用牛顿运动定律解决问题ppt课件

1、第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律用牛顿运动定律处理问题二用牛顿运动定律处理问题二 整体法与隔离法在动力学问题中的运用整体法与隔离法在动力学问题中的运用 1、衔接体问题： 所谓衔接体就是指多个相关联的物体，他们普通具有一样的运动情况，如有一样的速度、加速度，比如几个物体叠放在一同，或并排斥放在一同，或用绳子、轻杆连在一同的物体系统。 2、内力和外力： 系统内部物体之间的作用力叫内力。 系统与外部物体之间的作用力叫外力。隔离法与整体法：隔离法与整体法：整体法是指当衔接体内的物体之间没有相对运动(即有共同加速度)时，可把此物体组作为一个整体对象思索，分析其受力情况，整体运用牛顿第二定律列式求解(

2、当然，当衔接体内的物体之间有相对运动时，仍可整体运用牛顿第二定律求解)隔离法是指在求解衔接体内各个物体之间的相互作用力(如相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，可以把其中一个物体从衔接体中“单独隔离出来，进展受力分析的方法 整体法与隔离法在较为复杂的问题中经常需求有机地结合起来结合、交叉运用，这将会更快捷有效对衔接体的普通处置思绪：对衔接体的普通处置思绪： 普通是先整体后隔离，在衔接体内各物普通是先整体后隔离，在衔接体内各物体具有一样的加速度时，应先把它们看作一体具有一样的加速度时，应先把它们看作一个整体，分析整体的受力，利用牛顿第二定个整体，分析整体的受力，利用牛顿第二定律求出共同的加速度。律

3、求出共同的加速度。 假设再求系统内各假设再求系统内各物体间的相互作用力，再把物体隔离，对该物体间的相互作用力，再把物体隔离，对该物体单独进展受力分析，利用牛顿第二定律物体单独进展受力分析，利用牛顿第二定律对该物体列方程求解。即对该物体列方程求解。即“整体分析求加速整体分析求加速度，隔离物体求内力度，隔离物体求内力 或或“先隔离物体求加速度，再整体分析求外先隔离物体求加速度，再整体分析求外力力 假设衔接体内各物体的加速度不同，假设衔接体内各物体的加速度不同，那么应该用隔离法对每一个物体进展单独分那么应该用隔离法对每一个物体进展单独分析，分别对各物体列方程求解，不能用整体析，分别对各物体列方程求解

4、，不能用整体法分析。法分析。 答案：B 例2如右图所示，质量为m的物块放在倾角为的斜面上，斜面体的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑，现对斜面施一个程度推力F，要使物体相对斜面静止，力F应多大？ 答案：(mM)gtan. 解析：二物体无相对滑动，阐明二物体加速度一样，方向程度 先选择物块为研讨对象，受两个力，重力mg、支持力FN、且二力合力方向程度向左，如以下图所示， 由图可得：mamgtan agtan 再选整体为研讨对象，根据牛顿第二定律F(mM)a(mM)gtan.作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。限限

5、速速40km/sGF2F1F1F2F3FfNGv为了明确表示物体所受的共点力，在作表示图时，可以把这为了明确表示物体所受的共点力，在作表示图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。v在不思索物体转动的情况下，物体可以当作质点对待，所以在不思索物体转动的情况下，物体可以当作质点对待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。力的作用点都可以画在受力物体的重心上。NG静止在桌面上的木块静止在桌面上的木块FfNG匀速行驶的汽车匀速行驶的汽车GNf静止在斜面上的木块静止在斜面上的木块学点学点1 共点力的平衡条件共点力的平衡条件共点力作用下物体的平衡条

6、件是合力为。共点力作用下物体的平衡条件是合力为。 平衡形状：假设一个物体在力的作用下，坚持静止或匀速平衡形状：假设一个物体在力的作用下，坚持静止或匀速直线运动形状，我们就说这个物体处于平衡形状。直线运动形状，我们就说这个物体处于平衡形状。 平衡条件的四个推论平衡条件的四个推论 假设物体在两个力同时作用下处于平衡形状，那么这两个假设物体在两个力同时作用下处于平衡形状，那么这两个力大小相等、方向相反，且作用在同不断线上，其合力为零，这就力大小相等、方向相反，且作用在同不断线上，其合力为零，这就是初中学过的二力平衡。是初中学过的二力平衡。 物体在三个共点力作用下处于平衡形状，恣意两个力的合物体在三个

