高中物理奧林匹克競(jìng)賽高分輔導(dǎo)專(zhuān)題 牛頓定律課件

§

1.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律a）說(shuō)明物體具有慣性---不受外力時(shí)物體都有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律

b）說(shuō)明力是引起物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。1牛頓第一定律說(shuō)明§1.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律a）說(shuō)明物體具有慣性---不受外力1當(dāng)V<<C時(shí)：m=const或2牛頓第二定律（牛頓當(dāng)年發(fā)表形式）

a）定律定量地說(shuō)明了力的效果----改變物體的動(dòng)量。物體動(dòng)量的變化率一定等于物體所受的合外力。F是物體所受的合、外力。說(shuō)明當(dāng)V<<C時(shí)：m=const或2牛頓第二定律（牛頓2

b）定量地說(shuō)明了物體質(zhì)量是物體慣性大小的量度。F相同的條件下，質(zhì)量大的物體加速度小，質(zhì)量小的加速度大，說(shuō)明質(zhì)量越大的物體越難改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。即質(zhì)量是物體慣性大小的量度。

a）要注意定律的瞬時(shí)性---力的作用與加速度是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的。今天明天注意b）定量地說(shuō)明了物體質(zhì)量是物體慣性大小的量度。F相同的條3b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是矢量（具有疊加性）。直角坐標(biāo)系平面自然坐標(biāo)系力的獨(dú)立性原理：什么方向的力只產(chǎn)生什么方向的加速度而與其它方向的受力及運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。分量式求解：b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是4XYOA水平方向不受力作勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向受重力只產(chǎn)生豎直方向的加速度而不影響水平方向的運(yùn)動(dòng)，水平方向不受力的情況也不影響到豎直方向的運(yùn)動(dòng)。因此平拋運(yùn)動(dòng)可以看作水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的疊加。這就是運(yùn)動(dòng)的疊加原理。

c）使用時(shí)應(yīng)注意單位制SI制中：…牛頓

…千克….米/秒2V0XYOA水平方向不受力作勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向受重力只產(chǎn)生豎53牛頓第三定律物體A以力作用在物體B上,物體B必定同時(shí)以力作用在A上,作用在同一直線上且大小相等.方向相反,無(wú)主從之分?；颍阂粚?duì)作用力反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上不同物體上。-mg地心mg3牛頓第三定律物體A以力作用在物體B上,物體B6a)作用力反作用力無(wú)主從之分、先后之分、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失。b)作用力、反作用力總是作用在不同的物體上，不會(huì)抵消。c)作用力、反作用力是同性質(zhì)的力.意義：說(shuō)明了力的起源是物體的相互作用。即：作用力、反作用力要滿足：

等大、反向、共線、同時(shí)、同性、作用在不同物體上。

注意a)作用力反作用力無(wú)主從之分、先后之分、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失7二、牛頓定律成立的條件1宏觀系統(tǒng)：宏觀和微觀界限：運(yùn)動(dòng)空間尺寸l>>原子尺寸（10－10m）2低速：v<<c（3.0x108m/s）3慣性參照系：凡是牛頓定律適用的參照系，與慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的，也稱(chēng)為慣性參照系。二、牛頓定律成立的條件1宏觀系統(tǒng)：宏觀和微觀界限：2低速81萬(wàn)有引力重力引力常量3摩擦力2彈性力一般情況

（壓力，張力，彈簧彈性力等）彈簧彈性力滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力

三、幾種常見(jiàn)的力1萬(wàn)有引力重力引力常量3摩擦力2彈性力一般情況9

四種基本相互作用＊以距源處強(qiáng)相互作用的力強(qiáng)度為1力的種類(lèi)相互作用的物體力的強(qiáng)度力程萬(wàn)有引力一切質(zhì)點(diǎn)無(wú)限遠(yuǎn)弱力大多數(shù)粒子小于電磁力電荷無(wú)限遠(yuǎn)強(qiáng)力核子、介子等＊四種基本相互作用＊以距源10溫伯格薩拉姆格拉肖弱相互作用電磁相互作用電弱相互作用理論三人于1979年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

