《牛顿第二运动定律》牛顿运动定律PPT
第2章 牛顿运动定律
分离变量求定积分,并考虑到初始条件:t=0时v=v0,则有
v dv t μ
dt
v v0
2
0R
即
v
1
v0
v0t
R
将上式对时间积分,并利用初始条件t=0时,s=0得
s
R μ
ln 1
μ R
v0t
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例题2-2 一条长为l质量均匀分布的细链条AB,挂在半径 可忽略的光滑钉子上,开始时处于静止状态。已知BC段 长为L(l/2<L<2l/3),释放后链条做加速运动,如图所示。 试求BC=2l/3时,链条的加速度和速度。
a0
a0
mg
T -ma0
mg
讨论一种非惯性系,做直线运动的加速参考系,在以恒定
加速度 沿a直0 线前进的车厢中,用绳子悬挂一物体。在地面
上的惯性参考系中观察,牛顿运动定律成立。 在车厢中的参考系(非惯性系)内观察,虽然物体所受张
f μN
µ为滑动摩擦系数,它与接触面的材料和表面状态(如 粗糙程度、干湿程度等)有关;其数值可查有关手册。
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2.2.2 力学中常见的几种力
3、摩擦力。
当两个相互接触的物体虽未发生相对运动,但沿接触面有 相对运动的趋势时,在接触面间产生的摩擦力为静摩擦力。 静摩擦力的大小可以发生变化。
如图所示,用一水平力F推一放置在粗糙水平面上的木箱,
解:取被抛物体为研究对象,物体运动过程
中只受万有引力作用。取地球为参考系,垂 直地面向上为正方向。物体运动的初始条件
v0
是:t=0时,r0=R,速度是v0。略去地球的公 转与自转的影响,则物体在离地心r处的万有
m
引力F与地面处的重力P之间的关系为
大学物理学(第二版)课件:牛顿定律
d 2
(
FT
dFT
)
sin
d 2
FT FT
cos d 2
sin d 2
Ff FN
0 0
Ff
FN
O
sin d d ,cos d 1
22
2
1 2
dFT
FTd
FN
dF FTA
T
d
F FTB
T
0
FTB FTAe
FTB / FTA e
若μ=0.25
θ
FTB/FTA
π
0.46
2π 0.21
(2)牛顿第一定律指出了物体具有惯性. 物体在不受外力作用时,将保持静止状态或匀速直线运动
状态.可见,物体保持原来运动状态不变的特性,是物体固有 的,这种特性称为物体的惯性(inertia).因此牛顿第一定律又 称为惯性定律. (3)定义了一种特殊的参考系——惯性系.
一个不受力作用的物体或处于 受力平衡状态下的物体,将保持其静 止或匀速直线运动的状态不变.这样 的参考系叫惯性参考系.
* 以距源 10-15m 处强相互作用的力强度为 1
2.3 牛顿定律的应用
2.3.1 动力学问题分类 1.已知物体受力,求物体的运动状态; 2.已知物体的运动状态,求物体所受的力. 2.3.2 解题步骤(隔离体法)
• 选择研究对象(隔离物体); • 查看运动情况; • 进行受力分析(画受力图:画重力,找接触,不遗漏勿妄加) • 建立坐标系(惯性参考系),选取正方向; • 对各个隔离体列出牛顿运动方程(分量式); • 利用其他的约束条件列补充方程; • 解方程,并对结果进行分析和讨论.
力,与此同时,绳的内部各段之间也有相互的弹性力作用,这
种弹性力称为张力.
