湖北省華中師大一附中高二國際板物理大小班、長短課重點班附加課件：牛頓運動定律

1、大課47牛頓運動定律牛頓運動定律例例1 1兩個可視為質(zhì)點的小球兩個可視為質(zhì)點的小球a和和b，用質(zhì)量可忽略的剛性，用質(zhì)量可忽略的剛性細桿相連放置在一個光滑的半球面內(nèi)，如圖細桿相連放置在一個光滑的半球面內(nèi)，如圖110甲所甲所示已知小球示已知小球a和和b的質(zhì)量之比為的質(zhì)量之比為 ，細桿長度是球面半徑的，細桿長度是球面半徑的 倍兩球處于平衡狀態(tài)時，細桿與水平面的夾角倍兩球處于平衡狀態(tài)時，細桿與水平面的夾角是是2008年高考年高考四川延考區(qū)理綜卷四川延考區(qū)理綜卷()圖圖110甲甲A.45B30C22.5D1532【解析解析】解法一設細桿對兩球的彈力大小為解法一設細桿對兩球的彈力大小為T，小球，小球a、b

2、的受力情況如圖的受力情況如圖110乙所示乙所示圖圖110乙乙由幾何關系及細桿的長度知，平衡時有：由幾何關系及細桿的長度知，平衡時有：sinOab故故OabOba45再設兩小球及細桿組成的整體重心位于再設兩小球及細桿組成的整體重心位于c點，由懸掛法點，由懸掛法的原理知的原理知c點位于點位于O點的正下方，且點的正下方，且即即Rsin(45) Rsin(45)1 解得：解得：15.答案答案D2222RR 3abmacbcm3例例2 2在地面附近的空間中有水平方向的勻強電場和勻在地面附近的空間中有水平方向的勻強電場和勻強磁場，已知磁場的方向垂直紙面向里，一個帶電油滴沿著強磁場，已知磁場的方向垂直紙面向

3、里，一個帶電油滴沿著一條與豎直方向成一條與豎直方向成角的直線角的直線MN運動，如圖運動，如圖113所示由所示由此可判斷下列說法正確的是此可判斷下列說法正確的是()圖圖113A如果油滴帶正電，則油滴從如果油滴帶正電，則油滴從M點運動到點運動到N點點B如果油滴帶正電，則油滴從如果油滴帶正電，則油滴從N點運動到點運動到M點點C如果電場方向水平向右，則油滴從如果電場方向水平向右，則油滴從N點運動到點運動到M點點D如果電場方向水平向左，則油滴從如果電場方向水平向左，則油滴從N點運動到點運動到M點點【解析解析】油滴在運動過程中受到重力、電場力及油滴在運動過程中受到重力、電場力及洛倫茲力的作用，因洛倫茲力的

4、方向始終與速度方洛倫茲力的作用，因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，大小隨速度的改變而改變，而電場力與重向垂直，大小隨速度的改變而改變，而電場力與重力的合力是恒力，所以物體做勻速直線運動；又因力的合力是恒力，所以物體做勻速直線運動；又因電場力一定在水平方向上，故洛倫茲力的方向是斜電場力一定在水平方向上，故洛倫茲力的方向是斜向上方的，因而當油滴帶正電時，應該由向上方的，因而當油滴帶正電時，應該由M點向點向N點點運動，故選項運動，故選項A正確、正確、B錯誤若電場方向水平向錯誤若電場方向水平向右，則油滴需帶負電，此時斜向右上方與右，則油滴需帶負電，此時斜向右上方與MN垂直的垂直的洛倫茲力對應粒子從洛

5、倫茲力對應粒子從N點運動到點運動到M點，即選項點，即選項C正正確同理，電場方向水平向左時，油滴需帶正電，確同理，電場方向水平向左時，油滴需帶正電，油滴是從油滴是從M點運動到點運動到N點的，故選項點的，故選項D錯誤錯誤答案答案AC答案答案B三、牛頓運動定律的應用三、牛頓運動定律的應用1牛頓第一定律牛頓第一定律(慣性定律慣性定律)一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止外力迫使它改變這種狀態(tài)為止(1)理解要點理解要點運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持持它定性地揭

