牛顿运动定律的应用.ppt

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动力学存在两种主要情形，需要掌握其解决方法，本节内容围绕牛顿运动定律的实际运用展开，具体包括以下环节，首先需要仔细审题，清楚了解题目中给出的具体信息和需要求解的目标，其次要选定合适的研究对象，将其单独取出进行分析，选定的考察目标可以是一个个体，也可能是若干个个体构成的集合，选定的考察目标可以是一个个体，也可以是多个个体构成的体系。针对同一议题，依据内容与解题要求，也能够先后选定不同的考察目标。个体构成的体系。针对同一议题，依据内容与解题要求，也能够先后选定不同的考察目标。需要剖析考察目标的受力状态和运动状态。分析研究对象的受力情况和运动情

2、况。当研究对象的受力不共线时：若是仅受两力作用，可借助平行四边形法则计算合力；若受力数量较多，通常将各力分解至两个正交方向，分别求取分力；对于直线运动情形，一般将所有力分解为沿运动轨迹方向与垂直轨迹方向的两个分量。在方向上,需要依照牛顿第二定律以及运动学公式来建立方程式,物体的受力情况、加速度值、速度值等均应通过这些公式来建立方程式,所有这些参数均可按照既定的正方向来设定

通过正负数值分别代入公式，然后运用代数和进行计算，依照规定的正向进行正负数值代入公式，再运用代数和进行计算。求解方程，检验结果，如有必要需对结果进行探讨。求解方程，检验结果，如有必要需对结果进行探讨。运用牛顿第二定律处理动力学问题时，必须借助加速度的连接作用，需要找出加速度同未知因素间的联系，可以通过运动学原理、牛顿第二定律以及力的计算来明确加速度与未知量之间的关系，再运用运动学原理、牛顿第二定律和力的运算方法建立方程并求解。在应对关联物体情形时，通常综合运用整体分析及单独处理的方法，常见流程是先采用整体分析

计算加速度，然后借助隔离法求出物体间的相互作用力。先运用整体法求加速度，再利用隔离法求出物体间的相互作用力。对于任何类型的问题，加速度都是解题的“关键”和连接点，是顺利解决问题的核心要素。二、研究关联物体时运用牛顿第二定律的常用技巧包括整体分析法和单独分析法。二、研究关联物体时运用牛顿第二定律的常用技巧包括整体分析法和单独分析法。运用整体视角：若体系内所有物体加速度一致，可将其视为一个单一实体，该实体的质量数值等于体系内各物体质量的总和，当该实体承受外部作用力时

当外力确定时，可以将多个物体看作一个整体，这个整体的质量是所有物体质量的总和，如果整体所受的外力也确定，就能运用牛顿第二定律计算出整体的加速度，这种分析问题的方法称为整体法，这种方法也称为整体法。隔离法：从研究便利角度考虑，在分析系统内物体相互作用时，通常将某个物体从整体中单独取出，进行单独分析，然后依据牛顿第二定律建立方程，这种针对连接体问题的分析方法称为隔离法。一种思考技巧称为分离策略，例如，如图所见，一个重力为10牛顿的物体，放置于

小球，在F=20 N的竖直向上的拉力作用下，从A点由静止出发向上运动，F作用1.2 s后撤去，已知杆与球间的动摩擦因数为，试求从撤去力F开始计时，小球经过多长时间将经过距A点为2.25 m的B点，取g=10 m/s2【解析】在力F作用时受力如图(1)有：(F-G)sin30 - (F-G)cos30 = ma1，解得：a1=2.5 m/s2。因此当移除作用力F之后，小球的速度便是：v1等于a

1t1等于3米每秒，小球的移动距离是1.8米，这个距离是通过速度乘以时间再除以2计算得出的。当移除力F之后，小球向上运动时受到的力如图2所示，重力沿斜面向下的分力加上重力垂直斜面向下的分力等于小球的加速度乘以质量，计算得出加速度为7.5米每平方秒。所以小球上升所需时长：因此小球上升所需时长为0.4秒，上升经过的距离：因此上升经过的距离为0.6米，此刻此刻x1加上x2等于2.4米AB，由此可知小球在上升期间能够通过，因此小球在上升期间能够通过B位置，有AB减去x1等于v1乘以t3减去一半乘以a2乘以t3的平方，计算得出：计算得出：t3为0.2秒，t3为0.6秒（舍弃这个解）。图图(2)63已知受力情况求运动

