第4章 牛顿运动定律

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,正交分解,在很多问题中，常把一个力分解为互相垂直的两个分力，特别在物体受多个力作用时，把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上去，然后分别求每个方向上的力的代数和，这样就可把复杂的矢量运算转化成了互相垂直方向上的简单的代数运算。,当物体受到多于三个力的作用而平衡时，常用正交分解法求解较为简便。,2,）正交分解法,定义：将一个力分解为两个相互垂直的分力的方法,y,x,F,Fy,F,x,F,x,=F,cos,FyF,sin,优点：把复杂的矢量运算转化为简单的代数运算。,多力合成的正交分解法的步骤如下：,正确选择直角坐标系，通常选择共点力和作用点为坐标原点，直角坐标,x,、,y,轴的选择应便尽量多的力在坐标轴上，,正交分解各力，即分别将各力投影在坐标轴上，分别求,x,轴和,y,轴上各力投影的合力,F,x,和,F,y,。,求出共点力合力大小和合力的方向,质量为,m,的物体，用水平细绳,AB,拉住，静止在倾角为,的固定光滑的斜面上，求物体对斜面压力的大小,解,解法一：以物体,m,为研究对象建立图,1,乙所示坐标系，由平衡条件得：,Tcos-mgsin,0,（,1,）,N-,Tsin-mgcoo,0,（,2,）,联立式（,1,）（,2,）解得,N,mg,cos,所以物体对斜面压力的大小为,N,mg,cos,解法二：以物体为研究对象，建立如图,2,所示坐标系，据物体受共点力的平衡条件知：,Ncos,-mg=0,N,mg,coc,同理,N=mg,cos,4.,如图所示，用细绳,OA,和,OB,悬一重物,OA,和,OB,与天花板的夹角分别为,30,和,60,它们所能承受的最大拉力分别为,F,1,=1000N,和,F,2,=1500N.,求,:,保证绳不断时,悬挂物的最大重力为多大,?,B,A,30,60,F,1,F,2,F,30,判断：,COS30=F,2,/G G=F,2,/COS30=,1000 N,tan 30=F,1,/F,2,F,2,=F,1,若,F,1,=1000N,则,F,2,=1000 N,1500N,OB,绳已断，所以选,F,2,=1500N,G,高中物理会考复习,第四章 牛顿运动定律,知识结构,第一节 牛顿第一定律,知识内容,一、牛顿第一定律,1,历史上关于力和运动关系的两种不同认识,（,1,）古希腊哲学家,亚里斯多德,根据人们的直觉经验提出：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要停下来,认为力是维持物体运动所不可缺少的,（,2,）,伽俐略,通过实验指出，没有使物体改变速度的力，物体就会保持自己的速度不变,（,3,）伽俐略以实验为基础，经过抽象思维，把可靠的事实和严密的推理结合起来的科学方法，是物理研究的正确方向,（,1,）定律的内容,:,一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。,即包含下列三点意义：,1,。物体不受外力或所受外力之和为零时的状态为：,匀速直线运动状态或静止状态,2,。外力的作用是：,迫使物体改变运动状态。,3.,物体具有惯性,.,知识内容,2,牛顿第一定律的内容及其物理意义,（,2,）物理意义,:,定律反映了物体不受外力（合外力为零）作用时的运动规律，指出了力不是维持运动的原因，是迫使物体改变运动状态的原因，说明了一切物体都具有保持匀速直线运动或静止状态的性质，即惯性,课堂练习,2,下列说法正确的是,A,、静止或做匀速直线运动的物体，一定不受外力作用,B,当物体的速度等于零时，物体一定不受外力作用,C,当物体的速度发生变化时，物体一定受到了外力作用,D,当物体受到的合外力为零时，物体的运动状态一定保持不变,（,C D,）,知识内容,3,火车在长直水平轨道上匀速行驶，车厢内有一人跳起，发现仍落回车上原处，这是因为,A,、人起跳时会受到一个向前的冲力，使人随车一起向前运动,B,人起跳时车厢的地板会给人一个向前的推力，使人随车一起向前运动,C,人从起跳到落回地板的过程中，在水平方向上始终具有与车相同的速度,D,若火车作加速运动，人起跳后必落在起跳点的后方,（,C D,）,课堂练习,3,牛顿第一定律的应用,应用牛顿第一定律，把握力与运动的关系：力是物体运动状态改变的原因，物体的运动不需要力来维持,二、惯 性,（,1,）物体具有 的性质叫 。