牛顿运动定律应用
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿第二定律
•
用力推或拉物体,物体瞬间获得加速度,开始运动
踢足球时足球受到 力后,加速度改变, 从而改变运动状态
牛顿第二定律
• • 适用范围 (1)当物体速度接近光速时,会有很 强的相对论效应,经典力学需要做修改。 • (2)当考察物体的运动线度可以和该 物体的德布罗意波长相比拟时,经典力学不 再适用,需要用量子力学方法。 • (3)经典力学成立的参考系为惯性系。
牛顿第三定律
• 两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条 直线上,大小相等,方向相反。
飞机向后喷气, 起飞
牛顿第三定律
跑步时向后蹬踏,人向前跑 用拳头打墙,手会感到疼痛 马拉车时,马同时受到车向后的拉力
牛顿第三定律
注意:
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• •
两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向 相反,并且作用在同一直线上 F1=-F2 ①力的作用是相互的。同时出现,同时消失。 ②相互作用力一定是相同性质的力 ③作用力和反作用力作用在两个物体上,产生的作用 不能相互抵消。 ④作用力也可以叫做反作用力,只是选择的参照物不 同 ⑤作用力和反作用力因为作用点不在同一个物体上, 所以不能求合力
牛顿三大定律的演变
牛顿的三大运动定律包括:一切物体在不受外力的情况下,总保持静止或匀 速直线运动状态(惯性定律);物体运动的加速度与物体所受合外力成正比, 与物体质量成反比,加速度方向与合外力方向相同(加速度定律);两个物 体间的作用力与反作用力在同一条直线上,大小相等,方向相反(作用力与 反作用力定律)。 运动三定律虽以英国著名物理学家、天文学家、数学家牛顿(I.Newton, 1643-1727)的名字命名,但它是历史上许多科学家长期探索的结晶。 16世纪末、17世纪初,意大利物理学家伽利略(G.Galilei,1564- 1642)详细研究了落体的运动,对惯性运动、物体运动与加速度的关系进 行了科学的描述。此后,荷兰物理学家惠更斯(C.Huygens,1629-1695) 对惯性运动和碰撞运动进行了深入的研究,并进行了科学的阐释。伽利略、 惠更斯等人的工作为运动三定律奠定了实验和理论的基础。 1684年,牛顿集成并发展了前人的研究成果,科学、系统地定义了惯 性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律,合称运动三定律。
高中物理牛顿运动定律的应用总结
高中物理牛顿运动定律的应用总结推荐文章高一物理匀变速直线运动的规律及应用总结热度:医院上半年工作总结议程热度:高考历史的复习方法总结热度:初二地理知识点总结:我国的疆域热度:高一语文课文囚绿记知识点总结热度:掌握牛顿运动定律并能运用牛顿运动定律解题,是高中物理学习中最基本的要求,下面是店铺给大家带来的高中物理牛顿运动定律的应用总结,希望对你有帮助。
高中物理牛顿运动定律的应用(一)1、运用牛顿第二定律解题的基本思路(1)通过认真审题,确定研究对象.(2)采用隔离体法,正确受力分析.(3)建立坐标系,正交分解力.(4)根据牛顿第二定律列出方程.(5)统一单位,求出答案.2、解决连接体问题的基本方法是:(1)选取最佳的研究对象.选取研究对象时可采取“先整体,后隔离”或“分别隔离”等方法.一般当各部分加速度大小、方向相同时,可当作整体研究,当各部分的加速度大小、方向不相同时,要分别隔离研究.(2)对选取的研究对象进行受力分析,依据牛顿第二定律列出方程式,求出答案.3、解决临界问题的基本方法是:(1)要详细分析物理过程,根据条件变化或随着过程进行引起的受力情况和运动状态变化,找到临界状态和临界条件.(2)在某些物理过程比较复杂的情况下,用极限分析的方法可以尽快找到临界状态和临界条件.易错现象:(1)加速系统中,有些同学错误地认为用拉力F直接拉物体与用一重力为F的物体拉该物体所产生的加速度是一样的。
(2)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体组成的系统在竖直方向上有加速度时支持力等于重力。
(3)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体要产生相对滑动拉力必须克服它们之间的最大静摩擦力。
高中物理牛顿运动定律的应用(二)1、动力学的两类基本问题:(1)已知物体的受力情况,确定物体的运动情况.基本解题思路是:①根据受力情况,利用牛顿第二定律求出物体的加速度.②根据题意,选择恰当的运动学公式求解相关的速度、位移等.(2)已知物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力.基本解题思路是:①根据运动情况,利用运动学公式求出物体的加速度.②根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力,从而求出未知力.(3)注意点:①运用牛顿定律解决这类问题的关键是对物体进行受力情况分析和运动情况分析,要善于画出物体受力图和运动草图.不论是哪类问题,都应抓住力与运动的关系是通过加速度这座桥梁联系起来的这一关键.②对物体在运动过程中受力情况发生变化,要分段进行分析,每一段根据其初速度和合外力来确定其运动情况;某一个力变化后,有时会影响其他力,如弹力变化后,滑动摩擦力也随之变化.2、关于超重和失重:在平衡状态时,物体对水平支持物的压力大小等于物体的重力.当物体在竖直方向上有加速度时,物体对支持物的压力就不等于物体的重力.当物体的加速度方向向上时,物体对支持物的压力大于物体的重力,这种现象叫超重现象.当物体的加速度方向向下时,物体对支持物的压力小于物体的重力,这种现象叫失重现象.对其理解应注意以下三点:(1)当物体处于超重和失重状态时,物体的重力并没有变化.(2)物体是否处于超重状态或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,即不取决于速度方向,而是取决于加速度方向.(3)当物体处于完全失重状态(a=g)时,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等.易错现象:(1)当外力发生变化时,若引起两物体间的弹力变化,则两物体间的滑动摩擦力一定发生变化,往往有些同学解题时仍误认为滑动摩擦力不变。
