04運(yùn)動與力(2011)解析

動力學(xué)----探討物體運(yùn)動的緣由。(為什么?)牛頓運(yùn)動定律是經(jīng)典動力學(xué)的基礎(chǔ)。運(yùn)動學(xué)----探討物體的運(yùn)動規(guī)律。牛頓IssacNewton（1642－1727）12/26/20221動力1-yao一、牛頓第確定律任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)，直到其它物體的作用迫使它變更這種狀態(tài)為止。說明：(1)慣性：任何物體都具有保持其運(yùn)動狀態(tài)不變的屬性。(2)力：力是物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變更的唯一緣由。（慣性定律）維持運(yùn)動狀態(tài)靠慣性；變更運(yùn)動狀態(tài)靠外力。其次章運(yùn)動與力12/26/20222動力1-yao二、牛頓其次定律物體的動量對時間的變更率與所受合外力成正比；與合外力的方向相同。是矢量大?。悍较颍号c同向---動力學(xué)基本方程運(yùn)動狀態(tài)的變更與所加的合外力成正比；與合外力的方向相同運(yùn)動狀態(tài)也可表述為：表達(dá)式：給出力和運(yùn)動狀態(tài)變更的定量關(guān)系運(yùn)動狀態(tài)變化12/26/20223動力1-yao在低速條件下，且m是恒量時質(zhì)量變更的例子：(1)質(zhì)量增加---運(yùn)煤車(2)質(zhì)量削減---火箭、灑水車(3)質(zhì)量變更---高速運(yùn)動m變化時：m不變時：

結(jié)論

12/26/20224動力1-yao說明：（1）表示物體所受的合外力（2）定量地說明白力的瞬時效應(yīng)(同時存在，同時變更，同時消逝)（3）定量地描述了物體慣性的大小大小一定小運(yùn)動狀態(tài)不易改變大運(yùn)動狀態(tài)容易改變慣性大慣性小結(jié)論：質(zhì)量是物體慣性大小的量度12/26/20225動力1-yao在直角坐標(biāo)系中：(直線運(yùn)動)在自然坐標(biāo)系中：(曲線運(yùn)動)※(4)具體計算時,接受重量式12/26/20226動力1-yao三、牛頓第三定律（作用力與反作用力定律）（1）進(jìn)一步說明物體之間的作用總是相互的；說明：（4）作用力、反作用力是同種性質(zhì)的力。（2）作用力、反作用力沒有主次、先后之分，同時產(chǎn)生，同時存在、同時消失；（3）作用力、反作用力作用在兩個物體上，不能相互抵消；AB12/26/20227動力1-yao一個參照系是否為慣性參照系，只能依據(jù)視察和試驗(yàn)的結(jié)果來推斷。A靜止不動符合牛一律符合牛二律v車為參照系:不地面參照系:以向左運(yùn)動a

四、慣性系和非慣性系慣性系：牛頓定律適用的參照系稱為慣性系。非慣性系：牛頓定律不適用的參照系稱為非慣性系。試驗(yàn)證明：地面參照系是一個足夠精確的慣性參照系。結(jié)論：一切相對地面靜止或作勻速直線運(yùn)動的參照系都是慣性系相對地面加速運(yùn)動的車、旋轉(zhuǎn)平臺，是非慣性系a12/26/20228動力1-yao五、應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解題1、解決哪些問題：①已知力求運(yùn)動：②已知運(yùn)動求力：12/26/20229動力1-yao2、解題步驟：①選探討對象（質(zhì)點(diǎn)）受力分析（重力，彈力，摩擦力）的方向標(biāo)在圖上※③建坐標(biāo)系向心力下滑力④

