牛顿运动定律复习课件.ppt

,牛顿运动定律复习,第三章,牛顿运动定律,牛顿定律知识结构,规律的揭示：伽利略的理想实验.,亚里士多德的错误观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动。力是维持物体运动状态的原因,例1理想实验有时更能深刻地反映自然规律,伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论.减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列(只要填写序号即可).,在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论.下列关于事实和推论的分类正确的是()A.是事实，是推论B.是事实，是推论C.是事实，是推论D.是事实，是推论,【答案】B,【点评】复习时要注意理解重要的物理思维方法，熟记重要的物理史实.,（）一切物体具有惯性，惯性是物体固有的性质。（）指出力的作用是改变物体的运动状态，而不是维持物体的运动。,1、牛顿第一定律,内容：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。,基本概念,对牛顿第一定律的理解：,惯性,概念:物体本身固有的维持原来运动状态不变的属性，与运动状态无关，质量是惯性大小的唯一量度.,表现,不受外力时，表现为保持原来的运动状态不变;,受外力时，表现为改变运动状态的难易程度.,例1下列说法正确的是()A.运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大B.物体匀速运动时，存在惯性；物体变速运动时，不存在惯性C.把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升,是因为物体仍受到一个向上的推力D.同一物体，放在赤道上比放在北京惯性大E.物体的惯性只与物体的质量有关，与其他因素无关,E,问题1：高空中水平匀速飞行的轰炸机，每隔相同的时间投下一颗炸弹，不计空气阻力，那么这些炸弹：（）A、在空中的排列情况是一条抛物线B、在空中的排列情况是一条竖直线C、在空中的排列情况是一条水平线D、落地点是不等间距的。,演示,B,问题2、一个劈形物abc的各面均光滑，放在固定的斜面上，ab边成水平并在其上放一光滑小球。物体abc从静止开始释放，则小球在碰到斜面以前的运动轨迹是（）A、沿斜面的直线B、竖直的直线C、弧形曲线D、是一条折线,B,变式题做匀速直线运动的小车上水平固定放置一密闭的装满水的瓶子，瓶内有一气泡，如下图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？,【解析】当小车突然停止运动时，固定在小车上的瓶子随即停止运动，而瓶内的气泡和具有流动,性的水都将由于惯性向瓶的前部运动，所以本题的研究对象不仅仅涉及气泡，还应该有水由于惯性的大小和质量有关，而水的质量远大于气泡的质量,因此水的惯性远大于气泡的惯性，当小车突然停止运动时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，当水相对于瓶子向前运动时，水将挤压气泡，使气泡相对于瓶子向后运动.,【点评】这类问题除了要理解惯性知识外,还要比较所研究的对象与周围物质的密度大小.,牛顿第三定律,规律的揭示:作用力与反作用力的概念.规律的内容:两个物体之间的作用力和作用力总是大小相等，方向相反,作用在一条直线上.表达式：F=F,作用力、反作用力分别作用在两个物体上,一对平衡力作用在同一个物体上,作用力、反作用力与一对平衡力的主要区别,作用力和反作用力总是：同生、同灭、同变、同大小、同性质、反方向，但是分别作用在不同的物体上，因此不能抵消。,07年1月广东省汕尾市调研测试2,2、用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，点击实验菜单中“力的相互作用”。把两个力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果如图。观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线，可以得到以下实验结论：()A、作用力与反作用力时刻相等B、作用力与反作用力作用在同一物体上C、作用力与反作用力大小相等D、作用力与反作用力方向相反,CD,力学单位制,二。基本单位：人为选定的几个物理量的单位。,三。导出单位：由基本单位和物理公式推导出的物理量的单位。,四。力学中的单位制：,1。国际单位制（SI制）基本单位,2。厘米、克、秒制基本单位,（米，秒，千克）,（厘米，秒，克）,一。基本物理量：7个,长度，质量，时间，电流强度，热力学温度，物质的量，发光强度,典型例题,例题,1.