牛顿运动定律:牛顿运动定律及其在力学中的应用
牛顿运动定律:牛顿运动定律及其在力学中的应用牛顿运动定律是描述物体运动规律的重要定律之一,由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪提出。
牛顿运动定律是力学的基础,对于解释物体的运动行为起着至关重要的作用。
本文将详细介绍牛顿运动定律的三个基本定律及其在力学中的应用。
牛顿第一运动定律,也被称为“惯性定律”,其表述为:物体在没有外力作用下,保持匀速直线运动或保持静止的状态。
换句话说,物体会继续保持其原来的状态,除非有外力或力的合力作用在其上。
这意味着若物体处于静止状态,则会保持静止;若物体处于匀速直线运动状态,则会保持匀速直线运动。
这个定律对解释许多日常生活中的现象非常重要。
例如,当我们在汽车突然停下时,身体会有向前的惯性,导致人感到不舒服。
这是因为汽车突然减速,但身体所受的惯性仍然保持在之前的匀速状态。
又如,当我们在火车上行驶时,如果火车突然停下,物体会继续保持它的原有状态,从而发生向前倾的现象。
这些现象都可以通过牛顿第一运动定律来解释。
牛顿第二运动定律是牛顿运动定律中最为重要的定律之一。
它表述为:物体受到的力等于质量与加速度的乘积。
换句话说,当一个物体受到作用力时,它会发生加速度。
而其加速度的大小与所受力的大小成正比,与物体的质量成反比。
这个定律可以以数学公式的形式表示为F=ma,其中F为物体所受到的力,m为物体的质量,a为物体的加速度。
牛顿第二运动定律的应用非常广泛,涵盖了力学中的许多问题。
例如,当我们举起一个重物时,我们需要施加更大的力来克服物体的重力,并使其发生上升的加速度。
根据牛顿第二运动定律,物体的重力与上升的加速度成正比,我们需要施加的力越大。
此外,在运动过程中,物体受到的阻力也是一个重要的因素。
阻力会减缓物体的运动速度,根据牛顿第二运动定律,阻力与物体的质量和减速度成正比。
因此,在设计飞机、汽车等工程项目时,我们需要考虑阻力对物体运动的影响。
牛顿第三运动定律是牛顿运动定律中最简洁却又非常有意义的定律。
牛顿运动定律的综合应用
机器人的移动和操作也遵循牛顿第一定律,通过编程控制机器人的运动轨迹和 姿态,实现各种复杂动作。
02
CATALOGUE
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的基本理解
01
02
03
牛顿第二定律
物体加速度的大小跟它所 受的合力成正比,跟它的 质量成反比,加速度的方 向跟合力的方向相同。
公式
F=ma,其中F代表物体所 受的合力,m代表物体的 质量,a代表物体的加速 度。
轨道力学
火箭发射和卫星入轨需要精确的力学计算,包括牛顿第二定律的应用 ,以确定火箭所需的推力和轨迹。
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牛顿运动定律的综 合应用
contents
目录
• 牛顿第一定律的应用 • 牛顿第二定律的应用 • 牛顿第三定律的应用 • 牛顿运动定律的综合应用案例
01
CATALOGUE
牛顿第一定律的应用
惯性系与非惯性系
惯性系
一个不受外力作用的参考系,物 体在该参考系中保持静止或匀速 直线运动状态。
非惯性系
一个受到外力作用的参考系,物 体在该参考系中不会保持静止或 匀速直线运动状态。
划船
划桨时水对桨产生反作用力,使船前进。
3
走路
脚蹬地面时,地面给人一个反作用力,使人前进 。
牛顿第三定律在科技中的应用
喷气式飞机
通过燃烧燃料喷气产生反作用力,推 动飞机前进。
火箭推进器
电磁炮
通过电磁力加速弹丸,使其获得高速 ,射出后产生反作用力推动炮身运动 。
火箭向下喷射燃气产生反作用力,推 动火箭升空。
03
转向稳定性
汽车在转弯时,向心力(根据牛顿第二定律)的作用使车辆维持在转弯
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿三大定律是科学发展史上最重要的基本原理之一,在现代物理学和工程学中都有广泛的应用。
在实际的生活中,牛顿三大定律也都有着广泛的应用,特别是在动力学中的应用最为明显。
下面结合牛顿三大定律和生活中的实际应用,来详细阐述一下牛顿三大定律在生活中的应用情况。
首先,牛顿第一定律,即物体恒定运动定律,明确规定了物体经过无外力作用时,保持其运动状态不变,在实际生活中,比如运动框架,以及我们平时观察到的物体运动守恒,都离不开这个定律的应用。
其次,牛顿第二定律,即物体受力运动定律,指出了物体受到外力的作用,其加速度的幅度与外力的大小成正比,方向和外力的方向一致。
在生活中,比如我们用脚抬起物体,物体所受到的外力越大,则其向上移动的速度越快。
最后,牛顿第三定律,即物体交互作用定律,指出了物体之间相互作用的原理,即“力的互作用是相等相反的”。
在实际生活中,比如我们把物体放置在平坦的桌面上,物体与桌面之间的推力是相等相反的,桌面产生的推力与物体产生的反作用力是相等的,而这正是牛顿第三定律的典型应用实例。
以上就是牛顿三大定律在生活中的应用情况,牛顿三大定律的普遍性和实用性,使其在生活中得到了广泛的应用,而且,牛顿三大定律也是其他定律的基础,比如洛伦兹定律,爱因斯坦相对论等等。
因此,未来,牛顿三大定律在实际生活中的重要作用还会给我们带来更
多惊喜。
牛顿运动定律的应用
牛顿运动定律的应用牛顿运动定律是经典力学的基石,被广泛应用于各个领域。
它们为我们解释了物体运动的规律,并且在实际生活和科学研究中有着重要的应用。
在本文中,我们将探讨几个关于牛顿运动定律应用的例子,展示这些定律的实际应用和意义。
一、运动中的惯性第一个应用例子是关于运动中的惯性。