6、示了運動與力的關系：力是改變物體運動它定性地揭示了運動與力的關系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎，不能認為它是牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎，不能認為它是牛頓第二定律合外力為零時的特例牛頓第一定律定性地給牛頓第二定律合外力為零時的特例牛頓第一定律定性地給出了力與運動的關系出了力與運動的關系,第二定律定量地給出力與運動的關系第二定律定量地給出力與運動的關系(2)慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性的性質(zhì)叫做慣性慣性是物體的固有屬性，與物

7、體的受力情況及運動狀慣性是物體的固有屬性，與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關態(tài)無關質(zhì)量是物體慣性大小的量度質(zhì)量是物體慣性大小的量度2牛頓第三定律牛頓第三定律(1)兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，可用公式表示為向相反，作用在一條直線上，可用公式表示為FF.(2)作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力，作用效果不作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)的力，作用效果不能抵消能抵消(3)牛頓第三定律的應用非常廣泛，凡是涉及兩個或兩個牛頓第三定律的應用非常廣泛，凡是涉及兩個或兩個以上物體的物理情境、過程的解答，往往都需要應用這一定以上

8、物體的物理情境、過程的解答，往往都需要應用這一定律律(二二)牛頓第二定律牛頓第二定律1定律內(nèi)容定律內(nèi)容物體的加速度物體的加速度a跟物體所受的合外力跟物體所受的合外力F合合成正比，跟物體成正比，跟物體的質(zhì)量的質(zhì)量m成反比成反比2公式：公式：F合合ma理解要點理解要點因果性：因果性：F合合是產(chǎn)生加速度是產(chǎn)生加速度a的原因，它們同時產(chǎn)生，的原因，它們同時產(chǎn)生，同時變化，同時存在，同時消失同時變化，同時存在，同時消失方向性：方向性：a與與F合合都是矢量，方向嚴格相同都是矢量，方向嚴格相同瞬時性和對應性：瞬時性和對應性：a為某時刻某物體的加速度，為某時刻某物體的加速度，F(xiàn)合合是是該時刻作用在該物體上的合

9、外力該時刻作用在該物體上的合外力例例4 4如圖甲所示，在風洞實驗室里，一根足夠長的細如圖甲所示，在風洞實驗室里，一根足夠長的細桿與水平面成桿與水平面成37固定，質(zhì)量固定，質(zhì)量m1 kg的小球穿在細桿上的小球穿在細桿上靜止于細桿底端靜止于細桿底端O點現(xiàn)有水平向右的風力點現(xiàn)有水平向右的風力F作用于小球上，作用于小球上，經(jīng)時間經(jīng)時間t12 s后停止，小球沿細桿運動的部分后停止，小球沿細桿運動的部分vt圖象如圖圖象如圖115乙所示試求：乙所示試求：(取取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)(1)小球在小球在02 s內(nèi)的加速度內(nèi)的加速度a1和和24 s內(nèi)的加速度內(nèi)的加速度a2. (

10、2)風對小球的作用力風對小球的作用力F的大小的大小一、已知運動求力與已知力求運動一、已知運動求力與已知力求運動【解析解析】(1)由圖象可知，在由圖象可知，在02 s內(nèi)小球的加速度為：內(nèi)小球的加速度為：a1 20 m/s2，方向沿桿向上，方向沿桿向上在在24 s內(nèi)小球的加速度為：內(nèi)小球的加速度為：a2 10 m/s2，負號表示方向沿桿向下，負號表示方向沿桿向下 (2)有風力時的上升過程，小球的有風力時的上升過程，小球的受力情況如圖受力情況如圖115丙所示丙所示在在y方向，由平衡條件得：方向，由平衡條件得：FN1Fsin mgcos 在在x方向，由牛頓第二定律得：方向，由牛頓第二定律得：Fcos

11、mgsin FN1ma1 圖圖115丙丙211t vv322t vv停風后上升階段，小球的受力情況如圖停風后上升階段，小球的受力情況如圖115丁所示丁所示在在y方向，由平衡條件得：方向，由平衡條件得：FN2mgcos 在在x方向，由牛頓第二定律得：方向，由牛頓第二定律得：mgsin FN2ma2聯(lián)立以上各式可得：聯(lián)立以上各式可得：F60 N. 圖圖115丁丁二、連接體問題二、連接體問題(整體法與隔離法整體法與隔離法)高考卷中常出現(xiàn)涉及兩個研究對象的動力學問題，其中高考卷中常出現(xiàn)涉及兩個研究對象的動力學問題，其中又包含兩種情況：一是兩對象的速度相同需分析它們之間的又包含兩種情況：一是兩對象的速度