7、共点力作用下处于平衡形状，恣意两个力的合力与第三个力等大、反向。力与第三个力等大、反向。 物体在物体在n个非平行力同时作用下处于平衡形状时，个非平行力同时作用下处于平衡形状时，n个力必个力必定共面共点，合力为零，称为定共面共点，合力为零，称为n个共点力的平衡，其中恣意个共点力的平衡，其中恣意(n-1)个个力的合力必定与第力的合力必定与第n个力等大、反向，作用在同不断线上。个力等大、反向，作用在同不断线上。 当物体处于平衡形状时，沿恣意方向物体的合力均为零。当物体处于平衡形状时，沿恣意方向物体的合力均为零。 4利用平衡条件处理实践问题的方法利用平衡条件处理实践问题的方法 力的合成、分解法：对于三

8、力平衡，根据恣意两个力的合力与第三力的合成、分解法：对于三力平衡，根据恣意两个力的合力与第三个力等大反向的关系，借助三角函数、类似三角形等手段来求解；或将某一个力等大反向的关系，借助三角函数、类似三角形等手段来求解；或将某一力分解到另外两个力的反方向上，得到的这两个分力势必与另外两个力等大、力分解到另外两个力的反方向上，得到的这两个分力势必与另外两个力等大、反向；对于多个力的平衡，利用先分解再合成的正交分解法。反向；对于多个力的平衡，利用先分解再合成的正交分解法。 矢量三角形法：物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，矢量三角形法：物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量

9、箭头首尾相接，构成一个矢量三角形；反之，假设三个力的这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形；反之，假设三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，那么这三个力的合力必为零，利用三角矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，那么这三个力的合力必为零，利用三角形法，根据正弦定理或类似三角形数学知识可求得未知力。形法，根据正弦定理或类似三角形数学知识可求得未知力。 类似三角形法：类似三角形法，通常寻觅一个矢量三角形与几何三角类似三角形法：类似三角形法，通常寻觅一个矢量三角形与几何三角形类似，这一方法仅能处置三力平衡问题。形类似，这一方法仅能处置三力平衡问题。 三力汇交原理：假设一个物体遭到三个不平行力的作

10、用而平衡，这三三力汇交原理：假设一个物体遭到三个不平行力的作用而平衡，这三个力的作用线必在同一平面上，而且必为共点力。个力的作用线必在同一平面上，而且必为共点力。 正交分解法：将各力分别分解到正交分解法：将各力分别分解到x轴上和轴上和y轴上，运用两坐标轴上的合轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件，力等于零的条件，Fx=0，y，多用于三个以上共点力作用下物体，多用于三个以上共点力作用下物体的平衡。但选择的平衡。但选择x、y方向时，尽能够使落在方向时，尽能够使落在x、y轴上的力多；被分解的力尽轴上的力多；被分解的力尽能够是知力，不宜分解待求力。能够是知力，不宜分解待求力。 提示：将各种方法有机的

11、运用会使问题更易于处理，多种方法交叉、提示：将各种方法有机的运用会使问题更易于处理，多种方法交叉、灵敏运用，有助于才干的提高。灵敏运用，有助于才干的提高。 5动态平衡问题的分析方法动态平衡问题的分析方法 在有关物体平衡的问题中，存在着大量的动态在有关物体平衡的问题中，存在着大量的动态问题，所谓动态平衡问题，就是经过控制某一物问题，所谓动态平衡问题，就是经过控制某一物理量，使物体的形状发生缓慢变化的平衡问题，理量，使物体的形状发生缓慢变化的平衡问题，即任一时辰处于平衡形状。即任一时辰处于平衡形状。 解析法：对研讨对象的任一形状进展受力分解析法：对研讨对象的任一形状进展受力分析，建立平衡方程，求出

12、应变参量与自变参量的析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的普通函数式，然后根据自变量的变化确定应变参普通函数式，然后根据自变量的变化确定应变参量的变化。量的变化。 图解法：对研讨对象进展受力分析，再根图解法：对研讨对象进展受力分析，再根据平行四边形定那么或三角形定那么画出不同形据平行四边形定那么或三角形定那么画出不同形状下的力的矢量图画在同一个图中，然后根状下的力的矢量图画在同一个图中，然后根据有向线段表示力的长度变化判别各个力的据有向线段表示力的长度变化判别各个力的变化情况。变化情况。【例【例2】如图】如图-7-4所示，一定质量的物块用两根轻绳悬所示，一定质量的物块用两根轻绳悬 在空中，

13、其中绳固定不动，绳在竖直平面在空中，其中绳固定不动，绳在竖直平面 内由程度方向向上转动，那么在绳由程度转至竖内由程度方向向上转动，那么在绳由程度转至竖 直的过程中，绳的张力的大小将直的过程中，绳的张力的大小将( ) A.不断变大不断变大 B.不断变小不断变小 C.先变大后变小先变大后变小 D.先变小后变大先变小后变大D D图图-7-4【解析】在绳转动的过程中物块一直处【解析】在绳转动的过程中物块一直处于静止形状，所受合力一直为零。如图于静止形状，所受合力一直为零。如图4-7-4-7-5 5为绳转动过程中结点的受力表示图，为绳转动过程中结点的受力表示图，从图中可知，绳的张力先变小后变大。从图中可

