竞赛班牛顿运动定律专题课件

1、（1）理解要点：）理解要点：运动是物体的一种属性，物体的运动不需运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。要力来维持。它定性地揭示了运动与力的关系：力是改它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。度的原因。第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础，总结前人的研究成果加以丰富的想为基础，总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的；定律成立的条件是物体不受象而提出来的；定律成立的条件是物体不受外力，不能用实验直接验证。外力，不能用实验直接验证。牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础

2、，不牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例，第一定律定性地给出了力与运动的关系，例，第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系。第二定律定量地给出力与运动的关系。（2）惯性：物体保持原来的匀速直）惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。惯性。惯性是物体的固有属性，与物体的受力情惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动状态无关。况及运动状态无关。质量是物体惯性大小的量度。质量是物体惯性大小的量度。惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速惯性不是

3、力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念。体的作用，惯性和力是两个不同的概念。理解要点：理解要点： 同一性：是指公式中的同一性：是指公式中的a、F和和m都对应都对应于同一物体。于同一物体。例例1如图所示，质量为如图所示，质量为2m的物块的物块A与水平地与水平地面的摩擦可忽略不计，质量为面的摩擦可忽略不计，质量为m的物块的物块B与地与地面的动摩擦因数为面的动摩擦因数为。在已知水平推力在已知水平推力F作用作用下，下，A、B作加速运动，作加速运动，A对对B的作用力为的作用力为_。A BA、B加速度相同，

4、将二者作为整体，运加速度相同，将二者作为整体，运用牛顿第二定律可得：用牛顿第二定律可得：F- -mg=3ma (1)将将B物体隔离出来作为研究对象，运用牛物体隔离出来作为研究对象，运用牛顿第二定律：顿第二定律： N- -mg=ma (2)解（解（1）、）、(2)两式得：两式得： N=(F+2mg)/ /3fFfNB解析：解析：受力如图：受力如图：瞬时性：是指加速度和合外力存在瞬时对瞬时性：是指加速度和合外力存在瞬时对应关系，合外力改变，加速度随即相应改变。应关系，合外力改变，加速度随即相应改变。 例例2如图所示，物体甲、乙质量均为如图所示，物体甲、乙质量均为m，弹，弹簧和悬线的质量可忽略不计，

5、当悬线被烧断簧和悬线的质量可忽略不计，当悬线被烧断的瞬间，甲、乙的加速度数值应是下列哪一的瞬间，甲、乙的加速度数值应是下列哪一种情况：（种情况：（ ）A. 甲是甲是0、乙是、乙是g B. 甲是甲是g、乙是、乙是gC. 甲是甲是0、乙是、乙是0 D. 甲是甲是g/2,乙是乙是g 解析：解析：（1）烧断前，绳的拉力）烧断前，绳的拉力T=mg、弹簧、弹簧的弹力的弹力F=2mg。(2)烧断时，绳的拉力消失，乙物体只受重力烧断时，绳的拉力消失，乙物体只受重力作用，作自由落体运动，作用，作自由落体运动，a乙乙=g。甲物体受。甲物体受向下重力和向上弹力作用，此刻，弹力未来向下重力和向上弹力作用，此刻，弹力未

6、来得及变化，大小仍为得及变化，大小仍为2mg，对甲物体运用牛，对甲物体运用牛顿第二定律：顿第二定律： 2mgmg=ma甲甲 a甲甲g，方向向上。选项，方向向上。选项B正确，正确， 矢量性矢量性:是指加速度和合外力都是矢量，加是指加速度和合外力都是矢量，加速度的方向与合外力的方向一致。速度的方向与合外力的方向一致。 例例3如图所示，小车沿水平面以加速度如图所示，小车沿水平面以加速度a向右向右做匀加速直线运动，车上固定的硬杆和水平做匀加速直线运动，车上固定的硬杆和水平面的夹角为面的夹角为,杆的顶端固定着一个质量为杆的顶端固定着一个质量为m的小球，则杆对小球的弹力多大？方向如何？的小球，则杆对小球的