列方程解方程恒力：變力：直線運(yùn)動：直角坐標(biāo)系曲線運(yùn)動：自然坐標(biāo)系坐標(biāo)軸方向與加速度同向或反向?12/26/202210動力1-yao質(zhì)量為m的小球，在水中受到的浮力為常量F，當(dāng)它從靜止起先下沉?xí)r，受到水的粘滯阻力為f=kv（k為常數(shù)）求小球在水中豎直下沉的速度v與時間t的關(guān)系。例題1:小球m；直線運(yùn)動：已知力（變力）、求運(yùn)動解：12/26/202211動力1-yao例題2：解:小球?yàn)樘接憣ο蠼⒆匀蛔鴺?biāo)系先去掉變量曲線運(yùn)動:變力··長為L的輕繩，一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球，使小球從懸掛的鉛直位置以水平初速度起先運(yùn)動，求小球轉(zhuǎn)過θ角時的線速度和繩中的張力。由2式求12/26/202212動力1-yao代入1式為：12/26/202213動力1-yao解：人（m），物體（M）①②③一根細(xì)繩跨過一光滑的輕滑輪，繩不行伸長,一端掛一質(zhì)量為M的物體，另一端被人用雙手拉著，人質(zhì)量若人相對繩以加速度向上爬，以豎直向上為正，求人相對地面的加速度。例題3：探討對象：相對運(yùn)動問題12/26/202214動力1-yao變質(zhì)量問題例題4：解：探討對象：被提起的繩段ym=yλ一單位長度質(zhì)量為λ的勻整繩，起先時盤繞在光滑的水平桌面上，現(xiàn)以恒定的加速度豎直向上提起，當(dāng)提起的高度為y時，作用在繩端的力為多少？假如以恒定速度豎直向上提起，仍提到y(tǒng)高度，此時作用在繩端的力又是多少？12/26/202215動力1-yao（1）當(dāng)恒定時（2）當(dāng)恒定時12/26/202216動力1-yao傾角為30°的一個斜面體放置在水平桌面上，一個質(zhì)量m=2kg的物體沿斜面下滑，下滑的加速度為a=3m/s2，此時斜面靜止在桌面上不動，求斜面與桌面間的靜摩擦力解：m、M直線運(yùn)動：已知運(yùn)動，求力（恒力）練習(xí)：探討對象：30°可不講12/26/202217動力1-yao內(nèi)容小結(jié)1、牛頓第確定律---慣性定律2、牛頓其次定律---動力學(xué)基本方程3、牛頓第三定律----作用與反作用定律m變化時：m不變時：12/26/202218動力1-yao4、力學(xué)中常見的力重力彈簧彈力滑動摩擦力靜摩擦力5、解題步驟：選探討對象（質(zhì)點(diǎn)）受力分析建坐標(biāo)系

