第三單元牛頓運(yùn)動(dòng)定律

1、第三單元第三單元 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律一、牛頓第一定律：一、牛頓第一定律：理解：理解：1.任何物體都具有慣性；任何物體都具有慣性；2.物體平衡的條件是合外力為零；物體平衡的條件是合外力為零；3.物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持；物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持；4.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。二、牛頓第二定律：mfa 1.公式： 2.理解：（一）牛頓第二定律反映了：理解：（一）牛頓第二定律反映了：a與與f合合的：的：數(shù)學(xué)關(guān)系；（數(shù)學(xué)關(guān)系；（a與與f合的大小成正比）合的大小成正比）方向關(guān)系；（方向關(guān)系；（a的方向總是與的方向總是與f合的方向相合的方向相同）同）因果關(guān)系；（因果關(guān)系

2、；（f合是產(chǎn)生合是產(chǎn)生a的原因；的原因；a是是f合作用在物體上的結(jié)果）合作用在物體上的結(jié)果）瞬時(shí)關(guān)系；（瞬時(shí)關(guān)系；（a隨隨f合的變化而隨時(shí)變化）合的變化而隨時(shí)變化）單位關(guān)系；單位關(guān)系；（1n1kg/m2） （二）牛頓第二定律揭示了：慣性由物體質(zhì)（二）牛頓第二定律揭示了：慣性由物體質(zhì)量大小量度。量大小量度。三、牛頓第三定律：三、牛頓第三定律：理解：作用力與反作用力是作用理解：作用力與反作用力是作用在兩個(gè)不同的物體上的，因此在兩個(gè)不同的物體上的，因此不能平衡。它們是同生；同存；不能平衡。它們是同生；同存；同失；同性質(zhì)；同變化。注意同失；同性質(zhì)；同變化。注意與平衡力的區(qū)別。與平衡力的區(qū)別。例：設(shè)例：

3、設(shè)f1的反作用力為的反作用力為f2，平衡力，平衡力為為f3，則有：，則有：a.f2、f3與與f1的大小相等，方向相的大小相等，方向相反；反；b.f1、f2、f3有同一作用點(diǎn)；有同一作用點(diǎn)；c.f2、f3與與f1必是同一性質(zhì)的力；必是同一性質(zhì)的力；d.f1消失，消失，f2、f3也同時(shí)消失。也同時(shí)消失。四、超重與失重：四、超重與失重：實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：加速度的方向向上時(shí)超重；加速度的方向向上時(shí)超重；加速度的方向向下時(shí)失重。加速度的方向向下時(shí)失重。五、運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：五、運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：六、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用六、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用1.基本方法：正交分解法（一般以基本方法：正交分解法（一般以a為為x軸的正方

4、向）軸的正方向）例例1：升降機(jī)中固定一光滑斜面，斜面傾角：升降機(jī)中固定一光滑斜面，斜面傾角300，斜面上的彈簧下端連著斜面上的彈簧下端連著4kg的物體。當(dāng)升降機(jī)的物體。當(dāng)升降機(jī)以加速度以加速度2m/s2加速下降時(shí)，求：加速下降時(shí)，求：彈簧的彈彈簧的彈力力f？斜面的支持力斜面的支持力n？例例2；已知；已知oa、ob能承受能承受 mg的拉的拉力，力，oc能承受能承受2mg的拉力。則升降機(jī)的拉力。則升降機(jī)上升的最大加速度上升的最大加速度am？3例例3：電梯與水平面成：電梯與水平面成300角，當(dāng)電梯加角，當(dāng)電梯加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)梯面的壓力是其重力的速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)梯面的壓力是其重力的56，則人與梯面間的摩