现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空：A.密度B.m/sC.ND.加速度E.质量F.sG.cmH.长度I.时间J.kg（1）属于物理量的是；（2）在国际单位制中，作为基本单位的物理量有；（3）在国际单位制中基本单位是，导出单位是。,2.在牛顿第二定律公式F=kma中，比例系数k的数值：()A.在任何情况下都不等于1B.k的数值是由质量、加速度和力的大小决定的C.k的数值是由质量、加速度和力三者的单位决定的D.在国际单位制中，k的数值一定等于1,应用,两类基本问题力学单位制超重和失重,运动和力的关系,运动不需要力来维持，运动有改变必是F合不等于零.运动性质由F合决定.,运动轨迹由F合与v0决定,F合与v0共线,为直线运动F合与v0不共线,为曲线运动,练习,例1.如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块AB,在水平推力F作用下运动,用FAB代表A、B间的相互作用力().A.若地面是完全光滑的，则FAB=FB.若地面是完全光滑的，则FAB=F/2C.若地面是有摩擦的，则FAB=FD.若地面是有摩擦的,则FAB=F/2,BD,例2.如图所示，一只猴子跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直杆，在这一瞬间，悬绳断了，要使猴子离地面的高度不变，猴子的质量为m，直杆的质量为M，则直杆下降的加速度为().,B,例3.雨滴从高空由静止开始自由下落时，其所受的阻力与速度成正比，则雨滴在下落的过程中，其加速度将_(填增大、减小或不变)，直到最后其加速度将变为_(填零、恒定值或无限大或负数)；其速度开始时将_(填增大、减小或不变)，直到最后为_(填零、恒定值或无限大).,例4.内壁光滑的容器内放着一个倾角为的光滑斜面，斜面与竖直的器壁之间放一个质量为m的小球，如图所示，当容器以加速度a沿竖直方向匀加速上升时，球对竖直器壁的压力为_.,a,例5.以20m/s的初速度向上抛出一个小球，求:(1)空气阻力可忽略不计时,上升的最大高度.(2)空气阻力为物体重力的0.2倍时,上升的最大高度和返回原抛出点时的速度.(g取10m/s2),例6.空间探测器从某一星球表面竖直升空，已知探测器质量为500kg(设为恒量),发动机推力为恒力，探测器升空后发动机因故障而突然关闭，如图所示是探测器从升空到落回星球表面的速度时间图象，则由图象可判断该探测器在星球表面所能达到的最大高度是多少？发动机工作时的推力又为多少？,二、牛顿第二定律定律内容：物体的加速度跟所受的合外力大小成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同.表达式：F合=ma.适应范围：宏观低速运动的惯性系中运动与力的问题.三、加速度与合外力的关系（除大小成正比外，还应理解四性）1.同体性：在表达式中，m、F合、a都应是同一个研究对象的对应量.,(1)若研究对象为单个物体，则满足F合=ma；(2)若研究对象为多个物体，则满足F合=m1a1+m2a2+m3a3+(一维情况下).2.瞬时性：加速度和合外力具有瞬时对应关系,它们总是同增同减同生同灭.3.同向性：加速度与合外力的方向时时保持一致.4.独立性：若物体受多个力的作用，则每一个力都能独自产生各自的加速度，并且任意方向均满足Fz=maz，若在两个相互垂直的方向进行正交分解,则有：,探究点一加速度与合外力的瞬时性关系,例1如右图所示，小球自由下落一段时间后，落在竖直放置的弹簧上，从接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的？,【解析】速度变大或变小取决于速度方向与加速度方向的关系(当a与v同向时v变大，当a与v反向时v变小)，而加速度由合外力决定，故要分析v、a的大小变化，必须先分析小球受到的合外力的变化.,小球接触弹簧时受两个力作用：向下的重力和向上的弹力（其中重力为恒力）.在接触的头一阶段，重力大于弹力，小球合力向下，且不断变小,因而加速度也向下,加速度方向与速度方向相同,速度不断增大,直至合力为零,加速度为零，速度达到最大.在后一阶段弹力大于重力(F合=kx-mg)，因而加速度向上且变大，直到速度减少至0.(注意：小球不静止在最低点，在最低点时,弹力大于重力，小球将被弹簧推向上运动，请同学们自己分析以后的运动情况)弹簧压缩到最短.,【点评】分析某一复杂运动过程，要合理地抓点分段.题中弹力等于重力这一位置是个转折点，以这个转折点把小球与弹簧接触的运动分为两个阶段进行分析.,综上分析，小球向下压缩弹簧的过程中，F合方向先向下后向上，F合先变小后变大；a方向先向下后向上，a先变小后变大；v方向向下，大小先变大后变小.