直線運(yùn)動：直角坐標(biāo)系曲線運(yùn)動：自然坐標(biāo)系恒力：變力：列方程、解方程12/26/202219動力1-yao1、萬有引力（重力）它是把我們黏著在地球表面的力，它把全部構(gòu)成地球的成分都朝地心拉去，使地球成為球形。重力不但能夠穩(wěn)住我們的家具，使他們不至于飛掉，也把空氣、云、甚至是月球穩(wěn)住不至于逃開。重力使雨點(diǎn)下落，也是令我們早晨為什么須要用力才能夠起床，在我們成長時，重力把我們不斷地向下拉，因此確定了我們的形態(tài)。把力“統(tǒng)一”的最宏大洞察來自牛頓，他看出訪物體下落的力和限制天上物體形態(tài)的力是同樣的力。重力真的是無所不在，它貪得無厭。電荷能找到伴侶而變成中性，可是重力絕不松手。原子核可吸引電子，數(shù)目有限制，可是一枚星球能用重力吸入的物質(zhì)，數(shù)量是沒有限制的。介紹:基本的自然力12/26/202220動力1-yao2、電磁力電力是全部物質(zhì)性質(zhì)（比如說，木頭的硬、玻璃的透亮、黃金的金光等）之源。在原子核外嗡嗡轉(zhuǎn)的電子，其交互作用正是全部現(xiàn)象之源。例如：當(dāng)腳趾遇到門檻時，其實(shí)就是腳趾里的原子的外層電子遇到了木頭的原子中的最外層電子，因此，電是當(dāng)你的腳趾感到難過時“感覺到的力”。電是能使物體相互膠住的力；它造成水能沿著樹干向上爬及血液能在微血管中流淌的毛細(xì)作用；他甚至是摩擦力之源。運(yùn)動的電荷能夠產(chǎn)生出另外一種力——“磁力”，磁力實(shí)質(zhì)上也是電力的一種表現(xiàn)，二者來自同一本源，統(tǒng)稱為電磁力。當(dāng)電和磁并為一體的時候，它形成了一連串的交變波，在空中以每秒30萬公里的速度颼颼而過，成為全部的輻射，包括了可見光、熱、微波、無線電波及電訊號、X射線等等。12/26/202221動力1-yao3、強(qiáng)作用力強(qiáng)作用力又稱為核力，因?yàn)樗念I(lǐng)土在原子核中，它的作用是產(chǎn)生核反應(yīng)，最重要的是把原子核的成員拘束在一起。假如沒有強(qiáng)作用力，就沒有有了氫原子以外的元素，就不會有行星，也不會有生命。強(qiáng)作用力替核反應(yīng)器、核彈、太陽以及恒星加油，使他們產(chǎn)生能量。弱作用力是放射性的推動力。放射性的后果當(dāng)然不小，它使地球變暖到能夠維持生命的程度，而它引起的隨機(jī)突變幫助了物種的演化。最近的探討表明，他和電磁力有共同的根源，并且在后來的探討中，發(fā)覺了W粒子和Z粒子，完成了電弱理論。4、弱作用力12/26/202222動力1-yao拔河競賽比的是什么？很多人會說：當(dāng)然是比哪一隊(duì)的力氣大嘍！事實(shí)上，這個問題并不那么簡潔。依據(jù)牛頓第三定律（即當(dāng)物體甲給物體乙一個作用力時，物體乙必定同時給物體甲一個反作用力，作用力與反作用力大小相等，方向相反，且在同始終線上），對于拔河的兩個隊(duì)，甲對乙施加了多大拉力，乙對甲也同時產(chǎn)生一樣大小的拉力。可見，雙方之間的拉力并不是確定輸贏的因素。對拔河的兩隊(duì)進(jìn)行受力分析就可以知道，只要所受的拉力小于與地面的最大靜摩擦力，就不會被拉動。因此，增大與地面的摩擦力就成了輸贏的關(guān)鍵。首先，穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，能夠增大摩擦系數(shù)，使摩擦力增大；還有就是隊(duì)員的體重越重，對地面的壓力越大，摩擦力也會增大。大人和小孩拔河時，大人很簡潔獲勝，關(guān)鍵就是由于大人的體重比小孩大。另外，在拔河競賽中，輸贏在很大程度上還取決于人們的技巧。拔河競賽只是比力氣嗎？12/26/202223動力1-yao比如，腳用勁蹬地，在短時間內(nèi)可以對地面產(chǎn)生超過自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助對方的拉力來增大對地面的壓力，等等。其目的都是盡量增大地面對腳底的摩擦力，以奪取競賽的成功。

12/26/202224動力1-yao1、在升降機(jī)天花板上拴有輕繩，其下端系一重物，當(dāng)升降機(jī)以加速度a1上升時，繩中的張力正好等于繩子所能承受的最大張力的一半，問升降機(jī)以多大的加速度上升時，繩子剛好被拉斷?解：設(shè)繩子能承受的最大張力為兩式聯(lián)立得：12/26/202225動力1-yao3、一只質(zhì)量為m的猴，抓住一根用繩吊在天花板上質(zhì)量為M的直桿，當(dāng)懸線突然斷開時，小猴則沿直桿垂直向上爬，以保持它離地面的高度不變，此時直桿下落的