12、相同需分析它們之間的相互作用，二是兩對象的加速度不同需分析各自的運動或受相互作用，二是兩對象的加速度不同需分析各自的運動或受力隔離力隔離(或與整體法相結(jié)合或與整體法相結(jié)合)的思想方法是處理這類問題的的思想方法是處理這類問題的重要手段重要手段1整體法是指當連接體內(nèi)整體法是指當連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi)即系統(tǒng)內(nèi))各物體具有相同的各物體具有相同的加速度時，可以把連接體內(nèi)所有物體組成的系統(tǒng)作為整體考加速度時，可以把連接體內(nèi)所有物體組成的系統(tǒng)作為整體考慮，分析其受力情況，運用牛頓第二定律對整體列方程求解慮，分析其受力情況，運用牛頓第二定律對整體列方程求解的方法的方法2隔離法是指當研究對象涉及由多個物體組成的系統(tǒng)

13、隔離法是指當研究對象涉及由多個物體組成的系統(tǒng)時，若要求連接體內(nèi)物體間的相互作用力，則應把某個物體時，若要求連接體內(nèi)物體間的相互作用力，則應把某個物體或某幾個物體從系統(tǒng)中隔離出來，分析其受力情況及運動情或某幾個物體從系統(tǒng)中隔離出來，分析其受力情況及運動情況，再利用牛頓第二定律對隔離出來的物體列式求解的方?jīng)r，再利用牛頓第二定律對隔離出來的物體列式求解的方法法3當連接體中各物體運動的加速度相同或要求合外力當連接體中各物體運動的加速度相同或要求合外力時，優(yōu)先考慮整體法；當連接體中各物體運動的加速度不相時，優(yōu)先考慮整體法；當連接體中各物體運動的加速度不相同或要求物體間的作用力時，優(yōu)先考慮隔離法有時一個問

14、同或要求物體間的作用力時，優(yōu)先考慮隔離法有時一個問題要兩種方法結(jié)合起來使用才能解決題要兩種方法結(jié)合起來使用才能解決例例5：如圖所示，傾角為如圖所示，傾角為的等腰三角形斜面固定在的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足夠長的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪水平面上，一足夠長的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè)，綢帶與斜面間無摩擦?，F(xiàn)將質(zhì)量放在斜面的兩側(cè)，綢帶與斜面間無摩擦。現(xiàn)將質(zhì)量分別為分別為M、m(Mm)的小物塊同時輕放在斜面兩側(cè)的小物塊同時輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上。兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)相等，且的綢帶上。兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)相等，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等。在最大靜摩擦力與滑動摩擦力

15、大小相等。在角取不角取不同值的情況下，下列說法正確的有同值的情況下，下列說法正確的有A兩物塊所受摩擦力的大小總是相等兩物塊所受摩擦力的大小總是相等B兩物塊不可能同時相對綢帶靜止兩物塊不可能同時相對綢帶靜止CM不可能相對綢帶發(fā)生滑動不可能相對綢帶發(fā)生滑動Dm不可能相對斜面向上滑動不可能相對斜面向上滑動AC如圖所示，將斜面體固定在水平面上，其兩個斜面光滑，斜面上如圖所示，將斜面體固定在水平面上，其兩個斜面光滑，斜面上放置一質(zhì)量不計的柔軟薄紙帶?，F(xiàn)將質(zhì)量為放置一質(zhì)量不計的柔軟薄紙帶?，F(xiàn)將質(zhì)量為mA的的A物體和質(zhì)量物體和質(zhì)量為為mB的的B物體輕放在紙帶上。兩物體可視為質(zhì)點，物體初始位物體輕放在紙帶上。

