04運(yùn)動(dòng)與力(2011)解析

動(dòng)力學(xué)----探討物體運(yùn)動(dòng)的緣由。(為什么?)牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)學(xué)----探討物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。牛頓IssacNewton（1642－1727）12/26/20221動(dòng)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(dòng)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(shuō)明：(1)慣性：任何物體都具有保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的屬性。(2)力：力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變更的唯一緣由。（慣性定律）維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靠慣性；變更運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靠外力。其次章運(yùn)動(dòng)與力12/26/20222動(dòng)力1-yao二、牛頓其次定律物體的動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變更率與所受合外力成正比；與合外力的方向相同。是矢量大小：方向：與同向---動(dòng)力學(xué)基本方程運(yùn)動(dòng)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(dòng)狀態(tài)也可表述為：表達(dá)式：給出力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更的定量關(guān)系運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化12/26/20223動(dòng)力1-yao在低速條件下，且m是恒量時(shí)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(dòng)m變化時(shí)：m不變時(shí)：

結(jié)論

12/26/20224動(dòng)力1-yao說(shuō)明：（1）表示物體所受的合外力（2）定量地說(shuō)明白力的瞬時(shí)效應(yīng)(同時(shí)存在，同時(shí)變更，同時(shí)消逝)（3）定量地描述了物體慣性的大小大小一定小運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不易改變大運(yùn)動(dòng)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(dòng)力1-yao在直角坐標(biāo)系中：(直線運(yùn)動(dòng))在自然坐標(biāo)系中：(曲線運(yùn)動(dòng))※(4)具體計(jì)算時(shí),接受重量式12/26/20226動(dòng)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(shuō)明物體之間的作用總是相互的；說(shuō)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(shí)產(chǎn)生，同時(shí)存在、同時(shí)消失；（3）作用力、反作用力作用在兩個(gè)物體上，不能相互抵消；AB12/26/20227動(dòng)力1-yao一個(gè)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(lái)推斷。A靜止不動(dòng)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(dòng)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(gè)足夠精確的慣性參照系。結(jié)論：一切相對(duì)地面靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系都是慣性系相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng)的車、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，是非慣性系a12/26/20228動(dòng)力1-yao五、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題1、解決哪些問(wèn)題：①已知力求運(yùn)動(dòng)：②已知運(yùn)動(dòng)求力：12/26/20229動(dòng)力1-yao2、解題步驟：①選探討對(duì)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(dòng)：直角坐標(biāo)系曲線運(yùn)動(dòng)：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(dòng)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(shí)間t的關(guān)系。例題1:小球m；直線運(yùn)動(dòng)：已知力（變力）、求運(yùn)動(dòng)解：12/26/202211動(dòng)力1-yao例題2：解:小球?yàn)樘接憣?duì)象建立自然坐標(biāo)系先去掉變量曲線運(yùn)動(dòng):變力··長(zhǎng)為L(zhǎng)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(dòng)，求小球轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí)的線速度和繩中的張力。由2式求12/26/202212動(dòng)力1-yao代入1式為：12/26/202213動(dòng)力1-yao解：人（m），物體（M）①②③一根細(xì)繩跨過(guò)一光滑的輕滑輪，繩不行伸長(zhǎng),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(duì)繩以加速度向上爬，以豎直向上為正，求人相對(duì)地面的加速度。例題3：探討對(duì)象：相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題12/26/202214動(dòng)力1-yao變質(zhì)量問(wèn)題例題4：解：探討對(duì)象：被提起的繩段ym=yλ一單位長(zhǎng)度質(zhì)量為λ的勻整繩，起先時(shí)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(shí)，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(shí)作用在繩端的力又是多少？12/26/202215動(dòng)力1-yao（1）當(dāng)恒定時(shí)（2）當(dāng)恒定時(shí)12/26/202216動(dòng)力1-yao傾角為30°的一個(gè)斜面體放置在水平桌面上，一個(gè)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(shí)斜面靜止在桌面上不動(dòng)，求斜面與桌面間的靜摩擦力解：m、M直線運(yùn)動(dòng)：已知運(yùn)動(dòng)，求力（恒力）練習(xí)：探討對(duì)象：30°可不講12/26/202217動(dòng)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(dòng)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(shí)：m不變時(shí)：12/26/202218動(dòng)力1-yao4、力學(xué)中常見的力重力彈簧彈力滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力5、解題步驟：選探討對(duì)象（質(zhì)點(diǎn)）受力分析建坐標(biāo)系

直線運(yùn)動(dòng)：直角坐標(biāo)系曲線運(yùn)動(dòng)：自然坐標(biāo)系恒力：變力：列方程、解方程12/26/202219動(dòng)力1-yao1、萬(wàn)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?cè)绯繛槭裁错氁昧Σ拍軌蚱鸫玻谖覀兂砷L(zhǎng)時(shí)，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(lái)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(wú)所不在，它貪得無(wú)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(dòng)力1-yao2、電磁力電力是全部物質(zhì)性質(zhì)（比如說(shuō)，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(shí)，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(guò)時(shí)“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(dòng)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(lái)自同一本源，統(tǒng)稱為電磁力。當(dāng)電和磁并為一體的時(shí)候，它形成了一連串的交變波，在空中以每秒30萬(wàn)公里的速度颼颼而過(guò)，成為全部的輻射，包括了可見光、熱、微波、無(wú)線電波及電訊號(hào)、X射線等等。12/26/202221動(dòng)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(huì)有行星，也不會(huì)有生命。強(qiáng)作用力替核反應(yīng)器、核彈、太陽(yáng)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(dòng)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(lái)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(dòng)力1-yao拔河競(jìng)賽比的是什么？很多人會(huì)說(shuō)：當(dāng)然是比哪一隊(duì)的力氣大嘍！事實(shí)上，這個(gè)問(wèn)題并不那么簡(jiǎn)潔。依據(jù)牛頓第三定律（即當(dāng)物體甲給物體乙一個(gè)作用力時(shí)，物體乙必定同時(shí)給物體甲一個(gè)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(duì)于拔河的兩個(gè)隊(duì)，甲對(duì)乙施加了多大拉力，乙對(duì)甲也同時(shí)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(duì)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(huì)被拉動(dòng)。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(duì)地面的壓力越大，摩擦力也會(huì)增大。大人和小孩拔河時(shí)，大人很簡(jiǎn)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(jìng)賽中，輸贏在很大程度上還取決于人們的技巧。拔河競(jìng)賽只是比力氣嗎？12/26/202223動(dòng)力1-yao比如，腳用勁蹬地，在短時(shí)間內(nèi)可以對(duì)地面產(chǎn)生超過(guò)自己體重的壓力。再如，人向后仰，借助對(duì)方的拉力來(lái)增大對(duì)地面的壓力，等等。其目的都是盡量增大地面對(duì)腳底的摩擦力，以?shī)Z取競(jìng)賽的成功。

12/26/202224動(dòng)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(shí)，繩中的張力正好等于繩子所能承受的最大張力的一半，問(wèn)升降機(jī)以多大的加速度上升時(shí)，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(dòng)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(shí)，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(shí)直桿下落的