.魯比亞,范德米爾實(shí)驗(yàn)證明電弱相互作用，1984年獲諾貝爾獎(jiǎng)

.電弱相互作用強(qiáng)相互作用萬(wàn)有引力作用“大統(tǒng)一”（尚待實(shí)現(xiàn)）溫伯格弱相互作用電弱相互三人于1979年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)11四、牛頓定律的應(yīng)舉例研究對(duì)象的加速度研究對(duì)象研究對(duì)象所受合外力1）依題意確定研究對(duì)象----確定研究問(wèn)題的范圍；2）選取坐標(biāo)---確定參照系；4）列方程式求解；5）分析討論結(jié)果。3）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析（隔離物體、畫(huà)受力圖。）；解題步驟四、牛頓定律的應(yīng)舉例研究對(duì)象的加速度研究對(duì)象研究對(duì)象所受合外12（1）如圖所示滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，滑輪與繩間的摩擦力以及滑輪與軸間的摩擦力均不計(jì).且.求重物釋放后，物體的加速度和繩的張力.解以地面為參考系畫(huà)受力圖、選取坐標(biāo)如圖例1阿特伍德機(jī)（1）如圖所示滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，滑輪與繩間的摩擦13（2）若將此裝置置于電梯頂部，當(dāng)電梯以加速度相對(duì)地面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，求兩物體相對(duì)電梯的加速度和繩的張力.解以地面為參考系設(shè)兩物體相對(duì)于地面的加速度分別為，且相對(duì)電梯的加速度為（2）若將此裝置置于電梯頂部，當(dāng)電梯以加速度相對(duì)14解

例2

如圖長(zhǎng)為的輕繩，一端系質(zhì)量為的小球,另一端系于定點(diǎn)，時(shí)小球位于最低位置，并具有水平速度，求小球在任意位置的速率及繩的張力.

解例2如圖長(zhǎng)為的輕繩，一端系質(zhì)量為的小15解取坐標(biāo)如圖令例3一質(zhì)量

，半徑的球體在水中靜止釋放沉入水底.已知阻力,為粘滯系數(shù)，

求.

為浮力解取坐標(biāo)如圖令例3一質(zhì)量，半徑16（極限速度）當(dāng)時(shí)一般認(rèn)為（極限速度）當(dāng)時(shí)一般認(rèn)為17若球體在水面上是具有豎直向下的速率，且在水中的重力與浮力相等，即.則球體在水中僅受阻力的作用若球體在水面上是具有豎直向下的速率18SI制：基本單位米、千克、秒、安培

[

M].[

T].[I].

[L]導(dǎo)出單位：通過(guò)物理定理等導(dǎo)出的單位如米/秒、牛頓m.Kg.S.A.

1、國(guó)際單位制§

1.6力學(xué)的單位制和量綱SI制：基本單位米、千克、秒、安培[M].[T].19

1m

是光在真空中在（1/299792458s）內(nèi)所經(jīng)過(guò)的距離.力學(xué)的基本單位

1984年2月27日，我國(guó)國(guó)務(wù)院頒布實(shí)行以國(guó)際單位制（SI）為基礎(chǔ)的法定單位制.

1s

是銫的一種同位素133CS原子發(fā)出的一個(gè)特征頻率光波周期的9192631770倍.

“千克標(biāo)準(zhǔn)原器”

是用鉑銥合金制造的一個(gè)金屬圓柱體，保存在巴黎度量衡局中.物理量單位名稱(chēng)符號(hào)長(zhǎng)度米質(zhì)量千克時(shí)間秒1m是光在真空中在（1/299792458s）內(nèi)202、量綱：表示一個(gè)物理量是由哪些基本單位組成的式子.量綱通常是用方括號(hào)表示，如：

[a]=[長(zhǎng)度]/[時(shí)間2]=LT-2[p]=[質(zhì)量]·[速度]=MLT-1[v]=[長(zhǎng)度]/[時(shí)間]=LT-1基本量量綱：長(zhǎng)度[L]質(zhì)量[M]時(shí)間[T]