16、兩物體可視為質(zhì)點，物體初始位置及數(shù)據(jù)如圖所示。置及數(shù)據(jù)如圖所示。（1）若紙帶與物體）若紙帶與物體A、B間的動摩擦因數(shù)足夠大，在紙帶上同時間的動摩擦因數(shù)足夠大，在紙帶上同時放上放上A、B后，發(fā)現(xiàn)兩物體恰好都能保持靜止，則后，發(fā)現(xiàn)兩物體恰好都能保持靜止，則mA和和mB應滿應滿足什么關系足什么關系?（2）若）若mA= 2 kg，mB=1 kg，A與紙帶間的動摩擦因數(shù)與紙帶間的動摩擦因數(shù)=0.5，B與紙帶間的動摩擦因數(shù)，假設葫物體與紙面間的滑動摩擦力與與紙帶間的動摩擦因數(shù)，假設葫物體與紙面間的滑動摩擦力與最大靜摩擦力相等，試通過計算簡要描述兩物體同時從靜止釋最大靜摩擦力相等，試通過計算簡要描述兩物體同

17、時從靜止釋放后的運動情況，并求出放后的運動情況，并求出B物體自釋放起經(jīng)過多少時間到達斜物體自釋放起經(jīng)過多少時間到達斜面底端。（面底端。（sin37=0.6，cos37=0.8，g取取10 ms2）（1）由于紙帶對）由于紙帶對A、B兩物體摩擦力大小相等，系統(tǒng)處于平衡態(tài)，兩物體摩擦力大小相等，系統(tǒng)處于平衡態(tài)，則則 解得：解得： （2）先假設紙帶固定不動，再把物體）先假設紙帶固定不動，再把物體A、B按題中條件放置在斜按題中條件放置在斜面上面上 對對A物體受力分析計算得：物體受力分析計算得： A相對紙帶滑動相對紙帶滑動 對對B物體受力分析計算得：物體受力分析計算得： B相對紙帶不滑動相對紙帶不滑動si

18、n53sin37ABm gm g:3:4ABmm sin37cos37BBBm gm gsin53cos53AAAm gm g對對B和紙帶整體分析，和紙帶整體分析，A對紙帶滑動摩擦力對紙帶滑動摩擦力B重力沿斜面分力重力沿斜面分力則說明若則說明若A、B和紙帶同時釋放后，和紙帶同時釋放后，B和紙帶先靜止不和紙帶先靜止不動，動，A沿紙面加速下滑沿紙面加速下滑1.6m后，后，B再拖動紙帶一起再拖動紙帶一起沿光滑斜面加速下滑。沿光滑斜面加速下滑。A沿帶紙下滑過程中：沿帶紙下滑過程中： B拖動紙帶一起沿光滑斜面加速下滑過程中：拖動紙帶一起沿光滑斜面加速下滑過程中：則所求總時間則所求總時間 1sin53co

19、s53AAAAm gmm a21sin53cos535/Aaggm s211 1110.82xats解得t2sin37BBm gm a22sin376/agm s222 211,1.02xa tts解得121.8tttssin376Bm gNcos536AAfm gN如圖如圖117所示，質(zhì)量為所示，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的木的木板板B的左端，的左端，B在水平拉力的作用下沿水平地面勻速向右滑在水平拉力的作用下沿水平地面勻速向右滑動，且動，且A、B相對靜止某時刻撤去水平拉力，經(jīng)過一段時相對靜止某時刻撤去水平拉力，經(jīng)過一段時間，間，B在地面上滑行了一段距離在地面上滑行了一段

20、距離x，A在在B上相對于上相對于B向右滑行向右滑行了一段距離了一段距離L(設木板設木板B足夠長足夠長)后后A和和B都停了下來已知都停了下來已知A、B間的動摩擦因數(shù)為間的動摩擦因數(shù)為1，B與地面間的動摩擦因數(shù)為與地面間的動摩擦因數(shù)為2，且，且21，則，則x的表達式應為的表達式應為()圖圖117Ax BxCx DxMLm()Mm Lm 121()()MLMm 121()()MLMm 【解析解析】設設A、B相對靜止一起向右勻速運動時的速度為相對靜止一起向右勻速運動時的速度為v，撤去外力后至停止的過程中，撤去外力后至停止的過程中，A受到的滑動摩擦力為：受到的滑動摩擦力為：f11mg其加速度大小其加速度