14、知，绳的张力先变小后变大。图图-7-5图图4-7-6TA不断减小，先变小后增大。不断减小，先变小后增大。如图如图-7-6所示，半圆形支架，两所示，半圆形支架，两细绳和细绳和 结于圆心，下悬重为结于圆心，下悬重为的物体，使绳固定不动，将的物体，使绳固定不动，将绳的端沿半圆支架从程度位置逐渐移绳的端沿半圆支架从程度位置逐渐移至竖直的位置过程中，分析和至竖直的位置过程中，分析和绳所受的力大小如何变化？绳所受的力大小如何变化？我们通常怎样运用测力计丈量物体重力呢？假设物体和测力计一同运动，那么测力计读数会有什么样的变化？通常情况下，我们要坚持物体静止，再来读取测力计的读数。假设物体和测力计一同做匀速直

15、线运动，那么测力计的读数依然等于物体的重力，但假设物体和测力计一同做变速直线运动，情况又怎样样呢？一、超重景象：例1、在升降机电梯中测人的体重，知人质量为40kg，当升降机以2.5m/s2的加速度匀加速上升，测力计的示数是多少？g取10 m/s2)分析：测力计的示数大小等于人对测力计的压力大小。一、超重景象：例1、在升降机电梯中测人的体重，知人质量为40kg，当升降机以2.5m/s2的加速度匀加速上升，测力计的示数是多少？g取10 m/s2)解：人的重力G=mg=400N, GNva 当升降机匀加速上升时，根据牛顿 第二定律可知Nmg=ma N=mg+ma=500N，根据牛顿第三定律可知，测力

16、计对人的支持力与人对测力计的压力大小相等，测力计的示数为500N。一、超重景象：例1、在升降机电梯中测人的体重，知人质量为40kg，当升降机以2.5m/s2的加速度匀加速上升，测力计的示数是多少？g取10 m/s2)小结：电梯加速上升时，人对测力计的压力比人遭到的重力大，我们把这种景象叫做超重。二、失重景象：例2、在上题中，假设升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降时，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)二、失重景象：例2、在上题中，假设升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降时，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)解：人的重力G=mg=400N, GNva当升降机匀加速下降

17、时，根据牛顿第二定律可知mgN=ma N=mgma=300N，根据牛顿第三定律可知，测力计对人的支持力与人对测力计的压力大小相等，测力计的示数为300N。二、失重景象：例2、在上题中，假设升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降时，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)小结：电梯加速下降时，人对测力计的压力比人遭到的重力小，我们把这种景象叫做失重。 在失重景象中，假设物体的加速度恰好为g时，情况又会怎样呢？例3、前例中，假设升降机在静止时，悬挂升降机的钢索忽然断裂，升降机自在下落，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)解：人的重力G=mg=400N, 当升降机自在落体时，a=g，根

18、据牛顿第二定律可知mgN=maGvg N=mgma=mgmg=0N，根据牛顿第三定律可知，测力计对人的支持力与人对测力计的压力大小相等，测力计的示数为0N。Gvg小结：此时测力计示数为0，好象人完全没有遭到的重力一样，这种形状下，人对测力计的压力为0，我们把这种景象叫做完全失重。 在失重景象中，假设物体的加速度恰好为g时，情况又会怎样呢？例3、前例中，假设升降机在静止时，悬挂升降机的钢索忽然断裂，升降机自在下落，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)小结：此时测力计示数为0，好象人完全没有遭到的重力一样，这种形状下，人对测力计的压力为0，我们把这种景象叫做完全失重。对超重和失重的进一步认

19、识对超重和失重的进一步认识例4、前例中，假设升降机以2.5m/s2的加速度减速上升，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)对超重和失重的进一步认识对超重和失重的进一步认识解：人的重力G=mg=400N, GNva对超重和失重的进一步认识对超重和失重的进一步认识当升降机匀减速上升时，根据牛顿第二定律可知mgN=ma N=mgma=300N根据牛顿第三定律可知，测力计对人的支持力与人对测力计的压力大小相等，测力计的示数为300N。例4、前例中，假设升降机以2.5m/s2的加速度减速上升，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)总结：a、当物体有向上的加速度时加速上升 或减速下降，产生超重

20、景象。 b、当物体有向下的加速度时加速下降 或减速上升，产生失重景象。当 a=g时，完全失重。对超重和失重的进一步认识对超重和失重的进一步认识例5、前例中，假设升降机以2.5m/s2的加速度减速下降，测力计的示数又是多少？ g取10 m/s2)mvamvamvamavGNGNGNGN超重、失重与物体所受重力的区别： 物体处于超重失重形状时，地球作物体处于超重失重形状时，地球作用于物体的重力一直存在，且大小不变，只用于物体的重力一直存在，且大小不变，只不过物体对程度支持物的压力或悬挂物的不过物体对程度支持物的压力或悬挂物的拉力大于小于物体的重力。拉力大于小于物体的重力。太空行走现实生活中的超失重