2、量綱：表示一個(gè)物理量是由哪些基本單位組成的式子.量綱213、量綱的用途：MLT-1=MLT-1一個(gè)等式相等應(yīng)滿足：量綱相同、數(shù)值相等、量性相同（1）檢驗(yàn)公式（2）確定比例系數(shù)量綱：?jiǎn)挝唬簃3/kg.s23、量綱的用途：MLT-1=MLT-1一個(gè)等式相等應(yīng)滿足22θθRt=0m

[例]一小鋼球，從靜止開(kāi)①mgmcosN=2θRvmgN解：mgmsindtdvθ=②τn下滑。始自光滑圓柱形軌道的頂點(diǎn)求：小球脫軌時(shí)的角度θ。θθRt=0m[例]一小鋼球，從靜止開(kāi)①mgmcos23sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=2③vθsind=Rgθθ00dvvvòòθθRt=0mmgNτnmgmsindtdvθ=②①mgmcosN=2θRv由式②ddv=θRv__________________sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=24脫軌條件：N=0由式①得：由③、④可解得：cosθ=23θ=arccos()23mgmcos=2θR④v①mgmcosN=2θRvcos2Rg()1θ=2③v脫軌條件：N=0由式①得：由③、④可解得：cosθ=2325例：如圖所示，一根均質(zhì)柔繩，單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為，盤(pán)繞在一張光滑的水平桌子上。

、設(shè)在t=0時(shí)y=0,今以恒定的加速度a

豎直向上提繩。當(dāng)提起的高度為y時(shí),作用在繩端的力為多少？、以一恒定的速率豎直向上提繩子時(shí)，當(dāng)提起高度為y時(shí)作用在繩端的力又是多少？FF、以恒力F豎直向上提，當(dāng)提起高度為y時(shí)繩端的速度又是多少？YO例：如圖所示，一根均質(zhì)柔繩，單位長(zhǎng)度的質(zhì)、以一恒定的速率26FFYO已知：t=0時(shí)，y=0求h=

y時(shí),求高度y時(shí),求高度y時(shí),解：以鏈條整體作為研究對(duì)象。以地面為參照系建立坐標(biāo)OYym1gm2gN分析：因力等于動(dòng)量的變化鏈條動(dòng)量的變化只是被拉起來(lái)的的部分，在桌面上的部分動(dòng)量總是為零。故有：(N與m1g抵消)FFYO已知：t=0時(shí)，y=0求h=y時(shí),求高度y時(shí),求高27FFYO已知：t=0時(shí)，y=0求y=h時(shí),hm1gm2gN討論：FFYO已知：t=0時(shí)，y=0求y=h時(shí),hm1gm2g28FFYOhm1gm2gN討論：

FFYOhm1gm2gN討論：29FFYOhm1gm2gN

同F(xiàn)FYOhm1gm2gN同30FYOhm1gN

兩邊積分：代入初始條件：t=0時(shí)，y=0得C=0FYOhm1gN兩邊積分：代入初始條件：t=0時(shí)，y=31§

1.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律a）說(shuō)明物體具有慣性---不受外力時(shí)物體都有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律

b）說(shuō)明力是引起物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因。1牛頓第一定律說(shuō)明§1.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律a）說(shuō)明物體具有慣性---不受外力32當(dāng)V<<C時(shí)：m=const或2牛頓第二定律（牛頓當(dāng)年發(fā)表形式）

a）定律定量地說(shuō)明了力的效果----改變物體的動(dòng)量。物體動(dòng)量的變化率一定等于物體所受的合外力。F是物體所受的合、外力。說(shuō)明當(dāng)V<<C時(shí)：m=const或2牛頓第二定律（牛頓33

b）定量地說(shuō)明了物體質(zhì)量是物體慣性大小的量度。F相同的條件下，質(zhì)量大的物體加速度小，質(zhì)量小的加速度大，說(shuō)明質(zhì)量越大的物體越難改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。即質(zhì)量是物體慣性大小的量度。