牛顿第一定律告诉我们,一个物体如果没有外力作用,将保持其原有的状态,即静止物体保持静止,运动物体保持匀速直线运动。
这就是物体的惯性。
拿我们日常生活中最常见的例子来说,当我们在汽车上突然刹车时,身体会继续保持前进的动力,直到与座椅或安全带接触,才会停下来。
这说明了牛顿第一定律的应用。
如果没有外力的作用,我们会按照惯性继续移动。
二、加速度与力的关系牛顿第二定律是描述物体加速度与施加在物体上的力之间关系的定律。
它告诉我们,物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。
运用这一定律,我们可以解释为什么需要施加更大的力来加速一个较重的物体,而用相同大小的力加速一个较轻的物体时,后者的加速度更大。
在我们日常生活中,这个定律的应用非常广泛。
比如,开车时,我们需要踩下油门,施加一定的力来加速汽车。
同时,如果我们要减速或停车,需要踩下刹车踏板,通过施加反向的力来减少汽车的速度。
三、作用力与反作用力牛顿第三定律指出,对于每一个作用力都会有一个同大小、反方向的作用力作用在不同的物体上。
这就是我们常说的“作用力与反作用力”。
这个定律可以解释许多我们生活中的现象。
例如,当我们走路时,脚对地面施加力,地面也会对脚产生同样大小、反方向的力。
这种反作用力推动我们向前移动。
在工程领域中,牛顿第三定律的应用也非常重要。
例如,当一架飞机在空气中飞行时,空气对飞机产生的阻力同时也是飞机推进的力。
这个定律有助于我们设计高效的飞机引擎和减少能源消耗。
四、万有引力定律最后一个应用例子是万有引力定律。
这个定律描述了两个物体之间相互作用的引力大小与它们质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
牛顿运动定律的综合应用
3.解题方法 整体法、隔离法. 4.解题思路 (1)分析滑块和滑板的受力情况,根据牛顿第二定律分别求出 滑块和滑板的加速度. (2)对滑块和滑板进行运动情况分析,找出滑块和滑板之间的 位移关系或速度关系,建立方程.特别注意滑块和滑板的位移都 是相对地的位移.
[典例 1] 长为 L=1.5 m 的长木板 B 静止放在水平冰面上,
3.图象的应用 (1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线,要 求分析物体的运动情况. (2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线, 要求分析物体的受力情况. (3)通过图象对物体的受力与运动情况进行分析.
4.解答图象问题的策略 (1)弄清图象坐标轴、斜率、截距、交点、拐点、面积的物理 意义. (2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式,进而明确 “图象与公式”、“图象与物体”间的关系,以便对有关物理问 题作出准确判断.
可行的办法是( BD )
A.增大 A 物的质量 B.增大 B 物的质量 C.增大倾角θ D.增大拉力 F
2. 如图所示,质量为 M、中空为半球形的光滑凹槽放置于光 滑水平地面上,光滑槽内有一质量为 m 的小铁球,现用一水平向 右的推力 F 推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽圆心
和小铁球的连线与竖直方向成 α 角,则下列说法正确的是( C )
A.小铁球受到的合外力方向水平向左 B.凹槽对小铁球的支持力为smingα C.系统的加速度为 a=gtan α D.推力 F=Mgtan α
二、动力学中的图象问题 1.常见的图象有
v-t 图象,a-t 图象,F-t 图象,F-a 图象等.
2.图象间的联系
加速度是联系 v-t 图象与 F-t 图象的桥梁.
练习: 1.(多选)如图(a),一物块在 t=0 时刻滑上一固定斜面,其运
《牛顿运动定律的应用》 讲义
《牛顿运动定律的应用》讲义一、牛顿运动定律的概述牛顿运动定律是经典力学的基础,由艾萨克·牛顿在 17 世纪提出。
它包括三条定律,分别是牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律,也被称为惯性定律,其内容是:任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
这一定律揭示了物体具有惯性,即保持原有运动状态的特性。
牛顿第二定律描述了物体的加速度与作用在它上面的力以及物体的质量之间的关系。
其表达式为 F = ma,其中 F 表示合力,m 是物体的质量,a 是加速度。
这一定律表明,力是改变物体运动状态的原因,而且力越大,加速度越大;质量越大,加速度越小。
牛顿第三定律指出:相互作用的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,且作用在同一条直线上。
二、牛顿运动定律在日常生活中的应用(一)行走与跑步当我们行走或跑步时,脚向后蹬地,地面会给我们一个向前的反作用力,正是这个力推动我们前进。
根据牛顿第三定律,我们施加给地面的力和地面给我们的反作用力大小相等、方向相反。
而我们能够加速、减速或改变方向,是因为我们通过肌肉的力量改变了施加在地面上的力的大小和方向,从而改变了地面给我们的反作用力,进而改变了我们的运动状态,这也体现了牛顿第二定律。
(二)车辆的启动与制动汽车的启动是一个典型的牛顿第二定律的应用。
发动机提供的牵引力使得汽车产生向前的加速度,从而使汽车从静止开始加速运动。
而在制动时,刹车系统施加一个阻力,产生一个向后的加速度,使汽车逐渐减速直至停止。
(三)体育运动在体育运动中,牛顿运动定律也无处不在。
例如,篮球运动员投篮时,手臂对篮球施加一个力,根据牛顿第二定律,篮球获得一个加速度飞出去。
而在足球比赛中,运动员踢球的力量越大,球获得的加速度就越大,飞行的速度和距离也就越远。
(四)电梯的运行当我们乘坐电梯时,如果电梯向上加速运动,我们会感觉到身体变重,这是因为电梯对我们的支持力大于我们的重力。
牛顿运动定律及其应用
maM
N
其中 m aM 就是惯性力. 而 mg 和 N 是真实力.