5、擦力是其重力的，則人與梯面間的摩擦力是其重力的多少倍？多少倍？2.深刻理解牛頓第二定律的內(nèi)涵：深刻理解牛頓第二定律的內(nèi)涵：f與與a是矢量，且方向總是一致。是矢量，且方向總是一致。例例1：光滑斜面固定在小車(chē)上，小車(chē)以：光滑斜面固定在小車(chē)上，小車(chē)以恒定的加速度向右運(yùn)動(dòng)，這時(shí)放在斜恒定的加速度向右運(yùn)動(dòng)，這時(shí)放在斜面上的物體相對(duì)斜面靜止，這時(shí)加速面上的物體相對(duì)斜面靜止，這時(shí)加速度的大小度的大小a=？例例2：光滑球恰好放在木塊的圓弧槽中，它：光滑球恰好放在木塊的圓弧槽中，它的左邊接觸點(diǎn)為的左邊接觸點(diǎn)為a，槽的半徑為，槽的半徑為r，且，且oa與水平線(xiàn)成與水平線(xiàn)成角，通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道：當(dāng)木塊的角，通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道：

6、當(dāng)木塊的加速度過(guò)大時(shí)，球可以從槽中滾出，圓球加速度過(guò)大時(shí)，球可以從槽中滾出，圓球質(zhì)量為質(zhì)量為m（各種摩擦不計(jì)）。則木塊向右（各種摩擦不計(jì)）。則木塊向右的加速度最小為多大時(shí)，球才能離開(kāi)槽？的加速度最小為多大時(shí)，球才能離開(kāi)槽？例例3：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一帶電量為：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一帶電量為q，質(zhì)量為，質(zhì)量為m的小球由靜止釋放，帶電小球的運(yùn)動(dòng)軌跡的小球由靜止釋放，帶電小球的運(yùn)動(dòng)軌跡為一直線(xiàn)，該直線(xiàn)與豎直方向的夾角為為一直線(xiàn)，該直線(xiàn)與豎直方向的夾角為，那，那么勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為：么勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為：a.最大值是最大值是mg/qtg； b.唯一值是唯一值是mg/qtgc. 最小值是最小值是mg/qs

7、in； d.沒(méi)有最小值。沒(méi)有最小值。例例4：質(zhì)量：質(zhì)量2kg的物體在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)到的物體在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)點(diǎn)時(shí)的速度時(shí)的速度va10m/s，方向與豎直成，方向與豎直成600角。角。為了使物體沿為了使物體沿ab方向以加速度方向以加速度a10m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)到勻加速運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，則必須對(duì)物體施加一個(gè)怎樣點(diǎn)，則必須對(duì)物體施加一個(gè)怎樣的力？的力？為了使物體從為了使物體從a勻減速地向勻減速地向b運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)，則必須對(duì)物體施加的最小力的大小、方向如何？此必須對(duì)物體施加的最小力的大小、方向如何？此時(shí)物體沿時(shí)物體沿ab方向的最大位移是多少？（不計(jì)空方向的最大位移是多少？（不計(jì)空氣阻力）氣阻力）3.牛頓定

8、律中的瞬間問(wèn)題牛頓定律中的瞬間問(wèn)題 彈性體的彈力不能發(fā)生突變（彈簧、彈性體的彈力不能發(fā)生突變（彈簧、橡皮筋、海棉橡皮筋、海棉.） 剛體的彈力可發(fā)生突變（桿、剛體的彈力可發(fā)生突變（桿、繩繩.）例1：例2：例例3：小小 結(jié)結(jié) 外界條件改變的瞬間，彈性體的作外界條件改變的瞬間，彈性體的作用力與改變前一樣，計(jì)算加速度應(yīng)以用力與改變前一樣，計(jì)算加速度應(yīng)以改變前的狀態(tài)進(jìn)行研究；剛體的作用改變前的狀態(tài)進(jìn)行研究；剛體的作用力與改變前無(wú)關(guān)，計(jì)算加速度應(yīng)以改力與改變前無(wú)關(guān)，計(jì)算加速度應(yīng)以改變后的狀態(tài)進(jìn)行研究。變后的狀態(tài)進(jìn)行研究。4.牛頓定律中的動(dòng)態(tài)問(wèn)題牛頓定律中的動(dòng)態(tài)問(wèn)題例例1：輕質(zhì)彈簧固定于地面豎直放置，當(dāng)：輕