21、大小a1 1gB做減速運動的加速度大小做減速運動的加速度大小a2由于由于21，所以，所以a22g1ga1即木板即木板B先停止后，先停止后，A在木板上繼續(xù)做勻減速運動，且其在木板上繼續(xù)做勻減速運動，且其加速度大小不變加速度大小不變對對A應用動能定理得：應用動能定理得：f1(Lx)0 mv21fm21()mM gmgM12對對B應用動能定理得：應用動能定理得：1mgx2(mM)gx0 Mv2解得：解得：x .答案答案C12121()()MLMm 圖甲圖甲如圖甲所示，一根輕彈簧豎直立在水平地面上，下端如圖甲所示，一根輕彈簧豎直立在水平地面上，下端固定。一物塊從高處自由落下，落到彈簧上端，將彈固定。一

22、物塊從高處自由落下，落到彈簧上端，將彈簧壓縮至最低點。能正確反映上述過程中物塊的加速簧壓縮至最低點。能正確反映上述過程中物塊的加速度的大小隨下降位移度的大小隨下降位移x變化關系的圖像可能是圖乙中變化關系的圖像可能是圖乙中的的 （ ）x0 x0 x0 x0 xaaxaxaxABCDgggg圖乙圖乙A牛頓第二定律的瞬時性例例2 2：如圖如圖(a)(a)所示所示, ,一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m的物體系于長度分別為的物體系于長度分別為 L L1 1、L L2 2的兩根細線上的兩根細線上, ,L L1 1的一端懸掛在天花板上的一端懸掛在天花板上, ,與豎直與豎直 方向夾角為方向夾角為, ,L L2 2水平拉

23、直水平拉直, ,物體處于平衡狀態(tài)物體處于平衡狀態(tài). . (1) (1)現(xiàn)將圖現(xiàn)將圖(a)(a)中中L L2 2線剪斷線剪斷, ,求剪斷瞬時物體的加速度求剪斷瞬時物體的加速度. . (2) (2)若將圖若將圖(a)(a)中的細線中的細線L L1 1改為質(zhì)量不計的輕彈簧而其余改為質(zhì)量不計的輕彈簧而其余 情況不變情況不變, ,如圖如圖(b)(b)所示所示, ,求剪斷求剪斷L L2 2瞬間物體的加速度瞬間物體的加速度. .超重與失重問題超重與失重問題1超重與失重只是物體在豎直方向上具有超重與失重只是物體在豎直方向上具有加速度時所受支持力不等于重力的情形加速度時所受支持力不等于重力的情形2要注意飛行器繞

24、地球做圓周運動時在豎要注意飛行器繞地球做圓周運動時在豎直方向上具有向心加速度，處于失重狀態(tài)直方向上具有向心加速度，處于失重狀態(tài)如圖所示，物體如圖所示，物體B放在真空容器放在真空容器A內(nèi)，且內(nèi)，且B略小于略小于A，將它們以初速度豎直上拋下列說法中正確的是，將它們以初速度豎直上拋下列說法中正確的是A、若不計空氣阻力，上升過程中，、若不計空氣阻力，上升過程中，B對對A的壓力向下的壓力向下B、若不計空氣阻力，上升過程中，、若不計空氣阻力，上升過程中，B對對A的壓力向上的壓力向上C、若考慮空氣阻力，上升過程中，、若考慮空氣阻力，上升過程中，B對對A的壓力向上的壓力向上D、若考慮空氣阻力，下落過程中，、若

25、考慮空氣阻力，下落過程中，B對對A的壓力向上的壓力向上C拓展拓展N .如圖如圖9所示，平板車長為所示，平板車長為L=6m，質(zhì)量為，質(zhì)量為M=10kg，上表面距離水平地面高為上表面距離水平地面高為h=1.25m，在水平面上向，在水平面上向右做直線運動，右做直線運動，A、B是其左右兩個端點某時刻小是其左右兩個端點某時刻小車速度為車速度為v0=7.2m/s，在此時刻對平板車施加一個方，在此時刻對平板車施加一個方向水平向左的恒力向水平向左的恒力F=50N，與此同時，將一個質(zhì)量，與此同時，將一個質(zhì)量m=1kg為小球輕放在平板車上的為小球輕放在平板車上的P點（小球可視為質(zhì)點（小球可視為質(zhì)點，放在點，放在P點時相對于地面的速度為零），經(jīng)過一點時相對于地面的速度為零），經(jīng)過一段時間，小球脫離平板車落到地面車與地面的動段時間，小球脫離平板車落到地面車與地面的動摩擦因數(shù)為摩擦因數(shù)為0.