第三章--运动和力PPT课件

.,1,第三章运动和力,3.1牛顿第一定律3.2牛顿第二定律3.3牛顿第二定律的应用3.4动量定理3.5力学单位制*,.,2,3.1牛顿第一定律,一、牛顿第一定律的来源二、牛顿第一定律,.,3,1.没有力作用在物体上，物体的运动就会停止吗？,一、牛顿第一定律的来源,.,4,.,5,2.没有力，物体能一直运动下去。伽利略理想斜面实验：,.,6,二、牛顿第一定律,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。这就是牛顿第一定律。物体有保持匀速直线运动或静止状态的性质，这种性质叫做惯性，因此牛顿第一定律也叫做惯性定律。,.,7,2.惯性和质量,.,8,质量是物体惯性大小的量度。人们通过增大或减小物体质量，可以改变物体的惯性大小。,.,9,3.力是改变物体运动状态的原因由牛顿第一定律可知，物体的运动并不需要力来维持，但是，力能迫使物体运动状态发生改变。,.,10,3.2牛顿第二定律,一、加速度与力的关系二、加速度与质量的关系三、牛顿第二定律,.,11,牛顿第一定律指出，力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。而运动状态的变化可以用加速度来描述，由此可得出结论：力是使物体产生加速度的原因。,.,12,一、加速度与力的关系,.,13,二、加速度与质量的关系,.,14,例如，用同样大小的牵引力来起动车辆时，空车起动得快，即获得的加速度大；重车起动得慢，即加速度小。,.,15,1.牛顿第二定律物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与合力的方向相同。数学表达式为F合=ma或a=国际单位制中，质量、加速度、力的单位分别是kg、m/s2和N。,三、牛顿第二定律,.,16,说明（1）加速度的方向与力的方向恒相同。例如，物体斜向抛出后，重力加速度方向还总是竖直向下的。（2）加速度和力瞬时对应。例如，自由落体运动中，物体到达最高点时，速度为零，但重力依然存在，加速度仍为g。,.,17,2.力和运动的关系,由牛顿第二定律可知，物体的受力决定加速度。只要已知物体的受力，就可以知道物体将要发生的运动。当合力为零时，物体加速度就为零，物体将静止或做匀速直线运动。例如，小冰块在很光滑的冰面上运动时，可认为所受合力为零，做匀速直线滑行。当合力不为零时，物体存在加速度，物体做变速运动。例如，汽车起动或刹车时，合力不为零，做变速运动。,.,18,3.3牛顿第二定律的应用,牛顿第二定律确定了力和运动的关系，以加速度为纽带，把物体的受力与运动联系起来。根据牛顿第二定律，结合运动学的规律，如果己知物体的受力，就可以确定物体的运动；反之，如果己知物体的运动，也可以确定物体的受力。,.,19,例题物体受两个互为120、大小均是10N的两个力的作用，物体的质量为2kg，求物体的加速度的大小。,.,20,例题如图，一物体的的质量为2kg，放在粗糙的水平面上，在水平拉力F4N的作用下由静止开始运动，运动过程中物体受的摩擦力为1N，求物体在4秒末的速度和4秒内的位移。,.,21,解物体受力如图所示，由于物体在水平面内运动，竖直方向支持力和重力相平衡，物体的合力在水平方向。由牛顿第二定律得Ff=ma所以m/s2物体在4秒末的速度和4秒内的位移分别为vt=at=1.54=6m/ss=,.,22,例题一辆2000kg的小轿车在平直的路面上以30m/s的速度行驶，某时刻关闭发动机，同时刹车，轿车开始匀减速运动，经过20s停止，求关闭发动机后的阻力是多大？,.,23,解由题给条件，v0=30m/s，vt=0，t=30m根据运动学公式得负号表示加速度方向与初速度方向（选定的正方向）相反。轿车刹车后的受力如图。由牛顿第二定律可得f=ma=2000(1.5)解得f=3000N,.,24,例题如图，用一只弹簧秤悬挂一质量2kg的物体，确定在下列运动中弹簧秤的读数，（1）静止或匀速直线运动（2）以1m/s2的加速度匀加速上升（3）以1m/s2的加速度匀加速下降。,.,25,解（1）物体静止或匀速直线运动，加速度为零，物体的合力为零，即Tmg=0，所以拉力Tmg29.819.6N弹簧秤的读数为19.6N，此读数等于物体的重力。（2）当物体以1m/s2的加速度匀加速上升时，由牛顿第二定律得：Tmgma即Tmg+ma29.8+2121.6N弹簧秤的读数为21.6N，此读数大于物体的重力。