牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用精講

牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用精講第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日一、動力學(xué)的兩大基本問題1．已知受力情況，求運(yùn)動情況．根據(jù)牛頓第二定律，已知物體的受力情況，可以求出物體的

；再知道物體的初始條件(初位置和初速度)，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式，就可以求出物體在任一時刻的速度和位置，也就求解了物體的運(yùn)動情況．2．已知物體的運(yùn)動情況，求物體的受力情況．加速度第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日根據(jù)物體的運(yùn)動情況，由運(yùn)動學(xué)公式可以求出

，再根據(jù)牛頓第二定律可確定物體受的合外力，從而求出未知的力，或與力相關(guān)的某些量，如動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的角度等．圖3－2－1加速度第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日二、超重和失重1．超重：當(dāng)物體具有向上的加速度時，物體對支持面的壓力FN(或?qū)覓煳锏睦?

物體的重力．2．失重：當(dāng)物體具有向下的加速度時，物體對支持面的壓力FN(或?qū)覓煳锏睦?

物體的重力．3．完全失重：物體以加速度a＝

豎直

加速或

減速時(自由落體運(yùn)動、處于繞星球做勻速圓周運(yùn)動的飛船里或豎直上拋時)，物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔?/p>

的現(xiàn)象．大于小于g向下向上零第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日三、連接體問題1．連接體與隔離體：兩個或幾個物體相連接組成的物體系統(tǒng)為連接體，如果把其中某個物體隔離出來，該物體即為隔離體．2．外力和內(nèi)力：如果以物體系統(tǒng)為研究對象，受到的系統(tǒng)之外的物體的作用力是該系統(tǒng)受到的外力，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為內(nèi)力．應(yīng)用牛頓第二定律列方程不考慮內(nèi)力，如果把某物體隔離出來作為研究對象，則這些內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的外力．第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日3．連接體的處理方法．(1)整體法：連接體中各物體如果有共同的加速度，求加速度可把連接體作為一個

，運(yùn)用牛頓第二定律列方程求解．(2)隔離法：如果要求連接體間的相互作用力，必須隔離出其中一個物體，對該物體應(yīng)用牛頓第二定律求解，此方法為隔離法.隔離法解題時要注意判明每一隔離體的運(yùn)動方向和加速度方向．(3)整體法解題或隔離法解題，一般都選取

為參考系．整體地面第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日1．關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是(

)A．超重就是物體受的重力增加了B．失重就是物體受的重力減少了C．完全失重就是物體一點重力都不受了D．不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的答案：D第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日2．在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星中，下述哪些儀器不能使用(

)①天平②彈簧測力計③水銀溫度計④水銀氣壓計A．①②B．①③C．①④ D．②③解析：繞地球做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星中，所有物體都處于完全失重狀態(tài)，工作原理與重力有關(guān)的儀器不能使用，水銀溫度計是根據(jù)熱脹冷縮制成的，與重力無關(guān)，仍能使用；彈簧測力計是根據(jù)胡克定律制成的，與重力無關(guān)，也能使用．答案：C第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日3．雨滴從空中由靜止落下，若雨滴下落時空氣對其阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，如圖3－2－2所示的圖像能正確反映雨滴下落運(yùn)動情況的是(

)圖3－2－2第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日4．如圖3－2－3所示，在光滑水平面上有兩個質(zhì)量分別為m1和m2的物體A、B，m1＞m2，A、B間水平連接著一輕質(zhì)彈簧測力計，若用大小為F的水平力向右拉B，穩(wěn)定后B的加速度大小為a1，彈簧測力計示數(shù)為F1；如果改用大小為F的水平力向左拉A，穩(wěn)定后A的加速度大小為a2，彈簧測力計示數(shù)為F2，則以下關(guān)系式正確的是(

