D牛顿运动定律的应用

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第三章 D 牛顿运动定律的应用
（ 3 ）哪种运动过程对应超重现象？哪种运动对应失重现象？ 当物体加速上升时，拉力大于 重力，物体处于超重 状态； 当物体减速下降时，拉力 大于重力，物体处于超重 状态。 当物体加速下降时，拉力 小于重力，物体处于失重 状态； 当物体减速上升时，拉力 小于重力，物体处于失重 状态。 【思考】超重或失重状态与物体的速度方向有关吗？ 2 、力学原理分析
刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数 F 变化如下图， 试求这段时间内电梯上升的高度（g取10m/s2）。
解：这是已知力求运动的类型
受力分析→加速度→运动学量
V/m/s
0– 2s：F合=40N
a=1m/s2 s1=2m
（要牢固掌握基本物理量的基本单位和相关物理学关系式，两者结 合运算即可导出）
示例：质量为200g的物体在0.4N的恒力作用下，由静止开始作直线 运动，试求0.1min的内物体的位移。
解： m 200g 0.2kg
t 0.1min 0.1 60s 6s
a F 0.4 m/s2 2m/s2 m 0.2
为什么上面 4 种运动情况对应不同的超重和失重情况？ 由此可见超重或失重状态与物体的速度方向无关， 关键看加速度方向。物体的加速方向向上，物体处于超重状态。
物体的加速方向向下，物体处于失重状态。
【思考分析】长征二号载着神舟六号发射过程中，两位航天员的 超失重情况如何？
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
（阅读 书92页：点击）
物理量
长度
质量
时间
电流
热力学温 度
物质的 量
发光强 度
单位名称 米 千克 秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
单位符号 m kg s A
K
mol Cd
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
表中前三个为力学中的基本单位
（2）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本 物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。
他起跑时产生的水平合力是多少？
解： s 1 at 2
2
∴
a
2s t2
＝98m
/
s2
则 F ma 7098 6860N
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
比较以上3题，分析解题过程有什么不同？请你归纳一下一
般解题的思路，其中最关键的是什么？
v= a t
小结：加速度是力和运动之间的桥梁和纽带。F = ma a 确定研究对象 → 作出受力分析并画示意图→
失重：把物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于自身 重力的现象叫做“失重”。
注意：物体处于超重或失重状态时，其本身重力 并没发 生变化！
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
超重和失重现象的研究
1 、物体做什么运动时会发生超重或失重现象？
（ 1 ）怎样测量重力大小？ 秤上的读数是物体的重力吗？
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
1、物理量的单位与国际单位制 国际单位制是一种通用的统一单位制，1960年以
来国际计量会议以米、千克、秒为基础制定了国际单 位制。国际单位制由基本单位和导出单位组成。
（1）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位 物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个
思考：真的是重力变化了吗？那么，过程中什么量发生了变化？
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
什么叫超重和失重？
3.超重和失重
超重: 通常把物体对支持物的压力或悬挂物的拉力大于 自身重力的现象叫做“超重”。
解释：掌握了惯性定律，在体育运动中合理地利用惯性， 可使肌肉的放松、收缩适时、有节奏，动作更加经济协调， 减少能量消耗，即通常讲的使“巧劲”。如保持一定的速度 比改变速度要容易、省力得多，因此在长距离游泳、赛跑中， 提倡用适宜的较稳定的速度游、跑。在体操中，特别注意动 作的连贯性，尽可能避免频繁地改变运动速度，以减少不必 要的负荷。例如，上举杠铃、单杠及撑杆跳高中的引体向上 动作，如能保持动作的连贯性，则能较容易地完成动作。反 之，动作中途停顿，则会加大动作的难度，甚至会导致动作 的失败。
2、牛顿运动定律的应用
(1)、牛顿第一定律的应用 (2)、牛顿第二定律的应用 (3)、牛顿第三定律的应用
3、斜面问题的解决 方法
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
（3)、牛顿第三定律的应用 设问：你了解在体育运动中需要运用到的牛顿第三定律内容吗？
在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中， 地面给人体的反作用力。
秤上的读数不是物体的重力，秤上的读数是物体对秤的压力N`。
N=G
N = N`
秤上的读数称为“视重”
（ 2 ）怎样判断是否处于超重或失重状态？
当物体加速上升时，有：N一G = ma 得：N = G+ma 即：N>G
物体就处于超重状态。
物体还有什么样的运动加速度向上呢？
减速下降。
同理判断是否处于失重状态 当物体加速下降时，有：G一N = ma 得：N = G一ma 即：N<G 物体就处于失重状态。 物体还什么样的运动加速度向下哪？ 减速上升。
1 at2 s= 2
v = 2as
解释：在体育运动中，牛顿第二定律的应用是很广泛的。这 是由于人体的各种动力性的动作几乎都具有加速度，有加速就 必然有力的作用。公式中质量m在实践中是比较容易测定的。问 题的焦点往往集中在解决F和a上，如果我们能确切地知道二者 中的一个，那么，根据公式，另一个就十分容易确定了。因此 ，确定F、a往往是解决问题的关键。实践中，还可用运动学方 法确定加速度。
2、牛顿运动定律的应用
(1)、牛顿第一定律的应用 (2)、牛顿第二定律的应用 (3)、牛顿第三定律的应用
3、斜面问题的解决
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
作业：
练习册中86页中的 1 , 2 , 4 , 5 , 6 , 7，8题。
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
第 二 章 牛顿运动定律
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
示例:
质量为1Kg的物体，从倾角为37°的斜
面上无初速滑下，物体与斜面间的动摩擦力
为4N，则5s内物体下滑的最大距离和速度
