牛頓運動定律的綜合運用問題

1、牛頓運動定律的綜合運用問題（一）牛頓運動定律的適用范圍及條件1. 適用范圍牛頓運動定律適用于宏觀物體的低速運動（速度遠小丁光速的運動）。對丁高速運動的 問題，需用相對論解決；對于微觀粒子的運動，需用量子力學(xué)解決。2. 適用條件牛頓運動定律只在慣性參考系中成立，地而及相對地而做勻速總線運動的參考系均可視 為慣性系。（二）兩類動力學(xué)問題1. 已知物體的受力情況求物體的運動情況根據(jù)物體的受力情況求出物體受到的合外力，然后應(yīng)用牛頓第二定律f=ma求出物體的 加速度，再根據(jù)初始條件山運動學(xué)公式就可以求岀物體的運動情況物體的速度、位移或 運動時間。2. 已知物體的運動情況求物體的受力情況根據(jù)物體的運動悄況

2、，應(yīng)用運動學(xué)公式求岀物體的加速度，然后再應(yīng)用牛頓第二定律求 出物體所受的合外力，進而求出某些未知力。求解以上兩類動力學(xué)問題的思路，叮用如卜所示的框圖來表示：3. 說明（1）無論是哪種情況，聯(lián)系力和運動的“橋梁”是加速度。（2）物體的運動情況是山所受力及物體運動的初始條件共同決定的。（三）超重與失重1 超重與失重的概念（1）真重：即重力，從力的性質(zhì)上講，真重屬于萬有引力。（2）視重：懸繩對物體的拉力或支持面對物體的支持力叫做視重。從力的性質(zhì)上講, 視重屬于彈力。（3）超重：視重大于真重的現(xiàn)彖。（4）失重：視重小于真重的現(xiàn)象。（5）完全失重：視重等于零的現(xiàn)彖。2. 產(chǎn)生超重和失重的條件：當(dāng)物體具有

3、豎肓向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物 體具有豎直向下的加速度時，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)物體豎直向下的加速度等于g時，物體 處于完全失重狀態(tài)。3. 理解要點（1）物體處于超重或失重狀態(tài)時，其重力（真重）始終存在，且是恒量，發(fā)生變化的 只是懸細(xì)對物體的拉力或物體對支持物的壓力（視重）。（2）物體處于完全失重狀態(tài)時，由重力所產(chǎn)牛的一切現(xiàn)象消失，例如浸在水中的物體 不受浮力，天平失效等。（3）發(fā)生“超重”或“失重”的現(xiàn)象只決定于物體加速度的方向，與物體速度方向無 關(guān)，超匝和失重現(xiàn)象遵循牛頓第二定律。（四）瞬時加速度問題牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律，加速度和力同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失。分析 物

4、休在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析瞬時前后的受力情況及具變化，明確三種基本模 型的特點。1. “繩”和“線”，一般都是理想化模型，具有如下兒個特性（1）輕：即繩（或線）的質(zhì)量和重力均可視為等于零。由此特點可知，同一根繩（或 線）的兩端及英中間各點的張力大小相等。（2）軟：即繩（或線）只能受拉力，不能承受壓力（因繩能彎曲）。由此特點可知，繩 及其物體間相互作用力的方向是沿著繩子j1背離受力物體的方向。（3）不對伸長：即無論繩所受拉力多大，繩子的長度不變，由此特點可知，繩子中的 張力可以突變。2. “彈簧”和“橡皮繩”，也是理想化模型，具有如下幾個特性（1）輕：即彈簧（或橡皮繩）的質(zhì)量和重力均可

5、視為等于零。山此特點可知，同一彈 簧的兩端及其h' i'可各點的彈力大小相等。（2）彈簧既能受拉力，也能受壓力（沿彈簧的軸線）。橡皮繩只能受拉力，不能承受壓 力（因橡皮繩能彎曲）。（3）由于彈簧和橡皮繩受力時，其形變較大，發(fā)生形變需要一段時間，所以彈簧和橡 皮細(xì)卩的彈力不能突變。但是，當(dāng)彈簧或橡皮繩被剪斷時，它們所受的彈力立即消失。3. “輕桿”和“輕棒”，質(zhì)量可忽略不計，不考慮其形變最，其彈力可突變，彈力的方向可與桿或林成任意角度。（五）牛頓運動定律解題的兒種典型思維方法1. 物理解題中物理理想化模型的建立模型，是一種理想化的物理形態(tài)，是物理知識的一種直觀表現(xiàn)。研究物理問題時

6、，可利 用抽象、理想化、簡化、類比等手法，把研究對象的本質(zhì)特征抽象出來，構(gòu)成一個概念或?qū)?物休系，即構(gòu)成模型。從木質(zhì)上講，分析和解答物理問題的過程，就是構(gòu)建物理模型的過程。我們平時所說的 “明確物理過程”、“在頭腦中建立一幅清晰的物理圖景”，其實就是指要匸確地構(gòu)建物理模 型。因此，我們研究物理問題，首先要明確研究對象是什么模型，再弄清楚物理過程是什么 模型，才可以運用恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律解題。2. 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,-般依題意從某一假設(shè)入手, 然后運川物理規(guī)律得出結(jié)果，再進行適當(dāng)討論，從而找出止確答案，這樣解題科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、合 乎邏輯，而且可以抓寬思路。3. 極限

7、法（或稱臨界條件法）在物體的運動變化過程中，往往達到某個特定狀態(tài)吋，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一一 臨界狀態(tài)，抓住滿足臨界值的條件，準(zhǔn)確分析物理過程進行求解。4. 程序法按順序?qū)︻}目給出的物體運動過程進行分析的方法簡稱“程序法”?！俺绦蚍ā币笪覀?從讀題開始，注意題小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)進行分析。（六）牛頓運動定律應(yīng)用中的臨界與極值問題在應(yīng)用牛頓運動定律解決動力學(xué)問題屮，當(dāng)物體運動的加

8、速度不同時，物體有可能處于 不同的狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”“最小” “剛好”等詞語時,往往會有臨界現(xiàn)象,此 時要采用假設(shè)法或極限分析法，看物體在不同的加速度時，會有哪些現(xiàn)彖發(fā)生，盡快找出臨 界點，求出臨界條件。動力學(xué)中的典型臨界問題：（1）接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離臨界條件是彈力fn=o.（2）相對靜止或相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止吋，常存在著靜 摩擦力，則相對靜止或相對滑動的臨界條件是：靜摩擦力達到最大值或為零。（3）繩子斷裂與松弛的臨界條件；繩了所能承受的張力是冇限的，繩了斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的 最大張力，繩子松弛的臨界條件是ft二0.（4）加速度最人與