)A．a(chǎn)1＝a2，F(xiàn)1＞F2 B．a(chǎn)1＝a2，F(xiàn)1＜F2C．a(chǎn)1＜a2，F(xiàn)1＝F2 D．a(chǎn)1＞a2，F(xiàn)1＞F2圖3－2－3第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日解析：整體分析，無論用F拉A，還是拉B，F(xiàn)＝(m1＋m2)a均成立，所以穩(wěn)定后A的加速度a2和B的加速度a1相等，F(xiàn)拉B

時，對A分析，F(xiàn)1＝m1a，F(xiàn)拉A時，對B

分析，F(xiàn)2＝m2a，因m1＞m2，故F1＞F2，所以選項A正確．答案：A第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日5．一輛質(zhì)量為1.0×103kg的小汽車正以10m/s的速度行駛，現(xiàn)在讓它在12.5m的距離內(nèi)勻減速地停下來，求所需要的阻力．第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日疑難點一．有的同學(xué)說“超重就是物體的重力增加了，失重就是物體的重力減小了”，你認(rèn)為對嗎？請簡述．名師在線：超重不是重力增加，失重不是重力減小，完全失重不是重力消失．在超重、失重現(xiàn)象中，重力不變，僅是視重變化．在完全失重狀態(tài)下，平常重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都不存在．超重與失重現(xiàn)象不是物體的重力有變化，物體的重力不會因物體的運(yùn)動狀態(tài)的改變而改變．物體處于超重與失重狀態(tài)是物體的重力給人的感覺好像是增加或減小了，用彈簧測力計測物體重力時，其讀數(shù)比物體實際的重力增大或減小了，故稱之為超重或失重．第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日疑難點二．運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解題常用的思維方法有：假設(shè)法、極限法、程序法．請對幾種方法的應(yīng)用做簡單說明名師在線：1.假設(shè)法．假設(shè)法是解物理問題的一種重要思維方法．用假設(shè)法解題，一般依題意從某一假設(shè)入手，然后運(yùn)用物理規(guī)律得出結(jié)果，再進(jìn)行適當(dāng)討論，從而找出正確答案，這樣解題科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、合乎邏輯，而且可以拓寬思路．第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日2．極限法(或稱臨界條件法)．在物體的運(yùn)動變化過程中，往往達(dá)到某個特定狀態(tài)時，有關(guān)的物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)叫臨界狀態(tài)，相應(yīng)的待求物理量的值叫臨界值．利用臨界值來作為解題思路的起點是一種很有用的思考途徑，這種方法稱為臨界條件法．這種方法是將物體的變化過程推至極限——臨界狀態(tài)，抓住滿足臨界值的條件，準(zhǔn)確分析物理過程進(jìn)行求解．尋找臨界條件，解決臨界問題的基本思路：(1)認(rèn)真審題，詳盡分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個階段)．(2)尋找過程中變化的物理量(自變量與因變量)．第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日(3)探索因變量隨自變量變化時的變化規(guī)律，要特別注意相關(guān)物理量的變化情況．(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關(guān)系．(5)顯然分析變化過程，確定因變量隨自變量的變化規(guī)律，是解決問題的關(guān)鍵．3．程序法．按順序?qū)︻}目給出的物體運(yùn)動過程進(jìn)行分析的方法簡稱“程序法”．“程序法”要求我們從讀題開始，注意題中能劃分多少個不同的過程或多少個不同的狀態(tài)，然后對各個過程或各個狀態(tài)進(jìn)行分析．第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日圖3－2－4第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日解析：設(shè)A、B木塊的質(zhì)量都是m，地面動摩擦因數(shù)為μ，則A、B整體受地面水平方向的滑動摩擦力為2μmg.A、B整體水平方向受推力F和滑動摩擦力2μmg作用，若加速度為a，則由牛頓定律得F－2μmg＝2ma①以B為研究對象，B水平方向受A的推力FAB和滑動摩擦力μmg作用．得FAB－μmg＝ma②聯(lián)立①、②式解得FAB＝F，B、D正確．答案：BD第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日圖3－2－5第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日題型一動力學(xué)的兩類基本問題【例1】如圖3－2－6所示，物體的質(zhì)量m＝4kg，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，在傾角為37°、F＝10N的恒力作用下，由靜止開始加速運(yùn)動，當(dāng)t1＝5s時撤去F，求：(1)物體做加速運(yùn)動時的加速度a；(2)撤去F后，物體還能滑行多長時間？(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)圖3－2－6第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日解析：(1)物體在力F作用下做初速度為零的勻加速運(yùn)動，受力如圖3－2－7.水平方向有：Fcos37°－Ff＝ma，豎直方向有：Fsin37°＋FN－mg＝0，F(xiàn)f＝μFN，由以上各式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得：a＝0.3m/s2.(2)撤去力F后物體在滑動摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動v＝at1,0＝v－a′t2，a′＝μg.由以上各式代入數(shù)據(jù)解得：t2＝0.75s.答案：(1)0.3m/s2