,（,2,）一切物体都有 ，物体在任何状态下都有,.,惯性是物体 属性，是 被克服的。,保持匀速直线运动状态或静止状态,惯性,惯性,惯性,知识内容,1,惯性的概念及物理意义,固有的,不能,（,3,）惯性在解题中的应用：车转弯、刹车、加速，人的感觉是人的惯性的缘故,课堂练习,6,下列关于惯性的说法中正确的是,A,人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性,B,赛跑到终点时不能立刻停下是由于跑动时人有惯性，停下后惯性消失,C,物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服,D,物体的惯性与物体的运动状态及受力情况无关,（,D,）,2,惯性和质量的关系,（,2,）惯性的大小只决定于 ，而与其他的因素（如温度、物态、形状、位置、速度、受力、运动状态）无关。惯性不是,力,，不能说物体受惯性。,质量,知识内容,(1),惯性的大小：是物体惯性大小的量度（也称惯性质量）,质量不同的物体运动状态改变的难易程度不同，亦即惯性大小不同。同样的外力作用下，质量大的物体，运动状态难改变，惯性大；质量小的物体，运动状态容易改变，惯性小,质量,课堂练习,7,、下列情况不可能存在的是,A,、物体的质量很小而惯性很大；,B,物体的速度很大而惯性很小,C,物体的体积很小而惯性很大；,D,物体所受外力很大而惯性很小,（,A,）,二、惯 性,（,1,）物体具有 的性质叫 。,（,2,）一切物体都有 ，物体在任何状态下都有,.,惯性是物体 属性，是 被克服的。,保持匀速直线运动状态或静止状态,惯性,惯性,惯性,知识内容,1,惯性的概念及物理意义,固有的,不能,（,3,）惯性在解题中的应用：车转弯、刹车、加速，人的感觉是人的惯性的缘故,第二节 牛顿第二定律,知识内容,一运动状态的改变,1,运动状态改变的含义,（,1,）一个物体的速度不变，就说物体的运动状态没有改变，而如果一个物体的速度改变了，就说物体的运动状态改变了,（,2,）速度是矢量，故无论是速度的大小改变，或速度的方向改变，或两者同时都改变，都说物体的运动状态改变了,（,3,）物体的运动状态改变了，也就是物体有了加速度,课堂练习,9,做下列哪种运动的物体，其运动状态保持不变？,A,、加速度恒定的运动；,B,速率不变的曲线运动,C,沿直线的往复振动；,D,速度恒定的运动,（,D,）,课堂练习,11,在光滑的水平面上有一静止的物体，现向物体施以水平方向的作用力。在力开始作用在物体上的一瞬间,A,、物体同时具有加速度和速度；,B,物体获得速度，加速度仍为零,C,物体获得加速度，速度仍为零；,D,物体的速度和加速度均为零,（,C,）,12,关于运动和力的关系，下列说法正确的是,A,当物体所受合外力不变时，运动状态一定不变,B,当物体所受合外力为零时，速度大小一定不变,C,当物体运动轨迹发生弯曲时，一定受到了外力,D,当物体速度为零时，所受合外力一定为零,（,BC,）,二、牛顿第二定律,1,牛顿第二定律的内容、表达式及其物理意义,（,2,）表达式：,矢量式,：,F,合,=ma,（,1,）物体的加速度与外力成正比，与物体的质量成反比。