21、景象：蹦 极我们来看一个实验： 当装有水的水杯壁上有一个孔时，在水压作用下，水会从孔中流出来。 假设让这个杯子自在下落又是什么情况呢？ 这时我们发现，虽然杯壁上有孔，但水却没有流出来，这是为什么呢？问题：将瓶子竖直上抛，水会从小问题：将瓶子竖直上抛，水会从小孔流出吗？孔流出吗？超重和失重景象的运用超重和失重景象的运用 人造地球卫星、宇人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机都绕宙飞船、航天飞机都绕地球做圆周运动。所受地球做圆周运动。所受的地球引力只用于改动的地球引力只用于改动物体的运动形状。物体的运动形状。航天飞机中的人和物都航天飞机中的人和物都处于处于 形状。形状。完全失重完全失重0在航天飞机中一切

22、和重力有关的仪器都无法运用！在航天飞机中一切和重力有关的仪器都无法运用！弹簧测力计无法丈量物弹簧测力计无法丈量物体的重力，但仍能丈量体的重力，但仍能丈量拉力或压力的大小。拉力或压力的大小。无法用天平丈量物体的质量无法用天平丈量物体的质量学点学点2 超重和失重超重和失重 实重：物体实践所受的重力。物体所受重力不会因实重：物体实践所受的重力。物体所受重力不会因物体运动形状的改动而变化。物体运动形状的改动而变化。 视重：当物体在竖直方向有加速度时即视重：当物体在竖直方向有加速度时即ay0，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，

23、此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重。此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重。 阐明：正由于当物体竖直方向有加速度时视重不再等于阐明：正由于当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重，所以我们在用弹簧测力计测物体重力时，强调应在静止实重，所以我们在用弹簧测力计测物体重力时，强调应在静止或匀速运动形状下进展。或匀速运动形状下进展。 3对超重景象的了解对超重景象的了解 特点：具有竖直向上的加速度特点：具有竖直向上的加速度 运动方式运动方式:物体向上加速运动或向下减速运动。物体向上加速运动或向下减速运动。 阐明：当物体处于超重形状时，只是拉力或对支持物的阐明：当物体处于超重形状时，只是拉力或对支持物

24、的压力增大了，是视重的改动，物体的重力一直未变。压力增大了，是视重的改动，物体的重力一直未变。 4对失重景象的了解对失重景象的了解 特点：具有竖直向下的加速度；特点：具有竖直向下的加速度； 运动方式：物体向下加速运动或向上运动方式：物体向下加速运动或向上减速运动；减速运动； 完全失重：在失重景象中，物体对支完全失重：在失重景象中，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的形状称为完全失重形状。此时视重等于零，形状称为完全失重形状。此时视重等于零，物体运动的加速度方向向下，大小为物体运动的加速度方向向下，大小为g。 阐明：当物体处于失重形状时，只是拉阐明：当物体

25、处于失重形状时，只是拉力或对支持物的压力减小了，是视重的力或对支持物的压力减小了，是视重的改动，物体的重力一直未变。改动，物体的重力一直未变。学点学点3 从动力学看自在落体运动从动力学看自在落体运动 1对自在落体运动的了解对自在落体运动的了解 自在落体运动是物体只在重力作用下从静止开场下落的运动，即物体的初速自在落体运动是物体只在重力作用下从静止开场下落的运动，即物体的初速度为零。度为零。 由于物体在做自在落体运动时所受重力是一个恒力，由牛顿第二定律可知，由于物体在做自在落体运动时所受重力是一个恒力，由牛顿第二定律可知，物体下落的加速度也是恒定加速度，从这个角度看，自在落体运动是匀变速直线运物

26、体下落的加速度也是恒定加速度，从这个角度看，自在落体运动是匀变速直线运动。动。 从牛顿第二定律从牛顿第二定律F=ma可知，物体所受重力产生下落的加可知，物体所受重力产生下落的加速度，速度，mg=ma，所以，所以a=g。 2对竖直上抛运动的了解对竖直上抛运动的了解 竖直上抛运动的处置方法普通有两种：竖直上抛运动的处置方法普通有两种： 全程法全程法 将竖直上抛运动视为竖直向上的加速度为将竖直上抛运动视为竖直向上的加速度为g的匀减速直线运动。的匀减速直线运动。 分阶段法分阶段法 将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自在落体阶段。将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自在落体阶段。竖直上抛运动的对称性竖直上抛运动的对称性