运用牛顿运动定律处理动力学问题时，首先需要分析物体的受力状况，其次要分析其运动状态，应擅长绘制物体受力示意图以及运动状态图示，图示为图一。各类情形下，都需清楚作用力与运动轨迹图和运动状态图示的关系，都需明白作用力与运动情形是通过加速度这一核心要素相互关联的，加速度是其中的关键纽带，小球返回时受力如图(3)可知：重力沿斜面向下的分力减去重力沿斜面向上的分力等于质量乘以加速度，计算得：加速度为2.5米每平方秒。所以小球从最高处落回B点这个过程中，x1加上x2减去AB段距离，这个关系是成立的

等于一半乘以a乘以3乘以t的42次方，计算出来是：t的42次方等于0.3464秒。因此从移除力F的时刻算起，小球向上运动经过B点所花费的时间是：t的3次方等于0.2秒，反弹回来再度经过B点所耗费的时间是：t的2次方加上t的42次方等于0.7464秒。【答案】【答案】0.2秒或者0.7464秒如图所示，电动机驱动橡皮滚轮如图所示，电动机驱动橡皮滚轮以恒定速度旋转，在滚轮的带动下，金属杆沿着斜面从最下端A位置被送到汽车车厢内。斜面的总长度为2.4米，车厢的垂直高度为1.2米，金属杆的整体长度也得以确定

长度为0.8米，物体重量为1103千克，通过调整滚轮，让滚轮对杆施加的力为42104牛顿，滚轮与杆之间的滑动摩擦系数是0.5，滚轮外缘的速度一直保持4米每秒取g等于十米每平方秒，计算结果保留两位有效数字，斜面没有摩擦力，计算结果保留两位有效数字，斜面没有摩擦力，求：求：(1)杆匀速向上运动的加速度a；(2)从杆开始运动到其前端运动到C点所用的时间t。【答案】(1)16米每平方秒，(2)0.57秒，ACCDAB，根据运动状态推算受力情形，根据运动情形推算受力情形

另外，关于受力情形，例如，科研人员借助气球开展科学探测活动，气球连同座舱、压舱物质以及科研人员的整体重量为，科研人员借助气球开展科学探测活动，气球连同座舱、压舱物质以及科研人员的整体重量是990千克，气球，气球 在空中悬停一段时间后，察觉气球出现漏气现象而开始下落，随即进行了及时修补。气球在空中悬停片刻，随后察觉到正在漏气并开始下坠，随即迅速将其封堵。气球被封堵时的下落速度为每秒一米，并且以恒定的加速度下降，在四秒时间里总共移动了十二米。为了确保气球能够平安降落，需要逐步将部分配重物移出舱外。之后察觉气球呈现匀减速状态，其降落速率在五分钟时间跨度里出现降低现象，速率降低程度分钟之内减少

速度为3米每秒，假设空气阻力及逸出气体的重量均可不予考虑，重力加速度g采用9.89米每秒平方，计算需要抛弃的船舱货物重量。解析 设气球封闭破损处后的起始速度为v0，受到的大气浮力是f，气球连同座舱、压舱体以及科研人员的整体质量为m，根据牛顿第二运动原理可知，重力与浮力的差值等于整体质量的加速度乘积，即mg-f等于ma，这里的a代表气球下坠过程中的加速度，以该加速度在时长t内移动了距离h，那么位移h等于起始速度v0乘以时间t再加上加速度a与时间t平方乘以二分之一的积，当把质量为m的部分从舱体中移除时

移除质量为m的配重后，剩余配重质量为m减去m，得到f减去(m减去m)乘以g等于(m减去m)乘以a，其中a表示气球在移除配重后的加速度，根据题目要求，这个加速度的方向是向上的，速度等于加速度乘以时间，即v等于at，其中v表示在t秒时间内下降速度的变化量，通过计算得出m等于m乘以(两个a相加)除以(重力加速度加上a)，将题目中给定的数据m等于990千克，初始速度v0等于1米每秒，时间t等于4秒，高度h等于12米，t等于300秒，最终速度v等于3米每秒，重力加速度g等于9.89米每秒平方代入公式，最终计算得到m等于101千克。【答案】【答案】101公斤，第一题是依据物体运动情形，推算物体情形，第二题属于

了解物体运动状态，推算物体受力状况，尤其关注题目所述两种运动状态下的受力状况，特别留意加速度指向。求解物体运动状态对应的受力情形通常依照特定流程进行具体步骤展示在框图之中框图之中明确标明了物体运动情形运动学公式可以计算出加速度值依据牛顿第二定律能够确定物体受力情形再次分析物体运动情形运动学公式得出加速度数值应用牛顿第二定律明确物体受力状况再次分析物体运动情形运动学公式得出加速度数值运用牛顿第二定律明确物体受力状况如图所示一辆汽车A正拖拽装载集装箱的货车如图所示一辆汽车A正拖拽装载集装箱的货车