（向上推的过程也是先加速后减速）.,例、匀速上升的升降机顶部悬殊有一轻质弹簧，弹簧下端挂有一小球，若升降机突然停止，在地面上的观察者看来，小球在继续上升的过程中（）A速度逐渐减小B速度先增大后减小C加速度逐渐增大D加速度逐渐减小,变式题如下图所示，一质量为m的物体悬挂在长度分别为l1、l2的两根细绳上，l1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，l2水平拉直，物体处于平衡状态，现将l2线剪断，求剪断瞬间物体的加速度.,（1）下面是某同学对该题的一种解法：设l1线上拉力为FT1，l2线上拉力为FT2，重力为mg,物体在三力作用下保持平衡：FT1cos=mg，FT2=mgtan剪断线的瞬间，FT2突然消失，物体即在FT2反方向获得加速度.因为mgtan=ma，所以加速度a=gtan，方向在FT2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(a)中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图(b)所示，其他条件不变，求解的步骤与(1)完全相同，即a=gtan，你认为这个结果正确吗？请说明理由.,【解析】(1)结果不正确.因为l2被剪断的瞬间,l1上张力的大小发生了突变.此瞬间FT1=mgcos，它与重力沿绳方向的分力抵消，重力垂直于绳方向的分力产生加速度：a=gsin.(2)结果正确，因为l2被剪断的瞬间，弹簧l1的长度不能发生突变，FT1的大小方向都不变，它与重力的合力大小与FT2相等，方向相反，所以物体的加速度大小为：a=gtan.,【点评】本题考查的是牛顿第二定律的瞬时性及轻绳与弹簧的不同力学特性.,例、竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉MN固定于杆上，小球处于静止状态.若拔去销钉M的瞬间，小球的加速度大小为12m/s2，若不拔去销钉M而拔去销钉N的瞬间，小球的加速度可能为(取g=10m/s2)()A22m/s2，方向竖直向上B22m/s2，方向竖直向下C2m/s2，方向竖直向上D2m/s2，方向竖直向下,BC,解：见下页,（1）若上面的弹簧压缩有压力，则下面的弹簧也压缩，受力如图示：,静止时有k2x2=k1x1+mg,拔去Mk2x2-mg=12m,拔去Nk1x1+mg=ma,a=22m/s2方向向下,（2）若下面的弹簧伸长有拉力，则上面的弹簧也伸长，受力如图示：,静止时有k1x1=k2x2+mg,拔去Mk2x2+mg=12m,拔去Nk1x1-mg=ma,a=2m/s2方向向上,探究点二加速度与合外力的同向性的应用,例2如右图所示,动力小车上有一竖杆，杆端用细绳拴一质量为m的小球.当小车沿倾角为30的斜面匀加速向上运动时，绳与杆的夹角为60，求小车的加速度和绳中拉力大小.,【解析】分析小球的受力后，画出受力图如右图所示.其中，因加速度是沿斜面方向，故小球所受合外力也是沿斜面方向,小球的受力及力的合成如图所示，由几何关系可得：1=2=30，所以F=mg，由F=ma得a=g.从图中可得绳中拉力为FT=2mgcos30=mg.,【点评】本题利用了加速度与合外力的同向性，由加速度的方向确定了合外力的方向，进而求出了合外力的大小.,探究点三用正交分解法解题,例3风洞实验中可产生水平方向、大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径,如下图所示.,（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍.求小球与杆间的动摩擦因数.,(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?(sin37=0.6,cos37=0.8),【解析】本题主要考查应用牛顿运动定律解决实际问题的能力.题中将套有小球的细直杆放在我们比较陌生的风洞实验里，题目比较新颖，同时也考查了学生的理解能力及灵活应用知识的能力.（1）设小球所受的风力为F，小球质量为m.,小球在杆上匀速运动时，F=mg，得（2）设杆对小球的支持力为FN，摩擦力为Ff,小球受力情况如右图所示,将F、mg沿杆方向和垂直杆方向正交分解，根据牛顿第二定律得:,由可解得:,【点评】1.正交分解法的坐标轴的选择技巧：由于加速度与合外力的方向一致，通常选取和加速度一致与垂直的两个方向建立坐标轴.这样，牛顿第二定律的分量式就变为：Fx=ma、Fy0.2.解答二维受力情况下的动力学习题时，应规定一个正方向，通过符号正确表达各矢量的方向.,变式题两个叠在一起的滑块，置于固定的、倾角为的斜面上，如下图所示，滑块A、B质量分别为M、m，A与斜面间的动摩擦因数为1，B与A之间的动摩擦因数为2，已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下,滑块B受到的摩擦力()A.等于零B.方向沿斜面向上C.大小等于2mgcosD.