D牛頓運動定律的應(yīng)用.ppt

第 三 章 牛頓運動定律,D 牛頓運動定律的應(yīng)用 （新課教學(xué)) 上大市北附中 呂德庫,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,問題:1、最開始我們學(xué)習(xí)了牛頓第二定律中F =k ma ，對式中各物理量的單位有什么要求？系數(shù)為多少?是怎么規(guī)定的?,問題:2 、北京時間2004年8月28日凌晨2點40分，在第28屆雅典奧林匹克運動場上，一個值得所有中國人銘記的時刻，劉翔在奧運會男子110米跨欄決賽中以12秒91的成績打破了奧運會記錄，獲得了奧運金牌，實現(xiàn)了中國在奧運會男子田徑項目上金牌零的突破。 設(shè)問1：在現(xiàn)場直播的描述過程中需要涉及哪些物理量？假如不使用單位，你能確切了解嗎？,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,問題:3、請舉一些涉及“單位”的日常生活實例進行討論，進一步感受物理量單位的重要性。 設(shè)問：在日常生活中，如果只講大?。〝?shù)值）而不用單位，行嗎？,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,問題;4、設(shè)問：是否有了單位就可以直接描述和比較了嗎？ 比如3公里和2000米，哪個更長些？你是怎樣比較的？為什么？ （只有將單位統(tǒng)一后才能比較）,問題:5、 活動I：閱讀書92頁關(guān)于“火星探測器失事原因”的STS材料。 討論：火星探測器釀成大禍的原因是什么？ 由于歷史原因各國往往會使用各自的單位制，使同一物理量用不同單位表示時會有不同受力數(shù)值，阻礙了科技發(fā)展和經(jīng)濟交往，因此，物理量必須有單位，單位必須統(tǒng)一，為此制定了國際通行的單位制國際單位制。,1、物理量的單位與國際單位制,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,國際單位制是一種通用的統(tǒng)一單位制，1960年以來國際計量會議以米、千克、秒為基礎(chǔ)制定了國際單位制。國際單位制由基本單位和導(dǎo)出單位組成。,（1）、基本單位：選定的幾個基本物理量的單位叫基本單位 物理學(xué)中選定的基本物理量有七個，相對應(yīng)基本單位有七個（閱讀 書92頁：點擊）,表中前三個為力學(xué)中的基本單位,（2）、導(dǎo)出單位：根據(jù)物理學(xué)公式中其他物理量和基本物理量之間的關(guān)系，推導(dǎo)出其他物理量的單位叫導(dǎo)出單位。 （要牢固掌握基本物理量的基本單位和相關(guān)物理學(xué)關(guān)系式，兩者結(jié)合運算即可導(dǎo)出） 示例：質(zhì)量為200g的物體在0.4N的恒力作用下，由靜止開始作直線運動，試求0.1min的內(nèi)物體的位移。 解：,只要把各物理量都換算成統(tǒng)一的國際單位，計算過程就簡便了。,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,2、牛頓運動定律的應(yīng)用,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,(1)、牛頓第一定律的應(yīng)用 設(shè)問：你知道在體育運動中常遇到的慣性問題嗎？ 如在短跑起跑后，人體跑速不能立即達(dá)到最大跑速，而在沖刺之后，人體也不能立即停下來。這都是慣性的緣故。 解釋：掌握了慣性定律，在體育運動中合理地利用慣性，可使肌肉的放松、收縮適時、有節(jié)奏，動作更加經(jīng)濟協(xié)調(diào)，減少能量消耗，即通常講的使“巧勁”。如保持一定的速度比改變速度要容易、省力得多，因此在長距離游泳、賽跑中，提倡用適宜的較穩(wěn)定的速度游、跑。在體操中，特別注意動作的連貫性，盡可能避免頻繁地改變運動速度，以減少不必要的負(fù)荷。例如，上舉杠鈴、單杠及撐桿跳高中的引體向上動作，如能保持動作的連貫性，則能較容易地完成動作。反之，動作中途停頓，則會加大動作的難度，甚至?xí)?dǎo)致動作的失敗。,(2)、牛頓第二定律的應(yīng)用 書93頁示例1分析,步驟： （1）確定研究對象：運動員 （2）對研究對象受力分析：重力，彈力 （3）建立坐標(biāo)系，求出合力大小 （4）列方程，求出物體的加速度：,方向沿斜面向下,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,用牛頓第二定律解題的基本步驟：,1.明確研究對象。,2. 受力情況分析。,4.建立坐標(biāo)系(讓加速度在坐標(biāo)軸上或更多的 量在軸上 ) 。,3. 運動情況（加速度）分析。,5.根據(jù)牛頓第二定律在軸上列方程。,第三章 B 牛頓第二定律（2）,6.求解,驗證。