,.,26,（3）当物体以1m/s2的加速度匀加速下降时，由牛顿第二定律得：mgTma即Tmgma29.82117.6N弹簧秤的读数为17.6，此读数小于物体的重力。在本例中，用弹簧秤测量物体的重力，其读数（称为视重）在不同的运动状态下不同，可能大于重力（称为超重），可能小于重力（称为失重）。,.,27,3.4动量定理,一、动量二、冲量三、动量定理*四、动量定理的应用*,.,28,一、动量,1.动量概念运动物体对外的作用效果不仅跟物体运动速度有关，还跟物体质量有关。物理学中，将物体的质量m与物体的速度v的乘积叫做物体的动量，用p表示动量，则p=mv动量是矢量，它的方向与物体运动的速度方向相同。在国际单位制中，动量的单位为千克米/秒，符号为kgm/s。,不同质量的运动物体的作用效果,.,29,2.动量的变化当物体间发生相互作用时，物体的速度大小、方向会发生变化。这时，物体的动量也将发生变化。,.,30,例题如图所示，一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前、后钢球的动量变化了多少？,.,31,解取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度为v=6m/s，碰撞前钢球的动量为p=mv=0.16kgm/s=0.6kgm/s碰撞后钢球的速度v=6m/s，碰撞后钢球的动量为p=0.16=0.6kgm/s碰撞前后钢球动量的变化为p=pp0.6kgm/s0.6kgm/s1.2kgm/s动量的变化p也是矢量，它的数值为负值，表示p的方向与所取的正方向相反，水平向左。,.,32,二、冲量,运动状态改变不仅跟力有关，还跟力作用时间的长短有关。为了表示力的作用效果与作用时间的关系，我们把力F和力的作用时间t的乘积叫做力的冲量。用I表示冲量，则I=Ft。冲量是矢量，它的方向与力的方向相同。在国际单位制中，冲量的单位是牛顿秒，符号Ns。,.,33,三、动量定理*,1.动量定理如图，设一物体在光滑水平面上受水平恒力F的作用，做匀加速直线运动，经过时间t，速度由v0变为vt，由推导可得F合t=mvtmv0或I合=ptp0物体所受合力的冲量等于物体动量的变化，这就是动量定理。,.,34,2.撞击与缓冲在生产和生活中，有些地方要求减小作用的时间，以增大作用力撞击。,.,35,有些地方则要求延长作用的时间，以减小作用力缓冲。,.,36,四、动量定理的应用*,例题在某建筑工地上，打桩机将水泥桩打入地基中，如果锤体150kg，从5m高出自由下落打在水泥桩上，再以1m/s的速度反弹，假设锤体与水泥桩的撞击时间为0.2s，求平均的打击力。（g取10m/s2）,.,37,解锤体先做自由落体运动h=代入h=5m，g=10m/s2得：t=1s锤体着地的速度v1=gt=10m/s。对锤体受力分析如图，取向上为正方向由动量定理得：(Nmg)t=mv2(mv1)即：（N1500）0.2=1501+15010得：N=9750N由牛顿第三定律，桩受到的打击力为N的反作用力，大小也为9750N。,.,38,3.5力学单位制*,一、单位制二、单位制在物理计算中的作用,.,39,一、单位制,1.基本单位和导出单位为了确定物理量之间的单位关系，我们选定几个物理量的单位作为基本单位，根据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关系，推导出其他物理量的单位，即导出单位。例如，选位移的单位(米)和时间的单位(秒)，利用公式v=s/t可推导出速度的单位(米每秒)，再利用公式可以推导出加速度的单位(米每二次方秒)。再如，选质量的单位(千克)，利用公式F=ma就可以推导出力的单位(千克米每二次方秒，即牛)。,.,40,2.单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制。在力学中，长度、质量和时间三个物理量的单位可以导出其余的物理量的单位。这三个物理量的单位选定了，就组成了一种力学单位制。在国际单位制中，取米（长度单位）、千克（质量单位）、秒（时间单位）作为基本单位，本书基本采用这种单位制。,.,41,国际单位制的基本单位,.,42,二、单位制在物理计算中的作用,物理计算时，如果所有的已知量都用同一种单位制的单位来表示，那么，只要正确地应用物理公式，计算