拖车B正沿着向下倾斜的直车道行驶，速度为30米每秒，每100米落差2米，在200米处需要减速至10米每秒，因此驾驶员必须制动。假设刹车时地面提供的摩擦力数值固定不变，这个力有70%施加在拖车B上，另外30%施加在汽车A上。已知汽车A的质量为2000千克，拖车B的质量为6000千克。需要计算汽车A和拖车B连接部位在行驶方向上的相互牵制力。车辆结合部位在行进过程中的相互影响力，其中重力加速度g值定为10

16、加速度为每秒每秒十六牛每千克【答案】【答案】八百八十牛【解析】【解析】采用第一种方案：采用第一种方案：将人作为分析主体。此人伫立于减速度装置之上。他正身处正在逐步减缓上升的电梯之中，身体承受着向下的地球引力，这个力的大小为mg，同时电梯底部给予身体一个向上的支撑力，其大小记为FN，此外身体还受到一个水平走向的静摩擦力，这个力的大小为f，因为身体整体呈现出斜向下的加速度，并且这个加速度在水平面上有一个指向左方的分量，由此可以推断出静摩擦力的方向是水平向左的，人的受力情况如图片中的(a)部分所示，为了便于分析，我们构建了一个坐标系，这个坐标系正是图片中的(a)部分所展示的，并将身体的加速度分解为水平方向上的分量ax以及竖直方向上的分量

向加速度垂直方向加速度为ay，如图b所示，则水平方向加速度为ax，垂直方向加速度为ay，ax等于a乘以余弦值，ay等于a乘以正弦值，根据牛顿第二定律开元ky888棋牌官方版开元ky888棋牌官网版，水平方向力等于质量乘以ax，垂直方向力等于质量乘以ay，解得水平方向力等于质量乘以a乘以余弦值，垂直方向支持力等于质量乘以重力加速度减去质量乘以a乘以正弦值。正交分解法可用于解析牛顿运动定律的情形，正交分解法可用于解析牛顿运动定律的情形，【例【例3】如图所示，质量为】如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，自动扶梯正以加速度的人站在自动扶梯上，自动扶梯正以加速度a向下向下 加速运动，加速运动，a与水平方向的夹角为与水平方向的夹角为 。现需计算人所承受的垂直反作用力与水平摩擦力。计算个体承受的支撑效果与滑动阻碍，结果为m乘以g减去a乘以sin，结果为m乘以g减去a乘以sin，结果方向朝上，结果方向朝上，同时为maco

s，方向朝向左侧，方向朝向左侧 方法二：方法二：以个体为分析对象，进行受力探讨，具体情形见图示。由于摩擦力是待解量，且必然处于水平方位，预设其朝向右侧。构建相应坐标系，并明确以右侧为正向。建立如图所示的坐标系，并规定向右为正方向。依据牛顿第二定律可知在x轴上：重力分力减去支持力分力再减去摩擦力等于质量乘以加速度，在y轴上：重力分力加上摩擦力分力再减去支持力等于零，从这两个方程可以解出支持力等于质量乘以重力加速度减去加速度乘以正弦值，摩擦力等于质量乘以加速度乘以余弦值的负数，摩擦力为负数，表明摩擦力的实际指向与原先假定的方向相反，指向水平向左方向。为负值，说明摩

19、擦力的实际方向与假设方向相反，为水平向左。运用直角坐标系分析运动学问题，需要先设定恰当的坐标系统，把力或加速度分解成不同方向上的分量，把繁复的向量计算简化为直线运动中的数值求解，这样操作既快捷又明了。为了节能，一家商场设置了智能型电动楼梯。没有乘客时，楼梯移动很缓；有乘客踏上时，它会先缓缓提速，然后保持稳定速度运行。一位顾客乘着楼梯上楼，正好体验了

乘客搭乘自动梯向上行走，正好碰到了这两种情形开yun体育app入口登录，如图所示。那么在下面的陈述里，这两种情形，如图所示。下列说法里准确的是准确的是( )A.顾客一直承受三个力的作用一直承受三个力的作用B.顾客一直处在超重情形一直处在超重情形C.顾客对扶梯施加的力先朝向左下方，随后垂直朝下朝向左下方，随后垂直朝下D.顾客对扶梯施加的力先朝向右下方，随后垂直朝下朝向右下方，随后垂直朝下C整体法、隔离法的运用运用【例【例4】平面上有带弧形凸起的长方形木块平面上有带弧形凸起的长方形木块A，木块木块A上的物体上的物体B用穿过凸起的轻绳与物体用穿过凸起