物体相对于斜面有沿斜面方向的加速度 a '
分析物体受力
当m 滑下时,M 加速度方向如图
解:以斜面为参考系(非惯性系)
mg
沿斜面方向:
mgsin+maMcos=ma'
垂直于斜面方向:
N-mgcos+maMsin=0
(1) 弹簧的弹力
(3) 张力 T,内部的弹力
(2) 静摩擦力
(1) 滑动摩擦力
四、摩擦力 (the force of friction)
垂直于接触面指向对方
四种基本相互作用:
1. 引力相互作用
2. 电磁相互作用
3. 强相互作用
4. 弱相互作用
相对强弱: 强相互作用的强度 = 1,电磁相互作用 ≈ 10-2,弱相互作用≈ 10 -5,引力相互作用≈ 10-38。
1.2 牛顿运动定律及其应用
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1.2.1 牛顿运动定律
一、牛顿第一定律(惯性定律)
任何物体如果没有力作用在它上面,都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。 定义了惯性参考系 定义了物体的惯性和力 惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的物 体将保持静止或匀速直线运动状态不变. 惯性---物体本身要保持运动状态不变的性质. 力---迫使一个物体运动状态改变的一种作用. (Newtons laws of motion)
解:建坐标
以整个绳子为研究对象,分析受力, 设任意时刻,绳给地面的压力为 N
O
y
l
y
例2: 有阻力的抛体问题 .
己知: 质量为m的炮弹,以初速度v0与水平方向成仰角射出. 若空气阻力与速度成正比, 即
人教版2019高中物理4.5牛顿运动定律的应用(共34张PPT)
=2ax
牛顿第二定律F合=ma,确定了运动和力的关系,使我们能够把物
体的运动情况与受力情况联系起来。
重力 弹力 摩擦力
F合=ma 桥梁
v=v0+at
两类动力学问题
1.两类动力学问题 第一类:已知受力情况求运动情况。 第二类:已知运动情况求受力情况。 2. 解题关键 (1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动分析; (2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁;速度是各物理过程间相 互联系的桥梁.
01
从受力确定运动情况
知识要点
已知物体受力情况确定运动情况,指的是在受力情况已知的条件下, 要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
处理这类问题的基本思路是: 先分析物体受力情况求合力, 据牛顿第二定律求加速度, 再用运动学公式求所求量(运动学量)。
【例题】:运动员把冰壶沿水平冰面投出,让冰壶在冰面上自由滑行,在不与其他冰 壶碰撞的情况下,最终停在远处的某个位置。按比赛规则,投掷冰壶运动员的队友, 可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面,减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。 (1)运动员以3.4 m/s的速度投掷冰壶,若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02,冰壶能 在冰面上滑行多远?g 取 10 m/s2。 (2)若运动员仍以3.4 m/s的速度将冰壶投出,其队友在冰壶自由滑行10m后开始在 其滑行前方摩擦冰面,冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%,冰壶多滑行了多少 距离?
F 370
θmFf g 【解析】物体受力分析如图所示 由牛顿第二定律,可得:
Fcosθ-µFN=ma
FN
FN+Fsinθ=mg
4s末的速度 4s内的位移
典例分析
汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数,才能保证汽车 安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数,需要测试 刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以54 km/h的速度行驶时,突 然紧急刹车,车轮被抱死后在路面上滑动,直至停下来。量得车轮在公 路上摩擦的痕迹长度是17.2 m,则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少? 取 g=10 m/s2。
毕泽:牛顿运动定律的应用
求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示: 物体受力情况 物体运动情况
牛顿第二定律
加速度
运动学基本公式
2.一般步骤:
(1)确定研究对象; (2)分析研究对象的受力情况,必要时画受力 示意图; (3)分析研究对象的运动情况,必要时画运动 过 程简图; (4)利用牛顿第二定律或运动学公式求加速 度; (5)利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求 解要求的物理量。5.牛顿运动定律ຫໍສະໝຸດ 应用一、动力学的两类基本问题
1.已知物体的受力情况,要求确定物体的 运动情况 处理方法:已知物体的受力情况,可以 求出物体的合外力,根据牛顿第二定律 可以求出物体的加速度,再利用物体的 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的位移和速 度.也就是确定了物体的运动情况。
三、例题讲解
例1:一个物体受到竖直向上的拉力,由静止开始运动,已知向上 的拉力F为640N,物体在最初的2秒内的位移为6m,求物体的质量为 多少?
例2:质量为4kg的物体,以2m/s的速度在水平面上匀速前进, 若物体与水平面间的动摩擦因数是0.2,则水平恒定拉力F1 为多大?若F1突然变为6N,并持续作用时间为2 s,问:在 这2秒内,物体的位移为多大?
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。
二、动力学问题的求解
1.基本思路
牛顿第二定律反映的是:加速度、质量、合外 力的关系,而加速度可以看成是运动的特征量, 所以说加速度是连接力和运动的纽带和桥梁, 是解决动力学问题的关键.
例3:一位滑雪者如果以20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为 30°的山坡,从冲坡开始计时,到3.8 s末,雪橇速度变为零。 如果雪橇与人的质量为m=80kg,求滑雪人受到的摩擦力是多 少?
牛顿运动定律及其应用
d. 同体—— 三. 牛顿第三定律: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,同时出现,同时消 失,分别作用在两个不同的物体上。
F= - F′
四. 研究方法:
1. 2. 正交分解法 整体法和隔离法
∴t总= t1+ t2=6s
例14、质量均为m的物体A和B用劲度系数为k的轻弹 簧连接在一起,将B放在水平桌面上,A用弹簧支撑着,如 图示,若用竖直向上的力拉A,使A以加速度a匀加速上升, 试求: (1) 经过多少时间B开始离开桌面 (2) 在B离开桌面之前,拉力的最大值 F 解: (1) 开始时弹簧压缩 x=mg/k B开始离开桌面时,弹簧伸长 x=mg/k m A A匀加速上升了 S=2x=2 mg/k m A 由匀加速运动公式 mg 1 2 得 t2 S at 2 ka (2) 在B离开桌面之前, 对A物体: m B m B F-mg-T=ma 当T=mg时B离开桌面 ∴Fmax =2mg+ma
例4. 一质量为M、倾角为θ的楔形木块,静止在水平桌面 上,与桌面的动摩擦因素为μ,一物块质量为m,置于楔形木块 的斜面上,物块与斜面的接触是光滑的,为了保持物块相对斜 面静止,可用一水平力F推楔形木块,如图示,此水平力的大 小等于 (m+M)g(μ+ tgθ) 。 N1 解:对于物块,受力如图示: m 物块相对斜面静止,只能有向左的加速度, 所以合力一定向左。 由牛顿运动定律得
解:由上题结论: T 的大小与μ无关,应选 A B m M F
例3 、如图所示,质量为m的光滑小球A放在盒子B 内,然后将容器放在倾角为 a 的斜面上,在以下几种 情况下,小球对容器B的侧壁的压力最大的是 ( C D ) (A) 小球A与容器B一起静止在斜面上; (B) 小球A与容器B一起匀速下滑; (C) 小球A与容器B一起以加速度a加速上滑; (D) 小球A与容器B一起以加速度a减速下滑.
