《高中物理備課資料：47《用牛頓定律解決問(wèn)題（二）》課件（1）新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理備課資料：47《用牛頓定律解決問(wèn)題（二）》課件（1）新人教版必修1（23頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（二）牛頓定律的應(yīng)用牛頓定律的應(yīng)用 兩類(lèi)問(wèn)題：已知運(yùn)動(dòng)求力兩類(lèi)問(wèn)題：已知運(yùn)動(dòng)求力 已知力求運(yùn)動(dòng)已知力求運(yùn)動(dòng)橋梁是加速度橋梁是加速度a解題步驟：解題步驟：1、確定對(duì)象、確定對(duì)象 分析運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng) 2、畫(huà)隔離體受力圖、畫(huà)隔離體受力圖 3、選取坐標(biāo)系、選取坐標(biāo)系4、列方程、列方程 解方程解方程5、討論、討論例題1 如圖所示的皮帶運(yùn)輸機(jī)，設(shè)磚塊與皮帶間的摩擦系數(shù)為 ，磚塊的質(zhì)量為 ，皮帶的傾斜角為 。求皮帶向上勻速輸送磚塊時(shí)，它對(duì)磚塊的摩擦力多大？例1用圖xyNmgfsms解： 認(rèn)定磚塊進(jìn)行分析。它向上勻速運(yùn)動(dòng)，因而加速度為零。在上升過(guò)程中，它的受力情況如圖所示。選x軸沿著皮帶方

2、向，則對(duì)磚塊用牛頓第二定律，可得x方向的分量式為0sinxsmafmg由此得磚塊受到的摩擦力為sinmgfsY方向的分量式為（則可求出正壓力）0cosymamgNcosmgN 書(shū)中例題2.3（63頁(yè)）例例2 一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為 的珠子系在線(xiàn)的一端，線(xiàn)的另一端在墻上的珠子系在線(xiàn)的一端，線(xiàn)的另一端在墻上的釘子上，線(xiàn)長(zhǎng)為的釘子上，線(xiàn)長(zhǎng)為 。先拉動(dòng)珠子使線(xiàn)保持水平靜止，然后松。先拉動(dòng)珠子使線(xiàn)保持水平靜止，然后松手使珠子下落。手使珠子下落。lm ,000t水平水平 ml求求: 線(xiàn)擺下線(xiàn)擺下 角時(shí)這個(gè)珠子的角時(shí)這個(gè)珠子的速率速率 和線(xiàn)的張力和線(xiàn)的張力T （變力變力 自然坐標(biāo)系）自然坐標(biāo)系）解：對(duì)于珠子，

3、在任意時(shí)刻，當(dāng)擺下解：對(duì)于珠子，在任意時(shí)刻，當(dāng)擺下 時(shí)，時(shí)，牛頓第二定律的法向和切向的分量式為牛頓第二定律的法向和切向的分量式為mg)1(sinnmamgT)2(costmamg)3(2lan原理式原理式運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系式運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系式ml 分析：ddsTsin3mgT cosgatsin2gantanaa2sin31g以以 乘以（乘以（2 2）式兩側(cè)，可得）式兩側(cè)，可得22tnaaamlmgTddtdsmdsdtdmdsmgcos由于 ，所以上式可寫(xiě)成ddglcosdtdsldds,兩側(cè)同時(shí)積分，由于擺角從0增大到 時(shí)，速率從0增大到 ，所以有ds00cosddgl221singlsin2gl由（1

4、）、 （3）、（5）式得線(xiàn)對(duì)珠子的拉力為（4）（5）sin3mgT cosgatsin2gan2gaamgTnt203mgT1）上述結(jié)果是普遍解適用于任意位置）上述結(jié)果是普遍解適用于任意位置2）如特例：）如特例：lmmgT2mgmgT2mgmgT2mgT3中學(xué)時(shí)會(huì)解中學(xué)時(shí)會(huì)解牛頓定律牛頓定律機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒tanaamlmgT討論討論cossin211ggtgaatgtn書(shū)中例題2.6（67頁(yè)）三個(gè)宇宙速度(67頁(yè))1、第一宇宙速度 在地面上發(fā)射一航天器，使之能沿繞地球的圓軌道運(yùn)行所需的最小發(fā)射速度，稱(chēng)為第一宇宙速度。7.9km/s（第四章具體求解）2、第二宇宙速度 在地面上發(fā)射一航天器，