7、弹力多大？方向如何？解析：解析：小球质量为小球质量为m,小球加小球加速度为速度为a，方向水平向右，则，方向水平向右，则小球所受合外力方向也水平向小球所受合外力方向也水平向右，大小等于右，大小等于ma,由于小球只由于小球只受重力和杆的弹力作用，所以受重力和杆的弹力作用，所以合力的分解如图所示，则：合力的分解如图所示，则：2222(mg)(ma)gamNagmamgtanagarctan独立性独立性 ：是指作用在物体上的每个力都将：是指作用在物体上的每个力都将独立的产生各自的加速度，合外力的加速度独立的产生各自的加速度，合外力的加速度即是这些加速度的矢量和。即是这些加速度的矢量和。 例例4质量为质

8、量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度加速度a向上作减速运动，向上作减速运动，a与水平方向的夹与水平方向的夹角为角为，求人受到的支持力和摩擦力。，求人受到的支持力和摩擦力。avmgFfOOxaxayay解析：解析：受力如图：受力如图：如图分解加速度得：如图分解加速度得： ax=acos ay=asin根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律： mg-F=may f=max解得：解得：F=mg-masin f=macos应用牛顿第二定律解题的一般步骤应用牛顿第二定律解题的一般步骤: 确定研究对象；确定研究对象； 分析研究对象的受力情况画出受力分析分析研究对象的受力情况画出

9、受力分析图并找出加速度方向；图并找出加速度方向； 建立直角坐标系，使尽可能多的力或加建立直角坐标系，使尽可能多的力或加速度落在坐标轴上，并将其余分解到两坐标速度落在坐标轴上，并将其余分解到两坐标轴上；轴上； 分别沿分别沿x轴方向和轴方向和y轴方向应用牛顿第二轴方向应用牛顿第二定律列出方程；定律列出方程； 统一单位，计算数值。统一单位，计算数值。处理临界问题和极值问题的常用方法处理临界问题和极值问题的常用方法 涉及临界状态的问题叫临界问题。临界状态常涉及临界状态的问题叫临界问题。临界状态常指某种物理现象由量变到质变过渡到另一种物理指某种物理现象由量变到质变过渡到另一种物理现象的连接状态，常伴有极

10、值问题出现。如：现象的连接状态，常伴有极值问题出现。如：相相互挤压的物体脱离的临界条件是压力减为零；存互挤压的物体脱离的临界条件是压力减为零；存在摩擦的物体产生相对滑动的临界条件是静摩擦在摩擦的物体产生相对滑动的临界条件是静摩擦力取最大静摩擦力，弹簧上的弹力由斥力变为拉力取最大静摩擦力，弹簧上的弹力由斥力变为拉力的临界条件为弹力为零等。力的临界条件为弹力为零等。 临界问题常伴有特征字眼出现，如临界问题常伴有特征字眼出现，如“恰好恰好”、“刚刚刚刚”等等，找准临界条件与极值条件，是解决，找准临界条件与极值条件，是解决临界问题与极值问题的关键。临界问题与极值问题的关键。例例5如图所示，一细线的一端

11、固如图所示，一细线的一端固定于倾角为定于倾角为45的光滑楔形滑的光滑楔形滑块块A的顶端的顶端P处，细线另一端拴处，细线另一端拴一质量为一质量为m的小球。当滑块以的小球。当滑块以2g加速度向左运动时，线中拉力加速度向左运动时，线中拉力T等于多少？等于多少？ 解析：解析：当小球和斜面接触，但当小球和斜面接触，但两者之间无压力时，设滑块的加两者之间无压力时，设滑块的加速度为速度为a。TmaTmgcossin45450ag由于滑块由于滑块A的加速度的加速度 aga2所以小球将飘离滑块所以小球将飘离滑块A，如图所示：，如图所示： 设线和竖直方向成设线和竖直方向成角，由小球水平竖直方角，由小球水平竖直方向