,見書93頁示例2分析 （1）與上題相比情景有何變化？ （物體還受到阻力，要求速度） （2）如何去求速度？ （先求出加速度，再根據(jù)相關(guān)的運動學(xué)公式求出速度） （3）能按照你前面所總結(jié)的步驟處理嗎？ （4）能用力的合成法求三個力的合力嗎？有沒有更簡便的方法？ 示例：某短跑運動員的體重為70kg，起跑時能以1/7s沖出1m遠(yuǎn)，請問他起跑時產(chǎn)生的水平合力是多少？ 解：,則,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,比較以上3題，分析解題過程有什么不同？請你歸納一下一般解題的思路，其中最關(guān)鍵的是什么？ 小結(jié)：加速度是力和運動之間的橋梁和紐帶。 確定研究對象 作出受力分析并畫示意圖 解釋：在體育運動中，牛頓第二定律的應(yīng)用是很廣泛的。這是由于人體的各種動力性的動作幾乎都具有加速度，有加速就必然有力的作用。公式中質(zhì)量m在實踐中是比較容易測定的。問題的焦點往往集中在解決F和a上，如果我們能確切地知道二者中的一個，那么，根據(jù)公式，另一個就十分容易確定了。因此，確定F、a往往是解決問題的關(guān)鍵。實踐中，還可用運動學(xué)方法確定加速度。,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,示例: 質(zhì)量為1Kg的物體，從傾角為37的斜面上無初速滑下，物體與斜面間的動摩擦力為4N，則5s內(nèi)物體下滑的最大距離和速度各為多少？若物體達(dá)到16m/s的速度需要多長時間？（g10m/s2）,X軸：mgsin - f = ma,Y軸：N mgcos = 0,f = 4 N,a=2m/s2 s=25m； v=10m/s； t=8s,象這種建立正交坐標(biāo)系求解平衡問題的方法，稱為正交分解法,（3)、牛頓第三定律的應(yīng)用 設(shè)問：你了解在體育運動中需要運用到的牛頓第三定律內(nèi)容嗎？,在走、跑、跳等動作中，人體所獲得的動力是人蹬地過程中，地面給人體的反作用力。,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,解釋：要獲得較大的反作用力作為人體運動的動力，必須加大人的蹬地力。這又取決于人體肌肉活動引起的對地面作用力的大小。肌肉活動是主動的。為了提高人體運動效果，最重要的是提高肌肉收縮速度和力量，以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力，使人體運動狀態(tài)發(fā)生變化。,為了尋求更大的對人體作用的地面反作用力，實踐中采用一些措施，創(chuàng)造某種良好的作用條件。 例如，選擇堅硬的場地、在跑鞋、跳鞋上安上釘子，起跳時用跳穴或起跑器等。,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,小結(jié):,1、物理量的單位與國際單位制,（1）、基本單位：選定的幾個基本物理量的單位叫基本單位 物理學(xué)中選定的基本物理量有七個，相對應(yīng)基本單位有七個,（2）、導(dǎo)出單位：根據(jù)物理學(xué)公式中其他物理量和基本物理 量之間的關(guān)系，推導(dǎo)出其他物理量的單位叫導(dǎo)出單位。,2、牛頓運動定律的應(yīng)用,(1)、牛頓第一定律的應(yīng)用 (2)、牛頓第二定律的應(yīng)用 (3)、牛頓第三定律的應(yīng)用,3、斜面問題的解決,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,作業(yè)： 練習(xí)冊中86頁中的 1 , 2 , 4 , 5 , 6 , 7，8題。,第 二 章 牛頓運動定律,D 牛頓運動定律的應(yīng)用 （新課教學(xué)) 上大市北附中 呂德庫,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,問題:,1、物理量的單位與國際單位制,（1）、基本單位：選定的幾個基本物理量的單位叫基本單位 物理學(xué)中選定的基本物理量有七個，相對應(yīng)基本單位有七個,（2）、導(dǎo)出單位：根據(jù)物理學(xué)公式中其他物理量和基本物理 量之間的關(guān)系，推導(dǎo)出其他物理量的單位叫導(dǎo)出單位。,2、牛頓運動定律的應(yīng)用,(1)、牛頓第一定律的應(yīng)用 (2)、牛頓第二定律的應(yīng)用 (3)、牛頓第三定律的應(yīng)用,3、斜面問題的解決 方法,（3)、牛頓第三定律的應(yīng)用 設(shè)問：你了解在體育運動中需要運用到的牛頓第三定律內(nèi)容嗎？,在走、跑、跳等動作中，人體所獲得的動力是人蹬地過程中，地面給人體的反作用力。,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,解釋：要獲得較大的反作用力作為人體運動的動力，必須加大人的蹬地力。