(2)0.75s圖3－2－7第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日方法總結(jié)：由物體受力情況求解運(yùn)動情況的一般步驟是：①確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出物體受力圖．②根據(jù)力的合成或正交分解求出合外力(大小、方向)(物體受兩個以上的力作用時一般用正交分解法)．③據(jù)牛頓第二定律列方程，并解出物體的加速度．④結(jié)合題給物體運(yùn)動的初始條件，選擇運(yùn)動學(xué)公式求出所需的運(yùn)動學(xué)物理量．第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日創(chuàng)新預(yù)測1

如圖3－2－8所示，質(zhì)量M＝10kg的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上，動摩擦因數(shù)μ＝0.02，在木楔的傾角θ＝30°的斜面上，有一質(zhì)量m＝1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)滑行路程s＝1.4m時，其速度v＝1.4m/s.在此過程中木楔沒有動，求地面對木楔的摩擦力的大小和方向．(g取10m/s2)圖3－2－8第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日圖3－2－9第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日【例2】

某人在以a＝2m/s2勻加速下降的升降機(jī)中最多能舉起m1＝75kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多大質(zhì)量的物體？若此人在一勻加速上升的升降機(jī)中最多能舉起m2＝50kg的物體，則此升降機(jī)上升的加速度為多大？(g取10m/s2)解析：設(shè)此人在地面上的最大“舉力”是F，那么他在以不同的加速度運(yùn)動的升降機(jī)中最大“舉力”仍為F，以物體為研究對象進(jìn)行受力分析，物體的受力示意圖如圖3－2－10所示，且物體運(yùn)動的加速度和升降機(jī)相同．圖3－2－10第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日方法總結(jié)：超重、失重問題的分析，實質(zhì)上是在豎直方向上應(yīng)用牛頓第二定律．第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日創(chuàng)新預(yù)測2

舉重運(yùn)動員在地面上能舉起120kg的重物，而在運(yùn)動著的升降機(jī)中卻只能舉起100kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動的加速度．若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降機(jī)中，此運(yùn)動員能舉起質(zhì)量為多大的重物？(g取10m/s2)第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日題型三臨界問題【例3】如圖3－2－11所示，質(zhì)量m＝1kg的物塊放在傾角為θ的斜面上，斜面體質(zhì)量M＝2kg，斜面與物塊的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，地面光滑，θ＝37°.現(xiàn)對斜面體施加一水平推力F，要使物體m相對斜面靜止，力F應(yīng)為多大？(設(shè)物體與斜面的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2)圖3－2－11第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日解析：(1)設(shè)物塊處于相對斜面下滑的臨界狀態(tài)(物塊恰好不下滑)時推力為F1.此時物塊受力如圖3－2－12(a)所示．取加速度a1方向為x軸方向，對m有：x軸方向：FNsinθ－μFNcosθ＝ma1，y軸方向：FNcosθ＋μFNsi