高中高一上学期牛顿运动定律全章复习.ppt

第三讲 牛顿运动定律,独立性： 物体受到的每一个力都各自独立地产生一个加速度，物体的实际的加速度即各加速度的矢量和。如物体m受两个力F1、F2的作用，则这两个力独立产生的加速度分别为a1= ，a2= ，物体m的加速度a等于a1与a2的矢量和。,第三讲 牛顿运动定律,牛顿定律的应用,第三讲 牛顿运动定律,教学目的 1.正确理解牛顿第一定律； 2.正确理解惯性的概念，能解释惯性现象，； 3.正确理解运动状态的改变； 4.正确理解力是产生加速度的原因； 5.正确理解质量是惯性大小的量度； 6.正确理解牛顿第二定律，能熟练对一个的简单运动学和动力学的问题进行分析和计算； 7.正确理解力学单位制； 8.正确理解牛顿第三定律，能区别相互作用力和平衡力。,第三讲 牛顿运动定律,一、牛顿第一运动定律 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。 牛顿第一定律包含了三方面的内容： 1.力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态（产生加速度）的原因； 2.一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性，质量是物体惯性大小的量度； 3.牛顿第一定律描述的是一种理想状态，不可能由实际的实验来验证。,第三讲 牛顿运动定律,二、牛顿第二定律 物体的加速度跟所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 数学表达式为：F=ma 需要指出的是： 式中的F、m、a均应采用国际单位制的主单位。,第三讲 牛顿运动定律,1.牛顿第二定律有以下四个特点： 矢量性： 牛顿第二定律不但确定了F、m、a三者的大小关系，而且同时也确定了矢量（a、F）的方向间的关系。 即：a总与F的方向相同,第三讲 牛顿运动定律,瞬时性：物体的加速度a取决于它所受到的合外力F（m一定），F产生的瞬时，必有加速度a产生；F消失的瞬时，加速度 a必同时变为0；F变化时，加速度a也同时发生变化。物体在某时刻的加速度决定于它在那一时刻的合外力。,第三讲 牛顿运动定律,相对性：F=ma中的加速度a，必须是相对地的加速度，即以地（或：相对地静止或匀速运动的物体）为参照系的。,第三讲 牛顿运动定律,2.正确理解牛顿第二定律 只有受到外力作用的时候，物体才具有加速度。外力停止作用，加速度即消失。 在持续不断的恒定外力作用下，物体才具有持续不断的恒定加速度。外力随时间而改变，加速度就随时间而改变，而且物体在每一时刻的加速度总跟那一时刻所受外力的大小成正比，方向相同。,第三讲 牛顿运动定律,根据力的独立作用原理，当物体受到几个力的作用时，就产生几个加速度，物体实际的加速度就是这几个加速度的矢量和。因而牛顿第二定律又可表述为F=ma。 对矢量进行正交分解后，牛顿第二定律又可表述为Fx=max，Fy=may。,第三讲 牛顿运动定律,应用公式F=ma时，应注意对应性。F是作用在物体m上的合力，注意不能与作用在其它物体上的力相混。,第三讲 牛顿运动定律,如果物体所受的合外力的方向总跟物体的速度方向在同一直线上，物体就作变速直线运动，如果物体所受的合外力的方向与速度的方向不在同一直线上，物体就作曲线运动。,第三讲 牛顿运动定律,应用牛顿第二定律应选取惯性参照系，并且牛顿第二定律只适用于解决宏观低速物体的运动。,第三讲 牛顿运动定律,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，作用在一条直线上。这就是牛顿第三定律。,第三讲 牛顿运动定律,1.物体间力的作用的相互性 实验表明：力不是物体间单方面的作用，而是物体间的相互作用，因此力的定义可进一步表述为：力是物体与物体间的相互作用。物体间相互作用的这对力就叫做作用力和反作用力。,第三讲 牛顿运动定律,2.一对平衡力跟作用力和反作用力比较： 共同点：大小相等，方向相反，作用在一条直线上。 不同点： 一对平衡力 作用力和反作用力 A. 共物（涉及三个物体） 不共物（涉及两个物体） B. 力的性质不一定相同 力的性质一定相同 C. 一个力的产生、变化、 两力同时产生、变化、消失 消失不一定影响另一个力 D.二力共同作用效果是使 两力各有各的作用效果 物体平衡,第三讲 牛顿运动定律,例题1：物体受到恒定的外力，其加速度必恒定，即加速度的大小、方向都恒定，那么，物体的运动方向是否恒定？,第三讲 牛顿运动定律,解：根据牛顿第二定律：F=ma，恒定的外力决定了物体必有恒定的加速度，但加速度方向恒定并不代表速度方向（即运动方向）也恒定。比如：竖直上抛运动中，物体受到外力恒定、加速度(g)恒定，但其运动方向却在到达最高点后发生了变化（折返）。可见，在恒定外力作用下，物体的运动方向不一定就恒定。（当然，也有运动方向恒定的例子，如自由落体运动中，在恒定外力（重力）作用下，运动方向始终不变）。总之，要分清速度、加速度这两个不同的概念，并要明确，外力决定的是加速度，而不是速度。,第三讲 牛顿运动定律,例题2：一个物体在若干个共点力的作用下，处于静止状态。现在，改变其中的一个外力F，使得该力逐渐减小到零后再由零逐渐增加到原来的大小，此时其他各力不变（在此过程中，只改变力的大小，不改变其方向）。 问：在该力发生上述变化的过程中，物体的运动情况如何？,第三讲 牛顿运动定律,解：首先：明确物体的初始状态是静止的，所以，初始时刻，物体所受合外力等于零，即：除F以外其他所有力的合力F大小等于F，方向与F相反。