2牛顿运动定律
第二章 牛顿运动定律(Newton’s Laws of Motion )§1 牛顿运动定律▲第一定律(惯性定律)(First law ,Inertia law ): 任何物体都保持静止或作匀速直线运动的状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
⎩⎨⎧概念定性给出了力与惯性的定义了“惯性系” 惯性系(inertial frame ):牛顿第一定律成立的参考系。
力是改变物体运动状态的原因,而并非维持物体运动状态的原因。
▲第二定律(Second lawF ρ:物体所受的合外力。
m :质量(mass ),它是物体惯性大小的量度,也称惯性质量(inertial mass )。
若m = const. ,则有:a m F ρρ= a ρ:物体的加速度。
第一定律▲第三定律(Third Law ):2112F F ρρ-=说明:1.牛顿定律只适用于惯性系;2.牛顿定律是对质点而言的,而一般物体可认为是质点的集合,故牛顿定律具有普遍意义。
Δ§2 SI 单位和量纲(书第二章第2节)Δ§3 技术中常见的几种力(书第二章第3节)Δ§4基本自然力(书第二章第4节)m 1 m 2 F 12 F 21§5 牛顿定律应用举例书第二章第2节的各个例题一定要认真看,下面再补充一例,同时说明作题要求。
已知:桶绕z轴转动,ω= const.水对桶静止。
求:水面形状(z - r关系)解:▲选对象:任选表面上一小块水为隔离体m ;▲看运动:m作匀速率圆周运动raρρ2ω-=;▲查受力:受力gmρ及Nρ,水面⊥Nρ(∵稳定时m受周围水及空气的切向合力为零);▲列方程:⎩⎨⎧-=-=-)2(sin)1(cos2rmNrmgNzωθθ向:向:θtg为z(r)曲线的斜率,由导数关系知:rzddtg=θ(3)由(1)(2)(3)得:rgrz2ddtgωθ==分离变量: r r gz d d 2ω= 积分: ⎰⎰=zz rr r g z 002d d ω得: 0222z r g z +=ω(旋转抛物面) 若已知不旋转时水深为h ,桶半径为R ,则由旋转前后水的体积不变,有: ⎰=⋅R h R r r z 02d 2ππ⎰=+Rh R r r z r g 02022d 2)2(ππω 得 g R h z 4220ω-=▲验结果: 0222z r g z +=ω ·单位:[2ω]=1/s 2 ,[r ]=m ,[g ]=m/s 2][m m/sm )/s 1(]2[2222z g ==⋅=ω,正确。
第二章-牛顿运动定律
Fi 0
( 静力学基本方程 )
二. 牛顿第二定律
某时刻质点动量对时间的变化率正比与该时刻作用在质点上
所有力的合力。
Fi
d(mv) dt
Fi
k
d(mv) dt
取适当的单位,使 k =1 ,则有
Fi
d(mv) dt
dmv dt
m
dv dt
当物体的质量不随时间变化时
Fi
m
dv dt
ma
• 直角坐标系下为
例 一柔软绳长 l ,线密度 ρ,一端着地开始自由下落.
求 下落到任意长度 y 时刻,给地面的压力为多少?
解 在竖直向上方向建坐标,地面为原点(如图).
取整个绳为研究对象 设压力为 N
N gl dp p p yv
y
dt
N gl d( yv) dy v gt
dt dt
y
l
d( yv) dyv dv y v 2 yg dt dt dt
• 同时性 —— 相互作用之间是相互依存,同生同灭。
讨论
第三定律是关于力的定律,它适用于接触力。对于非接触的 两个物体间的相互作用力,由于其相互作用以有限速度传播, 存在延迟效应。
§2.2 力学中常见的几种力
一. 万有引力
质量为 m1、m2 ,相距为 r 的 两质点间的万有引力大小为
m1
F12
r r0
l
λΔ lg
T (l)
T
N
f2
四. 摩擦力
1. 静摩擦力 当两相互接触的物体彼此之间保持相对静止,且沿接触面有 相对运动趋势时,在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋 势的力,称为静摩擦力。
说明
静摩擦力的大小随引起相对运动趋势的外力而变化。最大 静摩擦力为 fmax=µ0 N ( µ0 为最大静摩擦系数,N 为正压力) 2. 滑动摩擦力 两物体相互接触,并有相对滑动时,在两物体接触处出现 的相互作用的摩擦力,称为滑动摩擦力。
第四章 牛顿运动定律 第3节:牛顿第二定律
牛顿第二定律: 物体的加速度的大小与合外力 成正比.与质量成反比.加速度 方向与合外力方向相同.