大小等于1mgcos,【解析】把A、B两滑块作为一个整体，设其下滑加速度为a，由牛顿第二定律得：(M+m)gsin-1(M+m)gcos=(M+m)a.得a=g(sin-1cos),(1)(2),【点评】由于所求的摩擦力是未知力,若设B受到A对它的摩擦力沿斜面向下,则牛顿第二定律的表达式为mgsin+FB=ma得FB=ma-mgsin=mg(sin-1cos)-mgsin=-1mgcos，式中负号表示FB的方向与规定的正方向相反，即沿斜面向上.,由于agsin，可见B随A一起下滑过程中,必须受到A对它沿斜面向上的摩擦力，设摩擦力为FB(如上图(2)所示).由牛顿第二定律mgsin-FB=ma.得FB=mgsin-ma=mgsin-mg(sin-1cos)=1mgcos.,【答案】BD,（2007江苏，15）直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着m=500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角45。直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳定在a=1.5m/s2时，悬索与竖直方向的夹角14。如果空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量，谋求水箱中水的质量。（取重力加速度g=10m/s2；sin14=0.242；cos14=0.970）,探究点四变力作用下物体的运动,例4一弹簧秤的秤盘质量m1=1.5kg，盘内放一物体P，P的质量m2=10.5kg，弹簧质量不计，其劲度系数k=800N/m，系统处于静止状态，如右图所示,现给P施加一竖直向上的力F使P从静止开始向上做匀加速运动,已知在最初0.2s内F是变力，在0.2s后F是恒力，求F的最小值和最大值各为多少？,【解析】未施加拉力时，系统处于平衡状态，故有：kx0=(m1+m2)g.当0tG超重,a向下时F(M+m)g。正确选项为D。,拓展练习一：一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲的过程中，指针示数变化应是（）A.先减小，后还原B.先增加，后还原C.始终不变D.先减小，后增加，再还原,解析：人下蹲的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程。,D,过程,速度变化,加速度方向,受力分析,方程,结论,加速向下,V增加,a向下,mg-N=ma,Nmg,静止,V不变,a=0,N-mg=0,N=mg,4、讨论：一盛水容器放在台秤上，将一乒乓球按入水中然后放手，在乒乓球加速上升的过程中，台秤的示数与原来比将会怎样？,答案：变小。,【例8】在图示的装置中，重4N的物块被平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上，整个装置保持静止，斜面的倾角为30度，被固定在测力计上，如果物块与斜面间无摩擦，装置稳定后，当细线被烧断物块正在下滑时，与稳定时相比较，测力计的读数（）（A）增加4N（B）增加3N（C）减少1N（D）不变,四、应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究对象与研究过程；(2)分析物体的受力情况，确定其合外力；(3)分析物体的运动情况,确定或表达物体的加速度;(4)选取正交坐标系与正方向，运用牛顿第二定律列出方程；(5)解答并检验.,（6）研究方法：正交分解法整体法和隔离法,9、如图11所示，在粗糙水平面上有一个三角形木块，在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m1和m2的小木块，已知三角形木块和两个小木块均静止，则粗糙水平面对三角形木块()A没有摩擦力作用B有摩擦力作用，摩擦力方向水平向右C有摩擦力作用，摩擦力方向水平向左D有摩擦力作用，但其方向无法确定，因为m1、m2、的数值并未给出,8如图3-10所示,一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90，两底角为和；a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块已知所有接触面都是光滑的现发现a、b沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于（）AMg+mgBMg+2mgCMg+mg(sin+sin)DMg+mg(cos+cos),3如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面，物体以恒定的速率v2沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面上，这时速率为v2,则下列说法