专题三 牛顿运动定律

例1 如图所示,质量为m的人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上减速 运动,a与水平方向的夹角为θ。求人受到的支持力和摩擦力的大小。
解题导引
解析 以人为研究对象,受力分析如图(a)所示,建立如图所示的坐标系,并 将加速度分解为水平方向加速度ax和竖直方向加速度ay,如图(b)所示,则ax= a cos θ,ay=a sin θ。
二、超重和失重的应用 分析此类问题时,要特别注意以下几点: 1.超重、失重不是物体重力增加或减少了,而是物体对水平支持面的压力 或对竖直悬线的拉力变大或变小了,重力的大小是没有变化的,仍为mg。 2.超重、失重与物体的速度无关,只取决于物体的加速度方向。加速度竖 直向上为超重,加速度竖直向下为失重。 3.在完全失重的状态下,由重力产生的一切物理现象都会消失。如单摆停 摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力、水银气压计失效等,但 测力的仪器弹簧测力计是可以使用的,因为弹簧测力计是根据F=kx制成 的,而不是根据重力制成的。
相同点
受力 物体
依赖 关系 力的 效果
力的 性质
作用力与反作用力源自文库
一对平衡力
等大、反向,作用在同一条直线上
作用在两个不同的物体上
作用在同一个物体上
相互依存,不可单独存在
无依赖关系,解除一个,另一个可依然 存在,只是不再平衡
两力作用效果不可抵消,不可叠加, 两力作用效果可相互抵消,可叠加,可
不可求合力
二、惯性 1.定义:一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,我们 把这种性质叫做惯性。 2.惯性大小的量度 (1)④ 质量 是物体惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小 的物体惯性小。 (2)惯性与物体是否受力、受力大小无关,与物体是否运动、怎样运动无 关,与物体所处的地理位置无关,一切有质量的物体都具有惯性。 三、牛顿第二定律 1.内容:物体的加速度的大小跟它受到的合外力成正比,跟它的质量成反比, 加速度的方向跟合外力的方向相同。 4.力的单位:当质量单位为⑤ kg ,加速度单位为⑥ m/s2 时,力的单位
考点清单
考点一 牛顿运动定律
一、牛顿第一定律 1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面 的力迫使它① 改变这种状态 。 2.意义 (1)揭示了物体在不受外力或所受合外力为零时的运动规律。 (2)提出了一切物体都具有惯性,即保持原来运动状态不变的特性。 (3)揭示了力与运动的关系,说明力不是② 维持 物体运动状态的原因, 而是③ 改变 物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。
同向性 正比性 瞬时性
因果性 同一性
知能拓展
拓展一 对牛顿第二定律的深入理解
公式F=ma是矢量式,任一时刻,F与a同向 m一定时,a∝F a与F对应同一时刻,即a为某时刻的加速度时,F为该时刻物体所受的合外力
F是产生a的原因,物体具有加速度是因为物体受到的合外力不为0 有三层意思:①任意时刻,加速度a相对同一惯性系(一般指地面) ②F=ma中,F、m、a对应同一物体或同一系统 ③F=ma中,各量统一使用国际单位制单位
2.表达式:F合=ma。 3.物理意义 反映物体运动的加速度大小、方向与所受合外力的关系。 为N,即1 N=1 kg·m/s2。 5.牛顿第二定律的适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于相对地面静止或匀速直线运动的参考系。 (2)牛顿第二定律只适用于宏观、低速运动的物体。
四、单位制、基本单位、导出单位 单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。 (1)基本量:只要选定几个物理量的单位,就能够利用这几个单位推导出其 他物理量的单位。这些被选定的物理量叫做基本量。 (2)基本单位:基本物理量的单位。力学中的基本量有三个,它们是 ⑦ 质量 、⑧ 长度 、时间;它们的单位是基本单位,分别是kg、m、s。 (3)导出单位:由基本单位根据物理公式推导出来的其他物理量的单位。 五、牛顿第三定律 1.作用力与反作用力 两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条 直线上。 2.一对作用力、反作用力和一对平衡力的区别
求合力,合力为零
一定相同
不一定相同
考点二 牛顿运动定律的应用
一、应用牛顿第二定律解决的两类问题 1.已知物体的受力情况,求解物体的运动情况 解这类题目,一般是应用牛顿运动定律求出物体的⑨ 加速度 ,再根据物 体的初始条件,应用运动学公式,求出物体运动的情况。 2.已知物体的运动情况,求解物体的受力情况 解这类题目,一般是应用运动学公式求出物体的加速度,再应用牛顿第二定 律求出物体所受的合外力,进而求出物体所受的其他外力。
独立性 局限性
①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律 ②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和 ③力、加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律,即Fx=max,Fy=may
①只适用于宏观、低速运动的物体,不适用于微观、高速运动的粒子 ②物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系(惯性系)而言的
例2 如图甲所示,水平长木板上有质量m=1.0 kg的物块,受到随时间t变化 的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力f的大小。重
力加速度g取10 m/s2。下列判断正确的是 ( )
由牛顿第二定律得F静=max,mg-FN=may 求得F静=ma cos θ,FN=m(g-a sin θ)。 答案 m(g-a sin θ) ma cos θ
拓展二 运用图像解答牛顿运动定律问题
1.运用图像解题包括两个方面:①用给定的图像解答问题,②根据题意去作 图,运用图像去解答问题。 2.解题策略 (1)分清图像的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义, 物理图像所反映的物理过程,会分析临界点。 (2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义:图线与横、纵坐标的交 点,图线的转折点,两图线的交点等。 (3)明确能从图像中获得哪些信息:把图像与具体的题意、情景结合起来, 应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式” “图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断。