D牛顿运动定律的应用.ppt

第 三 章 牛顿运动定律,D 牛顿运动定律的应用 （新课教学) 上大市北附中 吕德库,第三章 D 牛顿运动定律的应用,问题:1、最开始我们学习了牛顿第二定律中F =k ma ，对式中各物理量的单位有什么要求？系数为多少?是怎么规定的?,问题:2 、北京时间2004年8月28日凌晨2点40分，在第28届雅典奥林匹克运动场上，一个值得所有中国人铭记的时刻，刘翔在奥运会男子110米跨栏决赛中以12秒91的成绩打破了奥运会记录，获得了奥运金牌，实现了中国在奥运会男子田径项目上金牌零的突破。 设问1：在现场直播的描述过程中需要涉及哪些物理量？假如不使用单位，你能确切了解吗？,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？,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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）,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。,1、物理量的单位与国际单位制,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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（阅读 书92页：点击）,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。 （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：,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。,第三章 D 牛顿运动定律的应用,2、牛顿运动定律的应用,第三章 D 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。 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 （2）对研究对象受力分析：重力，弹力 （3）建立坐标系，求出合力大小 （4）列方程，求出物体的加速度：,方向沿斜面向下,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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。,4.建立坐标系(让加速度在坐标轴上或更多的 量在轴上 ) 。,3. 运动情况（加速度）分析。,5.根据牛顿第二定律在轴上列方程。,第三章 B 牛顿第二定律（2）,6.求解,验证。,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，请问他起跑时产生的水平合力是多少？ 解：,则,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？ 小结：加速度是力和运动之间的桥梁和纽带。 确定研究对象 作出受力分析并画示意图 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。,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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？（g10m/s2）,X轴：mgsin - f = ma,Y轴：N mgcos = 0,f = 4 N,a=2m/s2 s=25m； v=10m/s； t=8s,象这种建立正交坐标系求解平衡问题的方法，称为正交分解法,（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。,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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。 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。,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。,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,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。,第 二 章 牛顿运动定律,D 牛顿运动定律的应用 （新课教学) 上大市北附中 吕德库,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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。,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,（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。,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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。 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。,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。 思考：真的是重力变化了吗？那么，过程中什么量发生了变化？,第三章 D 牛顿运动定律的应用,第三章 D 牛顿运动定律的应用,第三章 D 牛顿运动定律的应用,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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”。 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！,什么叫超重和失重？,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？ 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：NG 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。,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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：NG 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。,2 、力学原理分析 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。,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 时，拉力 重力，物体处于 状态； 当物体 时，拉力 重力，物体处于 状态。 当物体 时，拉力 重力，物体处于 状态； 当物体 时，拉力 重力，物体处于 状态。 【思考】超重或失重状态与物体的速度方向有关吗？,加速上升,大于,超重,减速下降,大于,超重,加速下降,小于,失重,减速上升,小于,失重,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？,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：,第三章 D 牛顿运动定律的应用,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 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；,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）