9、質(zhì)彈簧固定于地面豎直放置，當(dāng)質(zhì)量為質(zhì)量為m的小球自某一高度下落到彈簧的小球自某一高度下落到彈簧上時(shí)，試分析小球從下落到最低點(diǎn)的過(guò)上時(shí)，試分析小球從下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。程中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。例例2：質(zhì)量為的物體與豎直墻壁間的：質(zhì)量為的物體與豎直墻壁間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為滑動(dòng)摩擦系數(shù)為，力，力fkt。試分析。試分析從從t0開(kāi)始后物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。開(kāi)始后物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。例例3：一彈簧臺(tái)秤的枰盤(pán)質(zhì)量和彈簧質(zhì)量都計(jì)，：一彈簧臺(tái)秤的枰盤(pán)質(zhì)量和彈簧質(zhì)量都計(jì)，盤(pán)內(nèi)放一物體盤(pán)內(nèi)放一物體p處于靜止，處于靜止，p的質(zhì)量的質(zhì)量m12kg，彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù)k800nm，現(xiàn)給，現(xiàn)給p施加一施加一個(gè)豎直向上的拉

10、力個(gè)豎直向上的拉力f，使，使p從靜止開(kāi)始向上做勻從靜止開(kāi)始向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，已知在前加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，已知在前0.2s內(nèi)，內(nèi)，f是變力；在是變力；在0.2s后后f是恒力，則力是恒力，則力f的最大值為的最大值為 ；最；最小值為小值為 。例例5：圖示為一根質(zhì)量可忽略不計(jì)的輕彈簧，其：圖示為一根質(zhì)量可忽略不計(jì)的輕彈簧，其勁度系數(shù)為勁度系數(shù)為k，下面掛一個(gè)質(zhì)量為，下面掛一個(gè)質(zhì)量為m的砝碼的砝碼a，手拿一塊質(zhì)量為手拿一塊質(zhì)量為m的木板的木板b，用木板，用木板b托住托住a往往上壓縮彈簧，此時(shí)如突然撤去木板上壓縮彈簧，此時(shí)如突然撤去木板b,則則a向下的向下的加速度為加速度為a（ag）?，F(xiàn)用手控制使）?，F(xiàn)用手

11、控制使b以以a3向下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。求：砝碼向下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。求：砝碼a做勻加速直做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；例例6：飛機(jī)著陸時(shí)速率為：飛機(jī)著陸時(shí)速率為50m/s,滑滑行時(shí)所受摩擦阻力其自身重力的行時(shí)所受摩擦阻力其自身重力的0.5倍倍,問(wèn)經(jīng)過(guò)問(wèn)經(jīng)過(guò)20s,飛機(jī)通過(guò)的位移為多飛機(jī)通過(guò)的位移為多少少?變變1：若將上題中的飛機(jī)改為物體：若將上題中的飛機(jī)改為物體,且物體質(zhì)量且物體質(zhì)量m=5kg,在光滑水平在光滑水平面上以面上以v0=10m/s運(yùn)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí),受到受到一與運(yùn)動(dòng)方向相反的一與運(yùn)動(dòng)方向相反的f=10n的恒的恒力作用力作用,求物體在求物體在15s內(nèi)通過(guò)的位內(nèi)通過(guò)的位移。移。變變2

12、：上題中若物體與地面間的：上題中若物體與地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1，則物體在，則物體在15s內(nèi)通過(guò)的位移為多少？?jī)?nèi)通過(guò)的位移為多少？變變3：上題中若物體與地面間的滑動(dòng)：上題中若物體與地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù)為0.3，則物體在，則物體在15s內(nèi)通內(nèi)通過(guò)的位移為多少？過(guò)的位移為多少？變變4：試討論在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)：試討論在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況；情況；例例8：傳送帶以：傳送帶以4m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，的速度勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在現(xiàn)在a處輕輕地放上一個(gè)小鐵塊，問(wèn)鐵塊處輕輕地放上一個(gè)小鐵塊，問(wèn)鐵塊經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)b處？（已知處？（已知ab間距離為間距離為l32m，物體與傳送帶