5、使之能脫離地球的引力所需的最小發(fā)射速度，稱(chēng)為第二宇宙速度。（11.2千米/秒） 見(jiàn)書(shū)中例題2.5（67頁(yè)） 人類(lèi)要登上月球，或要飛向其他行星，首先必須要脫離地球的引力場(chǎng)，因此，所乘坐航天器的發(fā)射速度必須大于第二宇宙速度。3、第三宇宙速度 在地面上發(fā)射一航天器，使之不但要脫離地球的引力場(chǎng)，還要脫離太陽(yáng)的引力場(chǎng)所需的最小發(fā)射速度，稱(chēng)為第三宇宙速度。（16.7千米/秒）例例3（書(shū)例題（書(shū)例題2.7）考慮空氣阻力的落體運(yùn)動(dòng)（）考慮空氣阻力的落體運(yùn)動(dòng)（變力變力 直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系）已知：已知：00,0tm0kf阻力0k0求：求：)(),(tyt解：解：oymmgftmkmgdd0第二步：列牛頓定律方程

6、第二步：列牛頓定律方程 （原理式）（原理式）第一步：畫(huà)質(zhì)點(diǎn)第一步：畫(huà)質(zhì)點(diǎn)m的受力圖的受力圖oymmgftmkmgdd0第三步：解上述微分方程第三步：解上述微分方程1.分離變量分離變量2.兩邊分別積分兩邊分別積分tmkgdd00)1 (00mtkekmg由由tydd)(tytt0#3.得解得解（同學(xué)自解）（同學(xué)自解）例例4 粗繩的張力粗繩的張力（您知道：您知道：張力有個(gè)分布嗎？）張力有個(gè)分布嗎？）拉緊的繩中任一截面兩側(cè)的兩部分之間的相互作拉緊的繩中任一截面兩側(cè)的兩部分之間的相互作用力稱(chēng)該截面處的張力用力稱(chēng)該截面處的張力 -彈性力彈性力如圖，質(zhì)量均勻分布的粗繩拉重物。如圖，質(zhì)量均勻分布的粗繩拉重物

7、。Fa已知：已知：N150F2m/s2 .0am4lkg2m求：距頂端為求：距頂端為x米處繩中的張力米處繩中的張力xFxTgmxFaxFxTgmxa解：對(duì)繩用牛頓第二定律解：對(duì)繩用牛頓第二定律) 1 (amgmTFxxx)2(xlmmx)(agmlxFTx若若2lx2)(2agmFTlxN140若繩的質(zhì)量忽略，則張力等于外力。若繩的質(zhì)量忽略，則張力等于外力。已知：已知：N150F2m/s2 .0am4lkg2m求：距頂端為求：距頂端為x米處繩中的張力米處繩中的張力#4 牛頓定律的適用范圍牛頓定律的適用范圍 慣性系 牛頓定律適用的參考系牛頓定律適用的參考系 宏觀(guān)物體 低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題非慣性系中的慣性

8、力非慣性系中的慣性力 一、問(wèn)題的提出一、問(wèn)題的提出 二、平動(dòng)加速參考系的二、平動(dòng)加速參考系的( (平移平移) )慣性力慣性力 三、三、 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)參考系勻速轉(zhuǎn)動(dòng)參考系 一、一、 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出 我們知我們知牛頓第二定律必須在牛頓第二定律必須在慣性系慣性系中使用；中使用； 又知又知牛頓定律是質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的基礎(chǔ)定律。牛頓定律是質(zhì)點(diǎn)力學(xué)的基礎(chǔ)定律。 但有些實(shí)際問(wèn)題只能在但有些實(shí)際問(wèn)題只能在非慣性系非慣性系中解決，中解決， 怎么怎么方便方便地使用牛頓第二定律？地使用牛頓第二定律？ 辦法是：辦法是：在分析受力時(shí)，在分析受力時(shí)，只需只需加上某種加上某種 “虛擬虛擬”的的力（稱(chēng)為慣性力）力（稱(chēng)為慣性力） 就