牛顿运动定律的应用
三同,三异,三无关
已知物体的受力情况求运动情况
例1.一个静止在地面上的物体,质量为2kg,
在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运 动,物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N, 求物体在4s末的速度和4s内发生的位移?
问题:
N 1.物体的受力情况如何? f F 受力分析如图示: 2.物体所受的合力如何? 竖直方向:合力为零,加速度为零。 G 水平方向: 大小:F合=F-f;方向与拉力F方向相同 3.物体的运动情况中已知哪些量?要求末速度和位移, 还差什么量? 已知初速度VO和时间t,要 V O =O t=4s V t=? 求末速度Vt和位移X,还差 X=? 加速度a。
图3-2-10
推论:物体从最高点由静止开始沿不同的光滑细杆到圆周 上各点所用的时间相等.如图3-2-9乙.
图3-2-9
(1)飞机在竖直方向上产生的加速度是多大?方向怎样?
(2)乘客所系安全带必须提供乘客体重多少倍的拉力,才 能使乘客不脱离坐椅?
解析 :
(1)竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动。 由公式x=(1/2)at2,解得 : a=2×1700/100m/s2=34 m/s (2)由题意知 : 乘客对坐椅的正压力为零,由牛顿第二定律 F合=ma 得:FN+mg=ma 故FN=m(a-g)=m(3.4-g)=2.4mg 所以安全带提供至少为乘客体重2.4倍的拉力。
2
N f F
G
例1.一个静止在地面上的物体,质量
为2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿
水平地面向右运动,求物体在4s末的
速度和4s内发生的位移?
思考:如果物体与地面的动摩擦因数为 0.2, 其他条件不变。其结果如何?
总结:解决这类问题的一般思路
物理必修一牛顿运动定律的应用知识点
物理必修一牛顿运动定律的应用知识点1. 物体受力平衡的条件:根据牛顿第一定律,物体受力平衡时,其静止物体保持静止,运动物体保持匀速直线运动。
这一定律可以应用于各种力的平衡分析,例如计算平衡力的大小和方向。
2. 物体加速度的计算:根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在物体上的合力成正比,与物体的质量成反比。
这一定律可以用于计算物体的加速度,例如计算拉力、摩擦力和重力等外力对物体的影响。
3. 物体受力分析:根据牛顿第三定律,任何两个物体之间的相互作用力都是大小相等、方向相反的。
这一定律可以用于分析物体之间的相互作用力,例如弹簧力、摩擦力和支持力等。
4. 质量和重力的关系:根据牛顿定律,物体的重力和其质量成正比,可以通过重力加速度g计算物体的质量。
这一定律可以用于计算物体的质量,例如测量天体质量和地球上物体的质量。
5. 斜面上物体的运动分析:根据牛顿定律,斜面上物体受到的平行于斜面的力可以分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力。
这一定律可以用于分析斜面上物体的运动,例如计算物体在斜面上的加速度和滑动摩擦力。
6. 弹簧振动的分析:根据牛顿定律,弹簧受到的恢复力和弹簧的伸缩变量成正比。
这一定律可以用于分析弹簧的振动,例如计算弹簧振动的周期和频率。
7. 圆周运动的分析:根据牛顿定律,物体在圆周运动时会受到向心力的作用,该力的大小与物体的质量、速度和半径成正比。
这一定律可以用于分析圆周运动,例如计算物体的向心加速度和向心力。
这些应用知识点涵盖了牛顿运动定律在物理学中的多个应用领域,对于解决各种与运动相关的问题具有重要的指导意义。
牛顿运动定律在实际中的应用
牛顿第三定律在田 径运动中的应用: 运动员在跳跃或投 掷项目中,通过施
加相反方向的力 (例如在跳高时的 起跳和摆腿力量) 来增加垂直方向上 的加速度,从而跳 得更高或投得更远。
添加标题
牛顿运动定律在 田径运动中的综 合应用:在长距 离跑项目中,运 动员通过保持恒 定的速度和加速 度,以最少的能 量消耗完成比赛。
,a click to unlimited possibilities
汇报人:
01
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牛顿第一定律:物 体在无外力作用下, 将保持静止或匀速 直线运动状态。
牛顿第二定律:物 体加速度的大小与 作用力成正比,与 物体的质量成反比。
牛顿第三定律:作 用力和反作用力大 小相等,方向相反, 作用在同一条直线 上。
动作捕捉技术:利用牛顿运动定律进行演员的动作捕捉,实现逼真的动画效果。
特效制作:利用牛顿运动定律模拟自然现象,如爆炸、烟雾等,增强电影的视觉 效果。
角色动画:通过牛顿运动定律对角色进行骨骼绑定和动画制作,使角色动作更加 自然流畅。
场景设计:利用牛顿运动定律进行场景的物理模拟,如重力、碰撞等,增强场景 的真实感。
添加标题
牛顿第一定律:游泳者在水中前进时,由于受到水的阻力,需要施加一个力来克服阻力, 使身体持续向前移动。
牛顿第二定律:游泳者在加速游动时,需要施加更大的力来克服阻力,使身体加速前进。
牛顿第三定律:游泳者在游动时,需要保持身体的平衡,以保持稳定的前进速度和方向。
牛顿万有引力定律:在水中保持浮力平衡,通过调整身体的姿态和呼吸来控制身体的位置 和深度。
牛顿运动定律在机械制造中的应用,如机器的设计、制造和优化。 机器的运转和控制系统,如自动化生产线和机器人,都基于牛顿运动定律。 机械制造中使用的各种工具和设备,如机床、刀具和夹具,都受到牛顿运动定律的支配。 机械制造中的质量控制和误差分析,也涉及到牛顿运动定律的应用。
1. 牛顿运动定律在生活中有哪些应用?