现在，逐渐减小F，则物体受到的合力F逐渐增大，加速度增大，物体做初速度为零的变加速运动，运动方向沿合外力的方向，即沿着F的反方向。当F减小到零时，物体受到的合外力最大，加速度最大；当F从零开始逐渐增大时，合外力逐渐减小，加速度逐渐减小，但加速度的方向不变，仍与速度方向相同，所以物体继续做变加速运动（加速度逐渐减小的变加速运动）当F恢复到原来的大小时，物体受到的合外力F=0，此时，物体的加速度a等于0，速度达到最大。这以后，物体将以该速度做匀速直线运动。,第三讲 牛顿运动定律,小结：分析物体的运动情况，必须从其受力出发：分析物体受到的外力如何变化，合外力如何变化，进而知道加速度如何变化；从加速度的大小、方向及与速度方向间的关系，可以判断物体的运动情况。加速度a是联系运动与力的桥梁。,第三讲 牛顿运动定律,第单元 牛顿定律的应用 学习目标： 能熟练对一个的简单运动学和动力学的问题进行分析和计算；,第三讲 牛顿运动定律,概念规律和方法 一、应用牛顿运动定律解答问题主要分两类： (1) 已知力求运动。 (2) 已知运动求力。 可见，加速度a 是桥梁,第三讲 牛顿运动定律,二、应用牛顿运动定律解题的特例共点力应用下物 体的平衡 求解平衡问题采用的方法： 平衡法：建立平衡方程求解。 分解法:将力按效果分解后求解。 相似三角形法：由边角关系求解，求力的大小就是求边，求力的方向就是求角。 力的三角形图解法：当物体所受的力变化时，通过对几个特殊状态画出受力图（在同一个图上）对比分析，使动态问题静态化，抽象问题形象化。,第三讲 牛顿运动定律,三、应用牛顿第二定律处理动力学问题时的基本步骤： 确定研究对象； 认真析研究对象所受的外力，清楚地画出它受力的分析图； 当所研究的物体受的外力不都在一条直线上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边形法则求其合力，如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；,第三讲 牛顿运动定律,分析研究对象的运动状态； 利用牛顿第二定律F=ma，列方程：Fx= max，Fy=may； 求解方程，当选一个研究对象不能解决问题时，应再选其它研究对象列式，联立求解； 审查计算结果是否合理。,第三讲 牛顿运动定律,例题讲解 例题1.一静止在水平面上的物体，其质量为2kg。现在，给物体施加一水平拉力F=6N，物体跟水平面的动摩擦因数=0.2，求： 物体的加速度？第4s末的速度的大小？ 若F与水平面成370角，则第4s末的速度又是多大？(g=10m/s2),第三讲 牛顿运动定律,例题2：1000吨的列车由车站出发匀变速直线运动，列车经过100S，通过1000m的位移，求机车的牵引力F。（已知阻力是车重的0.005倍。）,第三讲 牛顿运动定律,二、简单的连接体问题 在连接体问题中，如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力，并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度，就可以采用整体法，分析系统受到的外力和运动情况，应用牛顿第二定律求出加速度或外力；如果需要知道物体之间的相互作用力，就采用隔离法，将内力转化为外力，分析物体受力和运动情况，应用牛顿第二定律求解。隔离法和整体法是互相依存、互相补充的，两种方法互相配合交替使用，就能有效地解决连接体问题。,第三讲 牛顿运动定律,例题5. 用水平力F推M和m两物体， 已知M和m与水平地面的动摩擦因数都是，求M和m获得的加速度以及M和m之间的弹力。,第三讲 牛顿运动定律,三、超重和失重 1.物体具有向上的加速度时，物体对水平支持面的压力或对竖直悬线的拉力大于重力的现象，叫超重现象；当物体具有向下的加速度时，物体对水平支持面的压力或对竖直悬线的拉力小于重力的现象叫失重现象；当物体向下的加速度等于重力加速度时，物体对水平支持物的压力或对竖直悬线的拉力为零的现象，叫完全失重现象。,第三讲 牛顿运动定律,2.无论物体是处于超重状态，还是处于失重状态，物体所受的重力不变，只是与物体处于平衡状态时相比较，物体对水平支持面的压力或对竖直悬线的拉力发生了变化。,第三讲 牛顿运动定律,注意： 1.物体处于“超重”或“失重”状态，地球作 用于物体的重力始终存在，大小也无变化； 2.发生“超重”或“失重”现象与物体速度方向 无关，只决定于物体的加速度方向； 3.在完全失重状态，平常一切由重力产生的 物理现象完全消失。如单摆停摆、浸在水中 的物体不受浮力等。,第三讲 牛顿运动定律,例6、如图所示，升降机内质量为m的小球用轻弹簧系住，悬在升降机内，当升降机以a=g/3 加速度减速上升时，弹簧秤的读数为（ ） A、2mg/3 B、mg/3 C、4mg/3 D、mg 拓展1：若以a=g加速下降时， 则弹簧秤示数为多少？ 拓展2：若以a=g/3加速上升 时，则弹簧秤示数为多少？,A,第三讲 牛顿运动定律,练习： 1.关于物体所受外力及速度，正确是( ) A.物体所受外力为零，其速度一定为零； B.物体所受外力不为零，则其速度不可能为零； C.物体所受外力不为零，则其速度大小一定变化； D.物体所受外力不为零，则其速度一定变化.,D,第三讲 牛顿运动定律,2、如果两个力彼此平衡，则它们（ ） A.必是作用力和反作用力； B.必不是作用力和反作用力； C.必是同种性质的力； D.可以是作用力与反作用力，也可以不是。,B,第三讲 牛顿运动定律,3、如图所示，自由下落的小球开始接触竖直放置的弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的速度和加速度的变化情况是：