,加速度的方向跟引起这个加速度的合外力的方向相同,知识内容,标量式,：,F,x,ma,x,F,y,ma,y,（正交分解式）,注意：,F,合,为物所受（不是所施的）、外力（不是内力）、的合力（不是分力）；,Fx,是合外力在,x,轴上的分量，,Fy,是合外力在,y,轴上的分量；,a,x,是,a,在,x,轴上的分量，,a,y,是,a,在,y,轴上的分量；,课堂练习,14,下列叙述中正确的是,A,、由,F,ma,可知，物体受到的合外力与物体质量和加速度成正比,B,由,F=ma,可知，物体的加速度与物体受到的合外力成正比,C,由,F,ma,可知，物体的加速度与物体受到的合外力方向一致,D,由,m=F,a,可知，物体的质量与物体所受的合外力成正比，与物体的加速度成反比,（,BC,）,课堂练习,15,、如图所示，重,10 N,的物体向右运动，物体与水平面之间的动摩擦因数,=0,10,若外加一水平向左的力,F,2,0N,，则此时物体的加速度大小为（,g,取,10m,s,2,）,A,0,20m,s,2,B,、,0.30m,s,2,C,0,10 m,s,2,D,3.0 m/s,2,（,D,）,（,1,）应用牛顿运动定律解题有两类问题,已知受力情况求运动情况,已知运动情况求受力情况,分析解决这两类问题的关键，应抓住受力情况和运动情况之间 的联系桥梁,加速度。,分析思路：,受力情况,合力,F,合,a,运动情况,F,合,=,ma,运动学公式,2,牛顿第二定律的应用,知识内容,做好两项分析,受力分析与运动分析,正确选取研究对象,灵活地运用整体法与局部隔离法,运用数学。,确定研究对象,分析物体的运动情况,应用牛顿第二定律和运动学公式列方程，统一单位代入数据求解,解题步骤：,知识内容,对研究对象进行受力分析,明确运动性质，及初、末状态的参量。（包括速度、加速度）,画出受力图，不多力也不少力,可以以某一个物体为对象，也可以,以几个物体组成的质点组为对象,。设每个质点的质量为,m,i,，对应的加速度为,a,i,，则有：,F,合,=m,1,a,1,+m,2,a,2,+m,3,a,3,+,+,m,n,a,n,基本例题：,一个原来静止的物体,m=10kg,，,受到,4,牛的水平拉力的作用，求,3,秒末的速度和,3,秒内的位移,。,G,N,F,解：,F=ma,a=F/m=4/10m/s,2,=0.4 m/s,2,v,t,=at=0.43m/s=1.2m/s,s=1/20.4 3,2,m=1.8m,题目类型：,已知物体的受力情况，求物体的运动情况。,解题步骤：,（,1,）明确研究对象,（,2,）分析研究对象的受力情况，画出受力图,（,3,）求出合力,（,4,）应用牛顿第二定律求加速度,（,5,）应用运动学公式求解,课堂例题,把一个重,500N,的木箱放在水平地板上，木想和地板间的动摩擦因数,u=0.20.,如图所示，用一个与水平面成,30,度角斜向上方的力,F,拉这个木箱，使木箱在水平地板上做匀速直线运动，求拉力,F,。,解：木箱在竖直方向上没有加速度，在竖直方向上合力为零。,N+F,2,=G,N=G-F,2,=G-Fsin30,0,水平方向上合力 为零。,F,1,-f=0,Fcon30,0,-u,（,G-Fsin30,0,）,=0,F=,uG,/,（,con30,0,+usin30,0,）,=0.20 500/,（,3/2-0.20 1/2,）,N,F,G,N,f,y,-,-,F,2,F,1,x,课堂应用,基本例题,：,一辆质量为,1000kg,的汽车，以,10m/s,的速度行驶，现在让它在,12.5m,的距离内匀减速地停下来，求所需要的阻力。,解题步骤：,（,1,）明确研究对象,（,2,）应用运动写公式求出物体的加速度,（,3,）应用牛顿第二定律求出合力,（,4,）分析研究对象的受力情况，画受力图,（,5,）求出力,f,解：根据,v,t,2,-v,0,2,=2as,得,a=,（,v,t,2,-v,0,2,）,/2s=,（,0-10,2,）,/212.5m/s,2,f=ma=m（v,t,2,-v,0,2,）/2s=1000（0-10,2,）/212.5N,=-4000N,问题类型：,已知物体的运动情况，求物体的受力情况。,课堂例题,知识内容,（,3,）在理解与运用牛顿第二定律时。应注意以下四点：,瞬时性：,有力时才有加速度，外力一旦改变，加速度也立