這又取決于人體肌肉活動引起的對地面作用力的大小。肌肉活動是主動的。為了提高人體運動效果，最重要的是提高肌肉收縮速度和力量，以加大蹬地力從而得到一個大的反作用力，使人體運動狀態(tài)發(fā)生變化。,為了尋求更大的對人體作用的地面反作用力，實踐中采用一些措施，創(chuàng)造某種良好的作用條件。 例如，選擇堅硬的場地、在跑鞋、跳鞋上安上釘子，起跳時用跳穴或起跑器等。,體驗探究【課堂實踐】 （ 1 ）用手托住幾本書（要重一些），并保持靜止，感受書本的重力大小；讓手從靜止開始突然向上運動，再從靜止開始突然向下運動。 在此過程中有何感受? （ 2 ）用彈簧秤將鉤碼系住，手提另一端，先保持靜止，再突然上升。觀察彈簧秤的讀書如何變化，試說說原因。 思考：真的是重力變化了嗎？那么，過程中什么量發(fā)生了變化？,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,3.超重和失重,超重: 通常把物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力大于 自身重力的現(xiàn)象叫做“超重”。 失重：把物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力小于自身 重力的現(xiàn)象叫做“失重”。 注意：物體處于超重或失重狀態(tài)時，其本身重力 并沒發(fā) 生變化！,什么叫超重和失重？,超重和失重現(xiàn)象的研究 1 、物體做什么運動時會發(fā)生超重或失重現(xiàn)象？ （ 1 ）怎樣測量重力大?。?秤上的讀數(shù)是物體的重力嗎？ 秤上的讀數(shù)不是物體的重力，秤上的讀數(shù)是物體對秤的壓力N。 N = G N = N 秤上的讀數(shù)稱為“視重” （ 2 ）怎樣判斷是否處于超重或失重狀態(tài)？ 當(dāng)物體加速上升時，有：N一G = ma 得：N = G+ma 即：NG 物體就處于超重狀態(tài)。 物體還有什么樣的運動加速度向上呢？ 減速下降。,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,同理判斷是否處于失重狀態(tài) 當(dāng)物體加速下降時，有：G一N = ma 得：N = G一ma 即：NG 物體就處于失重狀態(tài)。 物體還什么樣的運動加速度向下哪？ 減速上升。,2 、力學(xué)原理分析 為什么上面 4 種運動情況對應(yīng)不同的超重和失重情況？ 由此可見超重或失重狀態(tài)與物體的速度方向無關(guān)， 關(guān)鍵看加速度方向。,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,（ 3 ）哪種運動過程對應(yīng)超重現(xiàn)象？哪種運動對應(yīng)失重現(xiàn)象？ 當(dāng)物體 時，拉力 重力，物體處于 狀態(tài)； 當(dāng)物體 時，拉力 重力，物體處于 狀態(tài)。 當(dāng)物體 時，拉力 重力，物體處于 狀態(tài)； 當(dāng)物體 時，拉力 重力，物體處于 狀態(tài)。 【思考】超重或失重狀態(tài)與物體的速度方向有關(guān)嗎？,加速上升,大于,超重,減速下降,大于,超重,加速下降,小于,失重,減速上升,小于,失重,物體的加速方向向上，物體處于超重狀態(tài)。,物體的加速方向向下，物體處于失重狀態(tài)。,【思考分析】長征二號載著神舟六號發(fā)射過程中，兩位航天員的超失重情況如何？,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,問題:為什么水瓶自由下落時水就不噴射出來？ 3、完全失重現(xiàn)象 完全失重狀態(tài)：,第三章 D 牛頓運動定律的應(yīng)用,物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力等于零 的狀態(tài). 完全失重時物體對懸掛物的拉力為什么為零？ 由牛頓第二定律得：有：N一G = ma 得：N = G+ma 由于: a = g 即：N = 0 物體就處于完全失重狀態(tài)。 力學(xué)特征: a = g 問題:結(jié)合完全失重的力學(xué)特征，分析哪些情況下產(chǎn)生完全 失重現(xiàn)象？ （ 1 ）自由落體； （ 2 ）豎直上拋； （ 3 ）繞地飛行；,4、超重與失重現(xiàn)象的利與弊 （1）超重現(xiàn)象與人的生理反應(yīng)（2）失重環(huán)境的利用 5、運用超重和失重知識解決實際問題 一小孩質(zhì)量 m=40kg，站在電梯內(nèi)稱重，電梯從 t=0 時刻由靜止開始上升，在0到6s內(nèi)體重計示數(shù) F 變化如下圖，試求這段時間內(nèi)電梯上升的高度（g取10m/s2）