12、状态可列方程向状态可列方程 TmaTmgsincos0解得：解得： Tmamgmg225例例6小车在水平路面上加速向右运动，一质小车在水平路面上加速向右运动，一质量为量为m的小球用一条水平线和一条斜线的小球用一条水平线和一条斜线（与竖直方向成（与竖直方向成30度角）把小球系于车上，度角）把小球系于车上，求下列情况下，两绳的拉力：求下列情况下，两绳的拉力：(1)加速度加速度a1=g/3 (2)加速度加速度a2=2g/3BAO解析：解析：平衡态（平衡态（a=0）受力）受力分析如图分析如图1 。T1T2图1mg(2）a由由0逐渐增大的过程中，开始阶逐渐增大的过程中，开始阶段，因段，因m 在竖直方向的

13、加速度为在竖直方向的加速度为0，角不变，角不变，T1不变，那么，加速度增大不变，那么，加速度增大（即合外力增大），（即合外力增大），OA绳承受的拉绳承受的拉力力T2必减小。当必减小。当T2=0时，时，m存在一个存在一个加速度加速度a0，如图，如图2所示，物体所受的合所示，物体所受的合外力是外力是T1的水平分力。当的水平分力。当aa0时，时，a增增大，大，T2=0（OA绳处于松弛状态），绳处于松弛状态），T1在竖直方向的分量不变，而其水平在竖直方向的分量不变，而其水平方向的分量必增加（因方向的分量必增加（因 合外力增大），合外力增大），角一定增大，设为角一定增大，设为。受力分析如图。受力分析如图

14、3所示。所示。T1F0mg图2T1mg图3当当T2=0时，如图时，如图2所示，所示，F0=tgmg ma0=tgmg a0=tgg。当当aa0时，时，T2=0，（松弛状态），（松弛状态），T1sin=ma ， T1cos=mg) ，tg=a/g（如图（如图3) 代入数据可得：代入数据可得：mgT3321(1)mgT3132(2)02TmgT3131例例7质量质量m=1kg的物体，放在的物体，放在=370的斜面上，的斜面上，物体与斜面的动摩擦因数物体与斜面的动摩擦因数=0.3，要是物体，要是物体与斜面体一起沿水平方向向左加速运动，则与斜面体一起沿水平方向向左加速运动，则其加速度多大？其加速度多大

15、？300图1解析：解析：本题有两个临界状态，当本题有两个临界状态，当物体具有斜向上的物体具有斜向上的 运动趋势时，运动趋势时，物体受到的摩擦力为最大静摩擦物体受到的摩擦力为最大静摩擦力；当物体具有斜向下的运动趋力；当物体具有斜向下的运动趋势时，物体受到的摩擦力为最大势时，物体受到的摩擦力为最大静摩擦力。静摩擦力。解析：解析：当物体具有斜向下的运动当物体具有斜向下的运动趋势时，受力分析如图趋势时，受力分析如图2所示，所示， sin300 N1 - f1 cos300=ma0 f1 sin300+N1 cos300=mg f 1 =N1 a 01=3.528m/s2xyf1N1 mg图2当物体具有

16、斜向上的运动趋势时，受力分析当物体具有斜向上的运动趋势时，受力分析如图如图3所示，所示，N2sin300+ f2 cos300=ma0 N2 cos300=mg + f2 sin300 f 2 =N2 a 02=8.232m/s2图3故故3.528m/s2a8.232m/s2例例8传送带与水平面夹角传送带与水平面夹角37，皮带以，皮带以10m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如图所示。今在传送带上端图所示。今在传送带上端A处无初速地放上处无初速地放上一个质量为一个质量为m=0.5kg的小物块，它与传送带的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为0.5，若传送带，若传送带A到到B的长的长度为度为16m，g取取10m/s2,则物体从则物体从A运动到运动到B的的时间为多少？时间为多少？ 解析：解析：由于由于05075.tan.所以物体一定沿传送带对地下移，且不会与所以物体一定沿传送带对地下移，且不会与传送带相对静止。传送带相对静止。设从物块刚放上到皮带速度达设从物块刚放上到皮带速度达10m/s，物体，物体位移为位移为 S1，加速度，加速度a1，时间，时间t1，因物速小于，因物速小于皮带速率，根据牛顿第二定律