假如你是科学家,你能否想个办法把k 消掉?
F
=k
ma
把能够使质量是1 kg的物体产生1 m/s2 的加速度的这么大的力定义为1 N,即 1牛=1千克 ·米/秒2 可见,如果都用国际单位制的单位,在上式 中就可以使k=1
第四章 牛顿运动定律
----第3节 牛顿第二定律
第3节 牛顿第二定律
• 学习目标
• 1、建立牛顿第二定 律;
• 2、理解牛顿第二定
律;
• 3、应用牛顿第二定
律。
• • • •
• 关键术语 1、牛顿第二定律; 2、合外力; 3、受力分析; 4、F合=ma。
实验结论:
1、m一定,加速度a与F的定量关系:
牛顿第二定律的数学表达:
6、一个物体质量为m,放在一个倾角为θ的斜 面上,物体从斜面顶端由静止开始加速下滑 (1)若斜面光滑,求物体的加速度? (2)若斜面粗糙,已知动摩擦因数为μ,求 N 物体的加速度? f θ a
F1 F θ F 2 G
θ
实验结论:
1、m一定,加速度a与F的定量关系:
a F
2、F一定,加速度a与m的定量关系:
a
1 m
(注意:这里的力指的是物体所受的合外力)
归纳:
m一 定 : a F
F一定:a 1 m
a F m
F∝ ma
即:物体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。
F=kma
a的方向? a与F同向。
0.75
a/m· -2 s
0.60
0.45
0.30
0.15
《牛顿第二定律》-完整ppt课件
列几种描述中,正确的是 [
]
• A.接触后,小球作减速运动,加速度的绝对值越来越大 速度越来越小,最后等于零
• B.接触后,小球先做加速运动,后做减速运动,其速度 先增加后减小直到为零
• C.接触后,速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处, 加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处
(2)若在3s末给物体再加上一个大小也是2N,方向水平向左 的拉力F2,则物体的加速度是多大?(0)
(3)3s后物体的加速度为0,那是不是说3s后F1不再产生加速 度了呢?
物体受到几个力的作用时,每 个力各自独立地使物体产生一个 加速度,就像其他力不存在一样, 这个性质叫做力的独立性原理。 物体的加速度等于各个分力分别 产生的加速度的矢量和。
(sin37° =0.6,cos37° =0.8, g=10m/s2 。)
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拓展题:
1.光滑水面上,一物体质量为1kg,初速度为0,从0时刻开始 受到一水平向右的接力F ,F随时间变化图如下,要求作出速 度时间图象。
3 F/N
2
1
0
t/s
1 2 34
v(m/s)
3
2
1
0
1
2 34
t(s)
36
• 2、如图所示,一小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质
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练习二:
质量为1kg 的物体受到两个大小 分别为2N 和4N 的共点力作用。则物 体的加速度大小可能是 A、5m/s2 B、3m/s2 C、2m/s2
D答、案2:ABC
17
例1:光滑水平面上有一个物体,质量是2㎏,
受到互成120o角的两个力F1和F2的作用。这
牛顿第二定律及两类基本问题-PPT课件
解析:(1)物体做初速度为零的匀加速直线运动,设其加速度为 a0.
则有
L=
1 2
a0
t02
由牛顿第二定律得 F-Ff=ma0,Ff=μmg
联立以上三式,并代入数据得:μ=0.5. (2)有力作用时,设物体的加速度大小为 a,由牛顿第二定律 得:Fcos 37°-μ(mg-Fsin 37°)=ma
二、动力学两类基本问题
1.由受力情况判断物体的运动情况:处理这类问题 的基本思路是:先求出几个力的合力,由牛顿第二定 律(F 合=ma)求出加速度,再由运动学的有关公式求 出速度或位移.