1. 牛顿运动定律在生活中有哪些应用?关键信息项:1、牛顿运动定律的具体内容2、生活中的常见场景3、具体应用案例4、应用带来的影响和效果1、牛顿运动定律的具体内容11 牛顿第一定律,又称惯性定律,任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
12 牛顿第二定律,物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且加速度的方向跟作用力的方向相同。
13 牛顿第三定律,相互作用的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,且作用在同一条直线上。
2、生活中的常见场景21 交通运输领域,如汽车、火车、飞机等的运行。
22 体育运动项目,如跑步、跳远、跳高、投掷等。
23 日常物品的使用,如家具的移动、电器的操作等。
3、具体应用案例31 在汽车制动方面,当司机踩下刹车踏板时,刹车系统产生的摩擦力使汽车减速。
根据牛顿第二定律,加速度与作用力成正比,与质量成反比。
通过合理设计刹车系统,增大摩擦力,从而在较短的距离内使汽车停下来,保障行车安全。
32 在体育运动中的跳远项目中,运动员通过助跑获得一定的速度,然后起跳。
起跳时,脚蹬地产生的反作用力推动身体向前上方运动。
根据牛顿第三定律,地面对运动员的作用力等于运动员对地面的作用力。
同时,运动员在空中的运动轨迹遵循牛顿第一定律,保持惯性运动,直到受到重力和空气阻力的影响改变运动状态。
33 当我们推动一个较重的家具时,需要施加较大的力。
根据牛顿第二定律,家具的质量越大,要使其产生相同的加速度,所需的力就越大。
而当我们停止推动时,家具会由于惯性继续向前滑动一段距离。
4、应用带来的影响和效果41 在交通运输领域,牛顿运动定律的应用使得交通工具的设计更加科学合理,提高了运输效率和安全性。
42 体育运动中,运动员利用牛顿运动定律可以更好地掌握技巧,提高比赛成绩。
43 在日常生活中,对牛顿运动定律的理解有助于我们更有效地操作和使用各种物品,避免不必要的损伤和危险。
4.6牛顿运动定律的应用+教学设计2023-2024学年高一上学期物理教科版(2019)必修第一册
6.牛顿运动定律的应用★课标解析1.课标内容要求。
理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。
2.课标内容解析。
牛顿运动定律包括牛顿三大定律。
牛顿第一定律指出力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,一切物体都有惯性,且物体的质量是其惯性大小的量度,物体的惯性与物体的运动状态无关。
牛顿第二定律可用公式F=ma简洁表述,是运动学和静力学联系的桥梁与纽带,是动力学的基础。
牛顿第三定律阐述了物体间作用力与反作用力的关系。
牛顿运动定律是日常生活、自然规律的总结与提炼,日常生产生活中的现象与牛顿运动定律规律相符合。
培养学生用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题的能力是培育物理学科核心素养的重要载体,也是物理教学的学科价值的体现。
★教学目标1.理解牛顿第二定律中的加速度、力、质量三者之间的关系,形成正确的物理观念。
2.了解力与运动是与我们日常生产、生活密不可分的两大物理内容。
3.会用牛顿运动定律来解释和解决遇到的相关问题。
4.体会用牛顿运动定律解决生产生活中的问题的过程是理论联系实际的过程。
5.在牛顿运动定律的应用过程中体会科学解决问题的思路与策略。
6.在用牛顿运动定律科学解决问题的过程中培养模型建构能力和科学推理能力。
7.体会日常生活中物理无处不在,均是物理规律在起作用,培养学生的科学态度与责任心。
★教学准备1.本节的教学用1课时。
2.多媒体使用。
PPT课件,电脑投影。
3.教学顺序。
(1)复习引入:牛顿第二定律表达式F=ma中含有加速度、力、质量三个方面关系;(2)问题导向:以教科书中的问题1为例,体会动力学测物体质量的方法;(3)交流讨论,提炼思路;(4)问题导向:以教科书中的问题2为例,体会从受力确定运动情况的过程;(5)问题导向:以教科书中的问题3为例,体会从运动情况确定受力的过程;(6)以理点悟、深化主题:请学生整理、提炼、领悟牛顿运动定律应用的思路与策略。
牛顿运动定律的综合应用
产 生 物体有向上的加 条 速度 件
物体有向下的加 速度
a=g,方向向下
视
重
F=m(g+a)
F=m(g-a)
F=0
牛顿运动定律的综合应用
二、整体法与隔离法 1.整体法:当系统中各物体的 加速度 相同时,我们可以把
系统内的所有物体看成一个整体,这个整体的质量等于各 物体的 质量之和 .当整体受到的外力F已知时,可用牛顿 第二定律求出整体的加速度,这种处理问题的思维方法叫 做整体法.
牛顿运动定律的综合应用
2.涉及隔离法与整体法的具体问题 (1)涉及滑轮的问题.若要求绳的拉力,一般都必须采用隔
离法.这类问题中一般都忽略绳、滑轮的重力和摩擦力, 且滑轮大小不计.若绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加 速度方向不同,但大小相同,也可以先整体求a的大小, 再隔离求FT. (2)固定在斜面上的连接体问题.这类问题一般多是连接体 (系统)各物体保持相对静止,即具有相同的加速度.解题 时,一般采用先整体、后隔离的方法.建立坐标系时也要 考虑矢量正交分解越少越好的原则,或者正交分解力,或 者正交分解加速度. 牛顿运动定律的综合应用
牛顿运动定律的综合应用
牛顿运动定律的综合应用
1.当物体处于超重和失重状态时,物体受到的重力并没有
变化.所谓“超”和“失”,是指视重,“超”和
“失”的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向的
加速度.
