大学物理2-4 牛顿定律的应用举例ppt课件

1 确定研究对象进行受力分析 隔离物体 画受力图 2 取坐标系 3 列方程 一般用分量式 4 利用其它的约束条件列补充方程 5 先用文字符号求解 后带入数据计算结果 解题的基本思路 1 如图所示滑轮和绳子的质量均不计 滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计 且 求重物释放后 物体的加速度和绳的张力 解以地面为参考系 画受力图 选取坐标如图 例1阿特伍德机 例2设有一质量为m 2500kg的汽车 在平直的高速公路上以每小时120km的速度行驶 若欲使汽车平稳地停下来 驾驶员启动刹车装置 刹车阻力是随时间线性增加的 即 其中b 3500N s 试问此车经过多长时间才停下来 解 已知 以汽车运动方向为轴正向 根据牛顿第二定律 得 根据定义 则 得 例3高台跳水游泳池水的深度 为保证跳水运动员从10m高台跳入游泳池中的安全 规范要求水深必须在4 50 5 00m之间 为什么要做这样的规定呢 设运动员在水中所受浮力与重力近似相等 所受阻力 其中b为水的阻力系数 b 0 50 水的密度 取A 0 08m2 运动员到达池底的安全速度 解 建立坐标系 取水面为坐标原点 向下为y轴正方向 运动员的运动过程先是自由落体 到达水面时的速度 落入水中后 运动员作减速运动 令 则 根据牛顿第二定律 得 由于 上式可写成 两边积分 得 若该运动员的质量为m 50kg 将各物理量代入 得 安全速度 例4如图所示 圆锥摆 长为的细绳一端固定在天花板上 另一端悬挂质量为的小球 小球经推动后 在水平面内绕通过圆心的铅直轴作角速度为的匀速率圆周运动 问绳和铅直方向所成的角度为多少 空气阻力不计 解 越大 也越大 利用此原理 可制成蒸汽机的调速器 如图所示 解 例5如图长为的轻绳 一端系质量为的小球 另一端系于定点 时小球位于最低位置 并具有水平速度 求小球在任意位置的速率及绳的张力 作业 P 452 7 2 8 2 13预习 第三章3 1质点和质点系的动量定理3 2动量守恒定律 书P 442 1 如图所示 质量为m的物体用平行于斜面的细线连接并置于光滑的斜面上 若斜面向左方作加速运动 当物体刚脱离斜面时 它的加速度的大小为 D 书P 442 2 用水平力把一个物体压着靠在粗糙的竖直墙面上保持静止 当逐渐增大时 物体所受的静摩擦力的大小 A 不为零 但保持不变 B 随成正比地增大 C 开始随增大 达到某一最大值后 就保持不变 D 无法确定 A 书P 452 3 一段路面水平公路 转弯处轨道半径为R 汽车轮胎与路面间的摩擦因数为 要使汽车不至于发生侧向打滑 汽车在该处的行使速率 A 不得小于 B 必须等于 C 不得大于 D 还应由汽车的质量m决定 C 书P 452 4 一物体沿固定圆弧形光滑轨道由静止下滑 在下滑过程中 则 A 它的加速度方向永远指向圆心 其速率保持不变 B 它受到的轨道的作用力的大小不断增加 C 它受到的合外力大小变化 方向永远指向圆心 D 它受到的合外力大小不变 其速率不断增加 B 小练习质量分别为m和M的滑块A和B 叠放在光滑水平面上 如图 A B间的静摩擦系为 s 滑动摩擦系数为 k 系统原先处于静止状态 今将水平力F作用于上B 要使A B间不发生相对滑动 应有 C 书P 44问题2 6 如图所示 一半径为R的木桶 以角速度 绕其轴线转动 有一人紧贴在木桶壁上 人与木桶间的静摩擦因数为 0 你知道在什么情形下 人会紧贴在木桶壁上而不掉下来吗 书P 44问题2 一人站在电梯中磅秤上 在什么情况下 他的视重为零 在什么情况下 他的视重大于他在地面上的体重 书P 44问题2 在升降机中有一只海龟 在什么情况下 海龟会漂浮在空中 电梯向下加速度为重力加速度 电梯向上加速运动 升降机向下加速 加速度不小于重力加速度 小练习 若球体在水面上是具有竖直向下的速率 且在水中的重力与浮力相等 即 则球体在水中仅受阻力的作用求 解 例 将质量为10kg的小球挂在倾角 300的光滑斜面上 如图 1 当斜面以加速度a g 3 沿如图所示方向运动时 求绳中的张力及小球对斜面的正压力 2 当斜面的加速度至少为多大时 小球对斜面的正压力为零 解 小球与斜面无相对运动 故小球保持原位 并与斜面一起作同样的运动 小球受绳的张力T 斜面的支持力N和重力mg的作用 分析如图 1 根据牛顿第二定律 得 Tsin Ncos mg 0 Tcos Nsin ma Tsin Ncos mg Tcos Nsin ma T mgsin macos N mgcos masin 1 2 代入数据