a）要注意定律的瞬時(shí)性---力的作用與加速度是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的。今天明天注意b）定量地說(shuō)明了物體質(zhì)量是物體慣性大小的量度。F相同的條34b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是矢量（具有疊加性）。直角坐標(biāo)系平面自然坐標(biāo)系力的獨(dú)立性原理：什么方向的力只產(chǎn)生什么方向的加速度而與其它方向的受力及運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。分量式求解：b）要注意定律的矢量性----定律中的力和加速度都有是35XYOA水平方向不受力作勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向受重力只產(chǎn)生豎直方向的加速度而不影響水平方向的運(yùn)動(dòng)，水平方向不受力的情況也不影響到豎直方向的運(yùn)動(dòng)。因此平拋運(yùn)動(dòng)可以看作水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的疊加。這就是運(yùn)動(dòng)的疊加原理。

c）使用時(shí)應(yīng)注意單位制SI制中：…牛頓

…千克….米/秒2V0XYOA水平方向不受力作勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向受重力只產(chǎn)生豎363牛頓第三定律物體A以力作用在物體B上,物體B必定同時(shí)以力作用在A上,作用在同一直線上且大小相等.方向相反,無(wú)主從之分?；颍阂粚?duì)作用力反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一直線上不同物體上。-mg地心mg3牛頓第三定律物體A以力作用在物體B上,物體B37a)作用力反作用力無(wú)主從之分、先后之分、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失。b)作用力、反作用力總是作用在不同的物體上，不會(huì)抵消。c)作用力、反作用力是同性質(zhì)的力.意義：說(shuō)明了力的起源是物體的相互作用。即：作用力、反作用力要滿足：

等大、反向、共線、同時(shí)、同性、作用在不同物體上。

注意a)作用力反作用力無(wú)主從之分、先后之分、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失38二、牛頓定律成立的條件1宏觀系統(tǒng)：宏觀和微觀界限：運(yùn)動(dòng)空間尺寸l>>原子尺寸（10－10m）2低速：v<<c（3.0x108m/s）3慣性參照系：凡是牛頓定律適用的參照系，與慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的，也稱(chēng)為慣性參照系。二、牛頓定律成立的條件1宏觀系統(tǒng)：宏觀和微觀界限：2低速391萬(wàn)有引力重力引力常量3摩擦力2彈性力一般情況

（壓力，張力，彈簧彈性力等）彈簧彈性力滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力

三、幾種常見(jiàn)的力1萬(wàn)有引力重力引力常量3摩擦力2彈性力一般情況40

四種基本相互作用＊以距源處強(qiáng)相互作用的力強(qiáng)度為1力的種類(lèi)相互作用的物體力的強(qiáng)度力程萬(wàn)有引力一切質(zhì)點(diǎn)無(wú)限遠(yuǎn)弱力大多數(shù)粒子小于電磁力電荷無(wú)限遠(yuǎn)強(qiáng)力核子、介子等＊四種基本相互作用＊以距源41溫伯格薩拉姆格拉肖弱相互作用電磁相互作用電弱相互作用理論三人于1979年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

.魯比亞,范德米爾實(shí)驗(yàn)證明電弱相互作用，1984年獲諾貝爾獎(jiǎng)

.電弱相互作用強(qiáng)相互作用萬(wàn)有引力作用“大統(tǒng)一”（尚待實(shí)現(xiàn)）溫伯格弱相互作用電弱相互三人于1979年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)42四、牛頓定律的應(yīng)舉例研究對(duì)象的加速度研究對(duì)象研究對(duì)象所受合外力1）依題意確定研究對(duì)象----確定研究問(wèn)題的范圍；2）選取坐標(biāo)---確定參照系；4）列方程式求解；5）分析討論結(jié)果。3）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析（隔離物體、畫(huà)受力圖。）；解題步驟四、牛頓定律的應(yīng)舉例研究對(duì)象的加速度研究對(duì)象研究對(duì)象所受合外43（1）如圖所示滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，滑輪與繩間的摩擦力以及滑輪與軸間的摩擦力均不計(jì).且.求重物釋放后，物體的加速度和繩的張力.解以地面為參考系畫(huà)受力圖、選取坐標(biāo)如圖例1阿特伍德機(jī)（1）如圖所示滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，滑輪與繩間的摩擦44（2）若將此裝置置于電梯頂部，當(dāng)電梯以加速度相對(duì)地面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，求兩物體相對(duì)電梯的加速度和繩的張力.解以地面為參考系設(shè)兩物體相對(duì)于地面的加速度分別為，且相對(duì)電梯的加速度為（2）若將此裝置置于電梯頂部，當(dāng)電梯以加速度相對(duì)45解

