大学物理 牛顿定律的应用举例PPT学习教案

1、会计学1大学物理大学物理 牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例1PTF （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.21mm 1m2mamFgm1T12T2m gFm a gmmmma2121gmmmmF2121T2解 以地面为参考系画受力图、选取坐标如图TF2Pay0a例1 阿特伍德机第1页/共18页 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

2、长时间才停下来。fFbt解：已知，0120 100033.3( / )60 60m sv以汽车运动方向为轴正向根据牛顿第二定律，得fFambtm根据定义，ddatv则ddbttmvddbttmv00tv0得1202()tmbv6.9s第2页/共18页 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 。2/2rF b Av331.0 10/kg m2.0

3、/m sv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02ghv14.0( / )ms落入水中后，运动员作减速运动0yFrBFP第3页/共18页令/2k b A2rFk v则根据牛顿第二定律，得2ddmkt vv由于ddyt v上式可写成ddkymvv两边积分，0ddykymvvvv0得lnmykvv0若该运动员的质量为m=50kg,将各物理量代入，得4.86ym0yFr2.0 /m sv安全速度第4页/共18页 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

4、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.mloolrTFPvAnete解amPFTnTsinmaF0cosT PFsinlr 22mrrmvlmF2T第5页/共18页llmmolr2cosmgmllg2arccos越大， 也越大 利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.2gl第6页/共18页tmmgddsinv解dsindgl v vtddvtsinmamgnTcosmamgFlmmgF/cos2Tv 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. 0vm0t

5、lo0vo o0vvTFgmtenetddddvddvvl00vvdsindglvv第7页/共18页0vo o0vvTFgmtene)cos32(20TgglmFv) 1(cos220lgvvtmmgddsinvlmmgF/cos2Tv第8页/共18页作业:P.45 2-7, 2-8, 2-13预习:第三章 3-1质点和质点系的动量定理 3-2动量守恒定律第9页/共18页(书P.44 2-1)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( )(A) sin(B) cos(C) tan(D)tanggggcDm

6、(书P.44 2-2)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( )NFNFfF(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.ANFNF第10页/共18页(书P.45 2-3)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gRgRgRC(书P.45 2-4)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

7、）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第11页/共18页小练习质量分别为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( )ABF(A)(B)(1/)(C)()(D)ssskFmgFm M mgm MFm M gFmgMC第12页/共18页(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，

8、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？0NmgnNma2mR20mRmg 20Rg 第13页/共18页(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第14页/共18页vvbtmddttmb0dd0vvvvtmb)/(0e vvvto0vvBFrFPy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 。 0vPF BvbFr( ) tv解：第15页/共18页例: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a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。第16页/共18页（1）根据牛顿第二定律，得Tsin +Ncos -mg=0 Tcos -Nsin =maT