13、間的滑動(dòng)摩擦系，物體與傳送帶間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)數(shù)0.1）討論：將傳送帶變短或速度討論：將傳送帶變短或速度v增大，可能情況增大，可能情況如何？如何？變變1：物體沿靜止的皮帶從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，：物體沿靜止的皮帶從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則物體下滑到底端所用時(shí)間所需時(shí)間？則物體下滑到底端所用時(shí)間所需時(shí)間？（皮帶長(zhǎng)為（皮帶長(zhǎng)為l，物體與皮帶間的滑動(dòng)摩擦，物體與皮帶間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為系數(shù)為）變變2：若物體滑到皮帶的中點(diǎn)時(shí)，皮：若物體滑到皮帶的中點(diǎn)時(shí)，皮帶輪開(kāi)始以逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則帶輪開(kāi)始以逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則物體下滑到皮帶末端所需時(shí)間如何變物體下滑到皮帶末端所需時(shí)間如何變化？化？變變3：若皮帶以：若皮帶以v0順

14、時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將物順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將物體輕放于皮帶輪頂端，試討論物體下體輕放于皮帶輪頂端，試討論物體下滑到底端所需時(shí)間。滑到底端所需時(shí)間。5.連接體問(wèn)題連接體問(wèn)題例例1：質(zhì)量：質(zhì)量m的小車(chē)放在光滑水平面上，的小車(chē)放在光滑水平面上，車(chē)上的人的質(zhì)量為車(chē)上的人的質(zhì)量為m，當(dāng)人用力，當(dāng)人用力f拉動(dòng)拉動(dòng)繩子時(shí)，試討論人與車(chē)間的摩擦力。繩子時(shí)，試討論人與車(chē)間的摩擦力。例例2：a、b兩物體放在光滑水平面上，質(zhì)兩物體放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為量分別為ma1，mb2，當(dāng)水平拉力，當(dāng)水平拉力f作用于作用于a物體上時(shí)，保持物體上時(shí)，保持a、b相對(duì)靜止相對(duì)靜止的最大值為的最大值為12n，則當(dāng)，則當(dāng)f作用于作用于b物體上物體

15、上時(shí)，為保持時(shí)，為保持a、b相對(duì)靜止，相對(duì)靜止，f的最大值不的最大值不能超過(guò)多少？能超過(guò)多少？例例3：光滑水平面上緊挨放著甲、乙兩個(gè)物：光滑水平面上緊挨放著甲、乙兩個(gè)物體，質(zhì)量分別為體，質(zhì)量分別為m1和和m2，且，且m2=2m1，乙受到水平拉力乙受到水平拉力f22n，甲受到一個(gè)隨時(shí)，甲受到一個(gè)隨時(shí)間變化的水平推力間變化的水平推力f192t（n），當(dāng)），當(dāng)t s時(shí)，甲、乙兩物體開(kāi)始分離。時(shí)，甲、乙兩物體開(kāi)始分離。例例4：質(zhì)量為：質(zhì)量為m的小物塊的小物塊a放在質(zhì)量為放在質(zhì)量為m的木板的木板b的左端，的左端，b在水平拉力的作用下沿地面勻速向在水平拉力的作用下沿地面勻速向右滑動(dòng)。且右滑動(dòng)。且a、b相對(duì)