例2

如圖長(zhǎng)為的輕繩，一端系質(zhì)量為的小球,另一端系于定點(diǎn)，時(shí)小球位于最低位置，并具有水平速度，求小球在任意位置的速率及繩的張力.

解例2如圖長(zhǎng)為的輕繩，一端系質(zhì)量為的小46解取坐標(biāo)如圖令例3一質(zhì)量

，半徑的球體在水中靜止釋放沉入水底.已知阻力,為粘滯系數(shù)，

求.

為浮力解取坐標(biāo)如圖令例3一質(zhì)量，半徑47（極限速度）當(dāng)時(shí)一般認(rèn)為（極限速度）當(dāng)時(shí)一般認(rèn)為48若球體在水面上是具有豎直向下的速率，且在水中的重力與浮力相等，即.則球體在水中僅受阻力的作用若球體在水面上是具有豎直向下的速率49SI制：基本單位米、千克、秒、安培

[

M].[

T].[I].

[L]導(dǎo)出單位：通過(guò)物理定理等導(dǎo)出的單位如米/秒、牛頓m.Kg.S.A.

1、國(guó)際單位制§

1.6力學(xué)的單位制和量綱SI制：基本單位米、千克、秒、安培[M].[T].50

1m

是光在真空中在（1/299792458s）內(nèi)所經(jīng)過(guò)的距離.力學(xué)的基本單位

1984年2月27日，我國(guó)國(guó)務(wù)院頒布實(shí)行以國(guó)際單位制（SI）為基礎(chǔ)的法定單位制.

1s

是銫的一種同位素133CS原子發(fā)出的一個(gè)特征頻率光波周期的9192631770倍.

“千克標(biāo)準(zhǔn)原器”

是用鉑銥合金制造的一個(gè)金屬圓柱體，保存在巴黎度量衡局中.物理量單位名稱(chēng)符號(hào)長(zhǎng)度米質(zhì)量千克時(shí)間秒1m是光在真空中在（1/299792458s）內(nèi)512、量綱：表示一個(gè)物理量是由哪些基本單位組成的式子.量綱通常是用方括號(hào)表示，如：

[a]=[長(zhǎng)度]/[時(shí)間2]=LT-2[p]=[質(zhì)量]·[速度]=MLT-1[v]=[長(zhǎng)度]/[時(shí)間]=LT-1基本量量綱：長(zhǎng)度[L]質(zhì)量[M]時(shí)間[T]

2、量綱：表示一個(gè)物理量是由哪些基本單位組成的式子.量綱523、量綱的用途：MLT-1=MLT-1一個(gè)等式相等應(yīng)滿足：量綱相同、數(shù)值相等、量性相同（1）檢驗(yàn)公式（2）確定比例系數(shù)量綱：?jiǎn)挝唬簃3/kg.s23、量綱的用途：MLT-1=MLT-1一個(gè)等式相等應(yīng)滿足53θθRt=0m

[例]一小鋼球，從靜止開(kāi)①mgmcosN=2θRvmgN解：mgmsindtdvθ=②τn下滑。始自光滑圓柱形軌道的頂點(diǎn)求：小球脫軌時(shí)的角度θ。θθRt=0m[例]一小鋼球，從靜止開(kāi)①mgmcos54sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=2③vθsind=Rgθθ00dvvvòòθθRt=0mmgNτnmgmsindtdvθ=②①mgmcosN=2θRv由式②ddv=θRv__________________sindtdvθ=gddddtθθ=vcos2Rg()1θ=55脫軌條