水平位 置,且绳刚好伸直。从这时开始将b球自静止释放。设 两球质量相同。
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例1 阿特伍德机
(1)如图所示滑轮和绳子的质量均
不计,滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与
轴间的摩擦力均不计.且 m1 m2. 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
m1 m2
画受力图、选取坐标如图
m 1gFTm 1a
FT
0
aFT
m2gFTm2a
a m1 m2 g m1 m2
FT
2m1m2 m1. m2
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
小练习质量分别为m和M的滑块A和B,叠放在光滑水
平面上,如图.A、B间的静摩擦系为μs,滑动摩擦系数 为μk,系统原先处于静止状态.今将水平力F作用于上 B,要使A、B间不发生相对滑动,应有( C )
(A )Fsm g (B)Fs(1m/M )m g (C)Fs(mM )g (D )Fkm gmM M
g
a
P1 y
P2
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
例2 设有一质量为m=2500kg的汽车,在平直的高速 公路上以每小时120km的速度行驶。若欲使汽车平稳地
停下来,驾驶员启动刹车装置,刹车阻力是随时间线性
增加的,即 Ff bt,其中b=3500N.s。试问此车经过多
长时间才停下来。
例3 高台跳水游泳池水的深度,为保证跳水运动
员从10m高台跳入游泳池中的安全,规范要求水深必须
在4.50~ 5.00m之间。为什么要做这样的规定呢?设
运动员在水中所受浮力与重力近似相等,所受阻
力 Fr bAv2/2 ,其中b为水的阻力系数,b=0.50,水的
密度 1.0103kg/m3,取A=0.08m2 。运动员到达池底的
解:已根据知牛,顿v0第二1260定01律60000,得33.3(am/s)F以m f 汽车运mb 动t 方向为轴正向
根据定义, a d v dt

dv bt dt m
0
dv
t b t
dt
v0 0m
得 t (2v0 m)1 2 6.9s
.
b
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
(书P.44 2-1)如图所示,质量为m的物体用平行于斜面的细
线连接并置于光滑的斜面上,若斜面向左方作加速运动,当
物体刚脱离斜面时 ,它的加速度的大小为( D )
(A)gsin (B)gcos
m
(C)gtan (D)gctan
r
(书P.44 2-2)用水平力 F N r 把一个物体压着靠在粗糙的
侧向打滑,汽车在该处的行使速率( C)
(A)不得小于 g R (C)不得大于 g R
(B)必须等于 g R (D)还应由汽车的质量m决定
(书P.45 2-4)一 物体沿固定圆弧形光滑轨道由静止下 滑,在下滑过程中,则( B )
(A)它的加速度方向永远指向圆心,其速率保持不变; (B)它受到的轨道的作用力的大小不断增加; (C)它受到的合外力大小变化,方向永远指向圆心; (D)它受到的合外力大小不变,其速率不断增加.
安全速度 v2.0m/s 。
解: 运动员的运动过程先是自由落体
到达水面时的速度 v0 2gh 14.0(m/s)
FBFr 0
落入水中后,运动员作ห้องสมุดไป่ตู้速运动
建立坐标系: 取水面为坐标原点,向下为y轴正方向
.
y
P
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
令 kbA/2 则 Fr kv2
根据牛顿第二定律,得 m dv k v2
竖直墙面r 上保持静止.当 F N 逐渐增大时,物体所受的静
摩擦力 F f 的大小( A )
(A)不为r 零,但保持不变;
(B)随 F N 成正r 比地增大;
(C)开始随 F N 增大,达到某一最大值后,就保持不变;
(D)无法确定.
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
(书P.45 2-3)一段路面水平公路,转弯处轨道半径为R,汽 车轮胎与路面间的摩擦因数为μ,要使汽车不至于发生
cos
mg
m 2l
g 2l
arccosg2l
越大, 也越大
利用此原理,可制成蒸 汽机的调速器(如图所示).
.
l
ro
l l
m
m
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
例5 如图长为 l 的轻绳,一端系质量为 m的小球,
另有一水端平系速于度定v0点,o求,小t球在0任时意小位球置位的于速最率低及位绳置的,张并力具.
Fr 0
dt
由于 dy vdt 两边积分,
上式可写成 dv k dy
v dvk
v
y
dy
m
v v0 m 0
y

y m ln v0
kv
若该运动员的质量为m=50kg, 安全速度 v2.0m/s
将各物理量代入,得
y4.86m
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
例4 如图所示(圆锥摆),长为 l的细绳一端固 定在天花板上,另一端悬挂质量为 m的小球,小球经
v v0 22lg(co s1)
FTm(vl022g3gcos)
oFT en
v0
v
et
mg
F Tmcgo sm v2/l
m gs in mdv
dt
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例
作业:P.45 2-7, 2-8, 2-13
第二章 牛顿定律
预习:第三章 3-1质点和质点系的动量定理 3-2动量守恒定律
解 F Tmcgo smna
msginmta
F Tmcgo sm v2/l
m gs in mdv
dt d v dv d v d v
oFT en
v0
v
metg
d t d dt l d
v
gsin v dv
v d v g lsind
v0
0
l d
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
o 推动后,在水平面内绕通过圆心 的铅直轴作角速度
为 的匀速率圆周运动 . 问绳和铅直方向所成的角
度 为多少?空气阻力不计.
解 F TP m a
FTsinmnam
v2 r
mr2
FTco sP0
rlsin FT m2l
FT
A
Pet
l
ern o
v
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
解题的基本思路: 1)确定研究对象进行受力分析;
(隔离物体,画受力图) 2)取坐标系; 3)列方程(一般用分量式); 4)利用其它的约束条件列补充方程; 5)先用文字符号求解,后带入数据计算结果.
.
2 – 4 牛顿运动定律的应用举例 第二章 牛顿定律
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