16、靜止，某時(shí)刻撤去水平拉相對(duì)靜止，某時(shí)刻撤去水平拉力，則經(jīng)一段時(shí)間后，力，則經(jīng)一段時(shí)間后，b在地面上滑行了一段距在地面上滑行了一段距離離x，a在在b上向右滑行了一段距離上向右滑行了一段距離l，最后，最后a和和b都下來(lái)。已知都下來(lái)。已知a、b間的動(dòng)摩擦系數(shù)為間的動(dòng)摩擦系數(shù)為1，b與地面間的動(dòng)摩擦系數(shù)為與地面間的動(dòng)摩擦系數(shù)為2，且，且21。求。求x的表達(dá)式。的表達(dá)式。六、應(yīng)用型題型六、應(yīng)用型題型例例1：在一種能獲得強(qiáng)烈失重、超重感覺(jué)的大：在一種能獲得強(qiáng)烈失重、超重感覺(jué)的大型娛樂(lè)設(shè)施中，用電梯把乘有十多人的座艙，型娛樂(lè)設(shè)施中，用電梯把乘有十多人的座艙，送到大約二十幾層樓高的高處，然后讓座艙送到大約二十

17、幾層樓高的高處，然后讓座艙自由下落，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始自由下落，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停下，啟動(dòng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停下，已知座艙開(kāi)始下落的高度為已知座艙開(kāi)始下落的高度為76m，當(dāng)落到離，當(dāng)落到離地面地面28m時(shí)開(kāi)始制動(dòng)。若某人手托著質(zhì)量為時(shí)開(kāi)始制動(dòng)。若某人手托著質(zhì)量為5kg的鉛球進(jìn)行這個(gè)游戲。問(wèn)：的鉛球進(jìn)行這個(gè)游戲。問(wèn)：當(dāng)座艙落到離地面高度為當(dāng)座艙落到離地面高度為40m左右的位置左右的位置時(shí)，托著鉛球的手感覺(jué)如何？時(shí)，托著鉛球的手感覺(jué)如何？當(dāng)座艙落到離地面高度為當(dāng)座艙落到離地面高度為15m左右的位置左右的位置時(shí)，手要用多大的力才能托住鉛

18、球？時(shí)，手要用多大的力才能托住鉛球？例例2在海濱樂(lè)場(chǎng)里有一種滑沙的游樂(lè)活動(dòng)。如圖示，人坐有滑在海濱樂(lè)場(chǎng)里有一種滑沙的游樂(lè)活動(dòng)。如圖示，人坐有滑板上從斜坡的高處板上從斜坡的高處a點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下，滑到斜坡底端點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下，滑到斜坡底端b點(diǎn)后沿水點(diǎn)后沿水平的滑道再滑行一段距離到平的滑道再滑行一段距離到c點(diǎn)停下來(lái)。若某人和滑板的總質(zhì)量點(diǎn)停下來(lái)。若某人和滑板的總質(zhì)量m=60.0kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，滑板與斜坡滑道和水平滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)均為=0.50，斜坡的傾角，斜坡的傾角=37（sin37=0.6，cos37=0.8），斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個(gè)運(yùn)動(dòng)），斜坡與水平

19、滑道間是平滑連接的，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度過(guò)程中空氣阻力忽略不計(jì)，重力加速度g取取10m/s2。（1）人從斜坡滑下的加速度為多大？）人從斜坡滑下的加速度為多大？（2）若由于場(chǎng)地的限制，水平滑道的最大距離）若由于場(chǎng)地的限制，水平滑道的最大距離bc為為l=20.0m，則人在斜坡上滑下的距離則人在斜坡上滑下的距離ab應(yīng)不超過(guò)多少？應(yīng)不超過(guò)多少？圖16例例4：“神舟神舟”五號(hào)飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)五號(hào)飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后返回艙開(kāi)始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回，返回艙開(kāi)始時(shí)后返回艙開(kāi)始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回，返回艙開(kāi)始時(shí)通過(guò)自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降，穿越大氣層后，在一定通過(guò)自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降，穿越大氣層后，在一定的高度打開(kāi)阻力降落傘進(jìn)一步減速下落，這一過(guò)程中若返回艙所的高度打開(kāi)阻力降落傘進(jìn)一步減速下落，這一過(guò)程中若返回艙所受空氣摩擦阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)（空氣阻力系數(shù)）受空氣摩擦阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)（空氣阻力系數(shù)）為為k，所受空氣浮力恒定不變，且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開(kāi)始，所受空氣浮力恒定不變，且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，返回艙的運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)，返回艙的運(yùn)