4
2.由运动情况判断物体的受力情况:处理这类问题的 基本思路是:已知加速度或根据运动规律求出加速度, 再由牛顿第二定律求出合力,从而确定未知力.
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(3)选取正方向或建立坐标系.通常以加速 度的方向为正方向或以加速度方向为某一 坐标轴的正方向. (4)求合力 F 合. (5)根据牛顿第二定律 F 合=ma 列方程求解, 必要时还要对结果进行讨论.
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【例 3】(2013 菏泽模拟) 如图,质量 m=2 kg 的物体 静止于水平地面的 A 处,A、B 间距 L=20 m.用大小为 30 N,沿水平方向的外力拉此 物体,经 t0=2 s 拉至 B 处.(已知 cos 37°=0.8,sin 37°=0.6, 取 g=10 m/s2). (1)求物体与地面间的动摩擦因数μ; (2)用大小为 30 N,与水平方向成 37°的力斜向上拉此物体, 使物体从 A 处由静止开始运动并能到达 B 处,求该力作用的最 短时间 t.
木块 2 根据牛顿第二定律可得(m+M)g=Ma2,即
mM
a2=
g,因此选项 C 正确,选项 A、B、D 错误.
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第5章 牛顿运动定律
[思路点拨] 加速度的变化要看所受合外力的变化,而速度的变 出物体 A 运动过程中的平衡位置,然后再分析平衡位置左右两 侧各物理量的变化情况.
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第5章 牛顿运动定律
[解析] 力 F 作用在 A 上的开始阶段,弹簧弹力 kx 较小,合力 与速度方向同向,物体速度增大,而合力(F-kx)随 x 增大而减 小,加速度也减小,当 F=kx 以后,随物体 A 向左运动,弹力 kx 大于 F,合力方向与速度反向,速度减小,而加速度 a 随 x 的增大而增大.综上所述,只有 C 正确. [答案] C
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第5章 牛顿运动定律
二、国际单位制 1.国际单位 (1)基本单位:在力学中有__米__(m__)___ (长度单位)、_千__克__(_k_g_)_ (质 量单位)、____秒__(_s)__ (时间单位). (2)导出单位:在力学中利用___物__理__公__式____从三个基本单位导出 的其他单位.
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第5章 牛顿运动定律
2.意义与作用:用公式计算的时候,所列的等式中就__不__必_____ 一一写出每个物理量的单位,只要在计算结果的____数__据___后面 写出待求量的单位即可.
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第5章 牛顿运动定律
思维辨析 (1)牛顿第二运动定律可以理解为物体的质量与物体的加速度成 反比,与合外力成正比.( × ) (2)牛顿第二运动定律表明,物体受到的合外力与物体的加速度 成正比,加速度越大,合外力就越大.( × ) (3)牛顿第二运动定律的关系式是矢量关系式,加速度的方向由 合外力的方向决定.( √ )
作用在物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际 独立性
加速度是这些加速度的矢量和
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第5章 牛顿运动定律
关键能力 1 对公式 F=ma 的理解 (多选)下列对牛顿第二运动定律的表达式 F=ma 及其变
形公式的理解,正确的是( ) A.由 F=ma 可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与 物体的加速度成反比 B.由 m=Fa可知,物体的质量与其所受合力成正比,与其运动 的加速度成反比
性质
理解
力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为 0, 因果性
物体就具有加速度
F=ma 是一个矢量式.物体的加速度方向由它受的合 矢量性
力方向决定,且总与合力的方向相同
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第5章 牛顿运动定律
性质
理解
加速度与合外力是瞬时对应关系,同时产生,同时变 瞬时性
化,同时消失
同体性 F=ma 中 F、m、a 都是对同一物体而言的
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第5章 牛顿运动定律
(4)在有关力学的分析计算中,只能采用国际单位制,不能采用 其他单位制.( × ) (5)力学单位制中,选为基本单位的物理量有长度、质量和速 度.( × )
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第5章 牛顿运动定律
基础理解 甲、乙两同学对加速度有如下认识,甲说:“由 a=ΔΔvt可知物 体的加速度 a 与Δv 成正比,与Δt 成反比.”乙说:“由 a=mF 知物体的加速度 a 与 F 成正比,与 m 成反比.”你认为哪一种 说法是正确的?