9、可在非慣性系中就可在非慣性系中使用使用牛頓第二定律的牛頓第二定律的形式形式二、平動(dòng)加速參考系的二、平動(dòng)加速參考系的( (平移平移) )慣性力慣性力地面地面xy火車(chē)火車(chē)0axy設(shè)：地面參考系為慣性系設(shè)：地面參考系為慣性系 火車(chē)參考系相對(duì)地面參考系加速平動(dòng)火車(chē)參考系相對(duì)地面參考系加速平動(dòng) 加速度為加速度為aa0a質(zhì)點(diǎn)在火車(chē)參考系中運(yùn)動(dòng)的加速度為質(zhì)點(diǎn)在火車(chē)參考系中運(yùn)動(dòng)的加速度為在在地面參考系地面參考系中中可可使用牛頓第二定律使用牛頓第二定律)(0aamF（1）在在火車(chē)參考系火車(chē)參考系中中形式形式上上使用牛頓第二定律使用牛頓第二定律amamF0（2）變形變形地面地面xy火車(chē)火車(chē)0axyaamFFiam

10、amF0分析：分析：1.我們認(rèn)識(shí)的我們認(rèn)識(shí)的牛頓第二定律形式牛頓第二定律形式： 左邊是左邊是合力合力 右邊是右邊是質(zhì)量乘加速度質(zhì)量乘加速度 合力合力是相互作用力之和是相互作用力之和2. 非慣性系非慣性系中中 “合力合力” = 相互作用力之和相互作用力之和+0am 3.在在非慣性系非慣性系中牛頓第二定律的中牛頓第二定律的形形式式為為就是慣性力就是慣性力因?yàn)槭窃谝驗(yàn)槭窃谄揭品菓T性系平移非慣性系中引進(jìn)的慣性力，中引進(jìn)的慣性力，所以叫所以叫平移慣性力平移慣性力amFFi3.在在非慣性系非慣性系中牛頓第二定律的中牛頓第二定律的形形式式為為0amFi式中式中相互作用，相互作用，慣性力慣性力是參考系是參考系

11、加速加速運(yùn)動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng)引起的附加力附加力，本質(zhì)上本質(zhì)上是物體慣性的體現(xiàn)。是物體慣性的體現(xiàn)。 它不是物體間的它不是物體間的沒(méi)有反作用力，沒(méi)有反作用力， 但但有真實(shí)的效果。有真實(shí)的效果。二戰(zhàn)中的小故事二戰(zhàn)中的小故事：美美 Tinosa號(hào)潛艇號(hào)潛艇攜帶攜帶16枚魚(yú)雷枚魚(yú)雷離敵艦離敵艦4000碼碼發(fā)射發(fā)射4枚枚斜向攻擊斜向攻擊使敵艦停航使敵艦停航離敵艦離敵艦 875碼碼垂直攻擊垂直攻擊 發(fā)射發(fā)射11枚枚 均未爆炸！均未爆炸！在太平洋在太平洋敵敵艦艦體體分析：分析：Fi垂直、近距垂直、近距慣性力大慣性力大摩擦摩擦力大力大a0撞針滑塊撞針滑塊雷管雷管導(dǎo)板導(dǎo)板魚(yú)雷魚(yú)雷S您您能能改改進(jìn)進(jìn)嗎？嗎？例例 1 如圖

12、如圖 m與與M保持接觸保持接觸 各接觸面處處光滑各接觸面處處光滑求：求：m下滑過(guò)程中，相對(duì)下滑過(guò)程中，相對(duì)M的加速度的加速度 amM解：畫(huà)隔離體受力圖解：畫(huà)隔離體受力圖M相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng)相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)加速度設(shè)為運(yùn)動(dòng)加速度設(shè)為0aMmNyxMm0maMmmg0a以以M為參考系畫(huà)為參考系畫(huà)m 的受力圖的受力圖xy0aMMgMN地MmN以地面為參考系以地面為參考系畫(huà)畫(huà)M的受力圖的受力圖以地面為參考系對(duì)以地面為參考系對(duì)M列方程列方程) 1 (sin0MaNmM以以M為參考系（非慣性系）對(duì)為參考系（非慣性系）對(duì)m 列方程列方程) 2(sincos0mMmamgma) 3(0cossin0mgmaNmMgmMmMamM2sinsin)(xy0aMMgMN地MmN0aMmNyx0maMmmg結(jié)果為：結(jié)果為：#在非慣性系中，只要在受力分析時(shí)加上慣在非慣性系中，只要在受力分析時(shí)加上慣性力后，就可形式上使用牛頓定律。性力后，就可形式上使用牛頓定律。第第2章結(jié)束章結(jié)束