2.物体是处于超重状态还是失重状态,不在于物体向上运
动还是向下运动,而是取决于加速度方向是向上还是
向下.
(3)斜面体(或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组 成的连接体(系统)的问题.这类问题一般为物体与斜面体 的加速度不同,其中最多的是物体具有加速度,而斜面体 静止的情况.解题时,可采用隔离法,但是相当麻烦,因 涉及的力过多.如果问题不涉及物体与斜面体的相互作 用,则采用整体法用牛顿第二定律求解.
牛顿运动定律的实际应用
牛顿运动定律的实际应用牛顿运动定律是经典力学的基础,它对我们生活中的许多现象和技术应用都具有重要的指导意义。
本文将从不同角度探讨牛顿运动定律的实际应用。
一、牛顿第一定律在交通运输中的应用牛顿第一定律,也被称为惯性定律,指明了物体在没有受到外力作用时将保持静止或匀速直线运动的状态。
这一定律在交通运输中有着广泛的应用。
举个例子,当一辆汽车在高速行驶时,如果突然刹车,乘车人员会因惯性律定的作用而前倾,因为车上的人物并未得到与车身一致的减速。
这就解释了为什么在紧急刹车时,乘客会感到身体向前倾的现象。
二、牛顿第二定律在机械工程中的应用牛顿第二定律是指物体受力的加速度与作用在物体上的合力成正比,与物体质量成反比。
这一定律在机械工程中的应用非常广泛。
例如,当我们使用各种机械设备时,都离不开受力的分析以及合力的计算。
通过运用牛顿第二定律,我们可以确定机械设备所需要的驱动力大小,从而保证工程机械正常运转。
三、牛顿第三定律在航天工程中的应用牛顿第三定律是指任何一个物体受到的力都有一个等大而方向相反的作用力。
这一定律在航天工程中的应用尤为显著。
在火箭发射过程中,牛顿第三定律解释了为什么火箭能够推进。
火箭喷射出的废气作为一种反作用力,向后推动火箭本身,从而使火箭向前加速。
四、牛顿运动定律在体育运动中的应用牛顿运动定律在体育运动中也有着广泛的应用。
比如,在田径运动中,运动员发力跳远时,根据牛顿第三定律,他们在离地之前会用力蹬地,产生向上的反作用力,从而达到更高的起跳高度。
此外,在游泳比赛中,泳手腿部的蹬水动作也是应用了牛顿运动定律。
蹬水时,泳手的脚通过向后蹬水产生反作用力,推动泳手向前快速游进。
总结:通过以上几个方面的实际应用,我们可以看到牛顿运动定律在交通运输、机械工程、航天工程和体育运动等领域具有重要的作用。
不仅深化了我们对经典力学的理解,更为科学技术的发展提供了指导和支持。
结尾,牛顿运动定律的实际应用不仅局限于上述领域,还延伸到更广泛的领域,如建筑工程、电子通讯等。
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高考第一轮复习---牛顿运动定律考点例析牛顿三个运动定律是力学的基础,对整个物理学也有重大意义。
本章考查的重点是牛顿第二定律,而牛顿第一定律和第三定律在牛顿第二定律的应用中得到了完美的体现。
从近几年高考看,要求准确理解牛顿第一定律;加深理解牛顿第二定律,熟练掌握其应用,尤其是物体受力分析的方法;理解牛顿第三定律;理解和掌握运动和力的关系;理解超重和失重。
本章内容的高考试题每年都有,对本章内容单独命题大多以选择、填空形式出现,趋向于用牛顿运动定律解决生活、科技、生产实际问题。
经常与电场、磁场联系,构成难度较大的综合性试题,运动学的知识往往和牛顿运动定律连为一体,考查推理能力和综合分析能力。
如:2000年上海物理试题第21题(风洞实验)、2001年全国物理试题第8题(惯性制导系统)、2001年上海物理试题第8题(升降机下落)、2001年上海物理试题第20题(轻绳和轻弹簧的辩析纠错题)、2002年理科综合全国卷第26题(蹦床运动)、2003年全国春季理综第16题(滑冰运动)、2004年全国理综四第19题(猫在木板上跑动)等等。
同学们只要把任何一套高考试题拿来研究,总会发现有与牛顿定律有关的试题。
一、夯实基础知识1、牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
对牛顿第一定律的理解要点:(1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持;(2)它定性地揭示了运动与力的关系,即力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因;(3)定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性;(4)不受力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证,但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的。
它告诉了人们研究物理问题的另一种方法,即通过大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律;(5)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
2、牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
公式F=ma.对牛顿第二定律的理解要点:(1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律研究其效果,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础;(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果,即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬时效果是加速度而不是速度;(3)牛顿第二定律是矢量关系,加速度的方向总是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,F x=ma x, F y=ma y,F z=ma z;(4)牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿(定义使质量为1kg 的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.3、牛顿第三定律: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,作用在同一直线上。
对牛顿第三定律的理解要点:(1)作用力和反作用力相互依赖性,它们是相互依存,互以对方作为自已存在的前提;(2)作用力和反作用力的同时性,它们是同时产生、同时消失,同时变化,不是先有作用力后有反作用力;(3)作用力和反作用力是同一性质的力;(4)作用力和反作用力是不可叠加的,作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两个力的作用效果不能相互抵消,这应注意同二力平衡加以区别。
4.物体受力分析的基本程序:(1)确定研究对象;(2)采用隔离法分析其他物体对研究对象的作用力;(3)按照先重力,然后环绕物体一周找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力,最后分析其他场力;(4)画物体受力图,没有特别要求,则画示意图即可。
5.超重和失重:(1)超重:物体有向上的加速度称物体处于超重。
处于失重的物体的物体对支持面的压力F (或对悬挂物的拉力)大于物体的重力,即F=mg+ma.;(2)失重:物体有向下的加速度称物体处于失重。
处于失重的物体对支持面的压力F N (或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg ,即F N =mg -ma ,当a=g 时,F N =0,即物体处于完全失重。
6、牛顿定律的适用范围:(1)只适用于研究惯性系中运动与力的关系,不能用于非惯性系;(2)只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能用来处理高速运动问题;(3)只适用于宏观物体,一般不适用微观粒子。