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第5章 牛顿运动定律
[要点提示] 1.立即获得加速度,但速度为零. 2.物体的加速度一定增大,速度不一定增大.
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第5章 牛顿运动定律
【核心深化】 1.合外力与加速度的关系
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2.力与运动的关系
第5章 牛顿运动定律
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第5章 牛顿运动定律
3.牛顿第二运动定律的五个性质
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第5章 牛顿运动定律
提示:乙的说法正确.物体的加速度的大小是由物体所受合力 的大小和物体的质量共同决定的,与速度的变化量及所用时间 无关.其中 a=ΔΔvt描述了加速度的大小,而 a=mF 则揭示了加 速度取决于物体所受合力与物体的质量.
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第5章 牛顿运动定律
对牛顿第二运动定律的理解 问题导引 1.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力,在拉力刚 开始作用的瞬间,物体是否立即获得加速度,是否立即有了速 度? 2.物体的合外力增大,加速度是否一定增大?速度是否一定增 大?
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第5章 牛顿运动定律
关键能力 2 合外力、速度、加速度的关系 如图所示,静止在光滑水平面上的物体 A,一端靠着处
于自然状态的弹簧.现对物体作用一水平 恒力,在弹簧被压缩到最短的这一过程 中,物体的速度和加速度变化的情况是( ) A.速度增大,加速度增大 B.速度增大,加速度减小 C.速度先增大后减小,加速度先减小后增大 D.速度先增大后减小,加速度先增大后减小
一、牛顿第二运动定律及其意义 1.内容:物体加速度的大小与所受_合__外__力____的大小成正比, 与物体的__质__量_____成反比,加速度方向与合外力方向相同. 2.表达式:_F_=__m__a___. 3.单位“牛顿”的定义:使质量为 1 kg 的物体产生 1 m/s2 的加 速度的力规定为 1 N,即 1 N=1__k_g_·__m__/s_2.
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第5章 牛顿运动定律
C.由 a=mF可知,物体的加速度与其所受合力成正比,与其质 量成反比 D.由 m=Fa可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所 受到的合力求出
栏目 导引
第5章 牛顿运动定律
[解析] a=mF是加速度的决定式,a 与 F 成正比,与 m 成反比; F=ma 说明力是产生加速度的原因,但不能说 F 与 m 成正比, 与 a 成反比;m=Fa中 m 与 F、a 皆无关,但可以通过作用在物 体上的力和它的加速度求出 m 的值. [答案] CD
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第5章 牛顿运动定律
关于对牛顿第二运动定律理解的三大误区 (1)误认为先有力,后有加速度:物体的加速度和合外力是同时 产生的,不分先后. (2)误认为质量与力成正比,与加速度成反比:物体的质量 m 是 由自身决定的,与物体所受的合外力和运动的加速度无关. (3)误认为作用力与 m 和 a 都成正比:物体所受合外力的大小是 由物体的受力情况决定的,与物体的质量和加速度无关.
第3节 牛顿第二运动定律
学习目标 1.知道牛顿第二运动定律的内 容、表达式的确切含义. 2.知道国际单位制中力的单位 “牛顿”是怎样定义的. 3.能应用牛顿第二运动定律解 决简单的动力学问题. 4.知道基本单位、导出单位和 单位制,知道力学中的三个基本 单位.
第5章 牛顿运动定律
核心素养形成脉络
第5章 牛顿运动定律