各为多少？若物体达到16m/s的速度需要多
长时间？（g＝10m/s2） X轴：mgsin - f = ma Y轴：N – mgcos = 0
解释：要获得较大的反作用力作为人体运动 的动力，必须加大人的蹬地力。这又取决于人体 肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动 是主动的。为了提高人体运动效果，最重要的是 提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得 到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。
为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用 一些措施，创造某种良好的作用条件。
问题:5、
活动I：阅读书92页关于“火星探测器失事原因”的STS材料。 讨论：火星探测器酿成大祸的原因是什么？ 由于历史原因各国往往会使用各自的单位制，使同一物理量
用不同单位表示时会有不同受力数值，阻碍了科技发展和经济交 往，因此，物理量必须有单位，单位必须统一，为此制定了国际 通行的单位制——国际单位制。
解释：要获得较大的反作用力作为人体运动 的动力，必须加大人的蹬地力。这又取决于人体 肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动 是主动的。为了提高人体运动效果，最重要的是 提高肌肉收缩速度和力量，以加大蹬地力从而得 到一个大的反作用力，使人体运动状态发生变化。
为了寻求更大的对人体作用的地面反作用力，实践中采用 一些措施，创造某种良好的作用条件。
D 牛顿运动定律的应用
（新课教学)
上大市北附中 吕德库
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
问题:
1、物理量的单位与国际单位制
（1）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位 物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个
（2）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理 量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。
第三章 D 牛顿运动定律的应用
见书93页示例2分析 （1）与上题相比情景有何变化？ （物体还受到阻力，要求速度） （2）如何去求速度？ （先求出加速度，再根据相关的运动学公式求出速度） （3）能按照你前面所总结的步骤处理吗？
（4）能用力的合成法求三个力的合力吗？有没有更简便的方法？
示例：某短跑运动员的体重为70kg，起跑时能以1/7s冲出1m远，请问
象这种建立正交 坐标系求解平衡 问题的方法，称
f=4N
为正交分解法
a=2m/s2 s=25m； v=10m/s； t=8s
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
（3)、牛顿第三定律的应用 设问：你了解在体育运动中需要运用到的牛顿第三定律内容吗？
在走、跑、跳等动作中，人体所获得的动力是人蹬地过程中， 地面给人体的反作用力。
G
mm
方向沿斜面向下
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第三章 B 牛顿第二定律（2）
用牛顿第二定律解题的基本步骤： 1.明确研究对象。 2. 受力情况分析。 3. 运动情况（加速度）分析。 4.建立坐标系(让加速度在坐标轴上或更多的
量在轴上 ) 。 5.根据牛顿第二定律在轴上列方程。 6.求解,验证。
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
问题:3、请举一些涉及“单位”的日常生活实例进行讨论，进
一步感受物理量单位的重要性。 设问：在日常生活中，如果只讲大小（数值）而不用单位，
行吗？
问题;4、设问：是否有了单位就可以直接描述和比较了吗？
比如3公里和2000米，哪个更长些？你是怎样比较的？为什么？ （只有将单位统一后才能比较）
例如，选择坚硬的场地、在跑鞋、跳鞋上安上钉子，起跳 时用跳穴或起跑器等。
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
体验探究【课堂实践】 （ 1 ）用手托住几本书（要重一些），并保持静止，感受书本的 重力大小；让手从静止开始突然向上运动，再从静止开始突然向 下运动。
在此过程中有何感受? （ 2 ）用弹簧秤将钩码系住，手提另一端，先保持静止，再突然 上升。观察弹簧秤的读书如何变化，试说说原因。
问题:结合完全失重的力学特征，分析哪些情况下产生完全 失重现象？
（ 1 ）自由落体； （ 2 ）竖直上抛； （ 3 ）绕地飞行；
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
4、超重与失重现象的利与弊
（1）超重现象与人的生理反应（2）失重环境的利用
5、运用超重和失重知识解决实际问题
一小孩质量 m=40kg，站在电梯内称重，电梯从 t=0 时
例如，选择坚硬的场地、在跑鞋、跳鞋上安上钉子，起跳 时用跳穴或起跑器等。
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
小结:
1、物理量的单位与国际单位制
（1）、基本单位：选定的几个基本物理量的单位叫基本单位 物理学中选定的基本物理量有七个，相对应基本单位有七个
（2）、导出单位：根据物理学公式中其他物理量和基本物理 量之间的关系，推导出其他物理量的单位叫导出单位。
s 1 at 2 1 2 62 m 36m
2
2
只要把各物理量都换算成统一的国际单位，计算过程就简便了。
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
2、牛顿运动定律的应用
(1)、牛顿第一定律的应用 设问：你知道在体育运动中常遇到的惯性问题吗？
如在短跑起跑后，人体跑速不能立即达到最大跑速，而 在冲刺之后，人体也不能立即停下来。这都是惯性的缘故。
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
问题:为什么水瓶自由下落时水就不喷射出来？ 3、完全失重现象 完全失重状态：物体对支持物的压力或悬挂物的拉力等于零
的状态. 完全失重时物体对悬挂物的拉力为什么为零？ 由牛顿第二定律得：有：N一G = ma 得：N = G+ma
由于: a = g 即：N = 0 物体就处于完全失重状态。 力学特征: a = g
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第三章 D 牛顿运动定律的应用
(2)、牛顿第二定律的应用
书93页示例1分析
步骤：
（1）确定研究对象：运动员
FN
（2）对研究对象受力分析：重力，弹力
（3）建立坐标Baidu Nhomakorabea，求出合力大小
（4）列方程，求出物体的加速度：
a F mg sin g sin 10 0.5m/s2 5m/s2