二、解析典型问题问题1:必须弄清牛顿第二定律的矢量性。
牛顿第二定律F=ma 是矢量式,加速度的方向与物体所受合外力的方向相同。
在解题时,可以利用正交分解法进行求解。
例1、如图1所示,电梯与水平面夹角为300,当电梯加速向上运动时,人对梯面压力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍? 分析与解:对人受力分析,他受到重力mg 、支持力F N 和摩擦力F f 作用,如图1所示.取水平向右为x 轴正向,竖直向上为y 轴正向,此时只需分解加速度,据牛顿第二定律可得:F f =macos300, F N -mg=masin300 因为56=mg F N ,解得53=mg F f . 问题2:必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。
牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律,描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。
物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。
当物体所受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,F=ma 对运动过程的每一瞬间成立,加速度与力是同一时刻的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失。
例2、如图2(a )所示,一质量为m 的物体系于长度分别为L 1、L 2的两根细线上,L 1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,图2(a)图1L 2水平拉直,物体处于平衡状态。
现将L 2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
(l )下面是某同学对该题的一种解法:分析与解:设L 1线上拉力为T 1,L 2线上拉力为T 2,重力为mg ,物体在三力作用下保持平衡,有T 1cos θ=mg , T 1sin θ=T 2, T 2=mgtan θ剪断线的瞬间,T 2突然消失,物体即在T 2反方向获得加速度。
因为mg tan θ=ma ,所以加速度a =g tan θ,方向在T 2反方向。
你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由。
(2)若将图2(a)中的细线L 1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图2(b)所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与(l )完全相同,即 a =g tan θ,你认为这个结果正确吗?请说明理由。
分析与解:(1)错。
因为L 2被剪断的瞬间,L 1上的张力大小发生了变化。
剪断瞬时物体的加速度a=gsin θ.(2)对。
因为L 2被剪断的瞬间,弹簧L 1的长度来不及发生变化,其大小和方向都不变。
问题3:必须弄清牛顿第二定律的独立性。
当物体受到几个力的作用时,各力将独立地产生与其对应的加速度(力的独立作用原理),而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。
那个方向的力就产生那个方向的加速度。
例3、如图3所示,一个劈形物体M 放在固定的斜面上,上表面水平,在水平面上放有光滑小球m ,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是:A .沿斜面向下的直线B .抛物线C .竖直向下的直线D.无规则的曲线。
分析与解:因小球在水平方向不受外力作用,水平方向的加速度为零,且初速度为零,故小球将沿竖直向下的直线运动,即C 选项正确。
问题4:必须弄清牛顿第二定律的同体性。
加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的,所以解题时一定要把研究对象确定好,把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。
例4、一人在井下站在吊台上,用如图4所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。
图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。
吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s 2,求这时人对吊台的压力。
(g=9.8m/s 2)分析与解:选人和吊台组成的系统为研究对象,受力如图5所示,F图2(b) 图3 图4 图5为绳的拉力,由牛顿第二定律有:2F-(m+M)g=(M+m)a 则拉力大小为:N g a m M F 3502))((=++=再选人为研究对象,受力情况如图6所示,其中F N 是吊台对人的支持力。
由牛顿第二定律得:F+F N -Mg=Ma,故F N =M(a+g)-F=200N.由牛顿第三定律知,人对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等,方向相反,因此人对吊台的压力大小为200N ,方向竖直向下。
问题5:必须弄清面接触物体分离的条件及应用。
相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。
对于面接触的物体,在接触面间弹力变为零时,它们将要分离。
抓住相互接触物体分离的这一条件,就可顺利解答相关问题。
下面举例说明。
例5、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m 的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。
如图7所示。
现让木板由静止开始以加速度a(a <g =匀加速向下移动。
求经过多长时间木板开始与物体分离。
分析与解:设物体与平板一起向下运动的距离为x 时,物体受重力mg ,弹簧的弹力F=kx 和平板的支持力N 作用。
据牛顿第二定律有:mg-kx-N=ma 得N=mg-kx-ma当N=0时,物体与平板分离,所以此时k a g m x )(-=因为221at x =,所以kaa g m t )(2-=。
例6、如图8所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P 处于静止,P 的质量m=12kg ,弹簧的劲度系数k=300N/m 。
现在给P 施加一个竖直向上的力F ,使P 从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在t=0.2s 内F 是变力,在0.2s 以后F 是恒力,g=10m/s 2,则F 的最小值是 ,F 的最大值是 。
分析与解:因为在t=0.2s 内F 是变力,在t=0.2s 以后F 是恒力,所以在t=0.2s 时,P 离开秤盘。
此时P 受到盘的支持力为零,由于盘和弹簧的质量都不计,所以此时弹簧处于原长。
在0_____0.2s 这段时间内P 向上运动的距离:x=mg/k=0.4m 因为221at x =,所以P 在这段时间的加速度22/202s m tx a == 当P 开始运动时拉力最小,此时对物体P 有N-mg+F min =ma,又因此时N=mg ,所以有F min =ma=240N.当P 与盘分离时拉力F 最大,F max =m(a+g)=360N.例7、一弹簧秤的秤盘质量m 1=1.5kg ,盘内放一质量为m 2=10.5kg的a N 图6 图7图8物体P ,弹簧质量不计,其劲度系数为k=800N/m ,系统处于静止状态,如图9所示。