细线系着物体C，物体B与凸起接触点的绳索是平直的。施加一个向左的水平力F在物体B上，正好让物体A、B、C彼此间不发生相对移动，如图所示。已知物体物体A、B、C的重量都是m，地球吸引力为g，没有任何摩擦力，那么牵引力F需要多少？求解系统内部作用力，必须采用单独分析法，同时也要配合全局视角，这样才能准确计算。【答案】【答案】mg 【解析】【解析】假设绳子的拉力为假设绳子的拉力为T，物体A、B、C整体产生的加速度为整体产生的加速度为a，连接连接C的那段绳子所受的力

部分绳索与垂直线形成特定角度，根据牛顿运动法则，针对A、B、C整体分析得出受力为三倍质量乘以加速度，针对B物体受力分析，减去拉力等于质量乘以加速度，针对C物体受力分析，拉力乘以余弦值等于重力，拉力乘以正弦值等于质量乘以加速度，将上述方程组联立求解，得到拉力等于两倍质量乘以加速度，联立方程组进一步计算得出拉力平方等于质量平方乘以加速度平方加重力平方，最终联立方程组得出加速度等于重力除以质量，代入相关公式计算得出整体受力等于重力。2008年北京残奥会开幕式期间，运动员们携手并进，借助绳索奋力向上攀爬，成功引燃了中心火炬，这一壮举彰显了残障人士百折不挠的毅力与奋发向上的品质。他们为了点燃主火炬，付出了不懈的努力。

这个运动环节中，人与绳索以及吊椅的互动，能够将情形简化处理。一根没有弹性的细绳，通过一个轻便的固定滑轮，一端连接着吊椅，另一端则由坐在吊椅上的人进行牵引，具体情况如图所示。假设运动员的体重为65公斤，如图所示。假设吊椅的重量为15公斤，忽略固定滑轮与绳索之间的摩擦力。重力加速度取值为10米每平方秒。当运动员和吊椅一同以加速度上升时当吊椅和运动员正以加速度a=1 m/s2向上运动时，需要计算：在上升阶段，需要计算：(1)运动员对绳索施加的向下的拉力；运动员

施加在绳索上的向下的拉力，运动员作用在吊椅上的支撑力，运动员作用在吊椅上的支撑力。【答案】【答案】(1)440 牛顿，指向地面，指向地面(2)275 牛顿，指向地面，指向地面关于超重和失重现象的深入认识关于超重和失重现象的深入认识 1. 仅当物体处于静止或者匀速直线运动状态时，才能借助弹簧测力计测量物体的重量，因为此时弹簧测力计对物体的牵引力或者支撑力的大小正好等于它的重量，如果系统在垂直方向上存在加速度，那么弹簧测力计的读数就不等于物

物体受到重力作用，当整体呈现垂直向上的加速度状态：测量值便不再等同于物体的重力，整体呈现垂直向上的加速度状态：支撑力等于重力加上质量与加速度的乘积，这种现象称作“超重”。整体呈现垂直向下的加速度状态：支撑力等于重力减去质量与加速度的乘积，这种现象称作“失重”。整体呈现向下的加速度，且当加速度朝下且等于重力加速度时，称为完全失重状态。出现超重或失重情况，与物体速度的方向无关，只取决于加速度的方向。物体有时会呈现“超重”或“失重”的现象，地球对物体的引力一直存在，其大小也未曾改变。

26、轻重程度维持原样。超重和失重现象，与物体运动路径无关，仅取决于其加速趋势。若加速趋势朝上，则感觉较重；若加速趋势朝下，则感觉较轻。超重和失重体现的是“表观重量”的变动，物体固有的重力并未发生改变。当处于“完全失重”状态，即加速度等于重力加速度且方向竖直向下时，所有由重力引发的物理现象都将不复存在。比如单摆静止，液体不再施加向下的作用力，浸在液体中的物体，其存在感也会随之减弱。比如单摆静止，液体不再施加向下的作用力。

27、，浸在液体中的物体不受浮力等。受浮力等。通过分析物体运动状态可以判定其是否超重或失重,运动状态出现超重或失重现象时,加速度不为零,当加速度a等于零时,物体既不超重也不失重,重力方向始终竖直向上,当加速度a大于重力加速度g时,物体处于超重状态,此时作用力大于重力,方向竖直向上,当加速度a小于重力加速度g时,物体处于失重状态,此时作用力小于重力,方向竖直向下,当加速度a等于重力加速度g时,物体完全失重,此时作用力为零,【例5】有一升降机,其质量为150千克,在垂直向上运动过程中,其速度随时间变化的关系如图a所示,升降机底板上放置有质量为250千克的货物。g等于9.8米每平方秒，需要计算升降机在25秒期间的整体移动距离和平均速率

升降机底板在哪些时段承受的负荷最为沉重？升降机底板在哪些时段承受的负荷最为沉重？ 最大负荷有多大？最大负荷有多大？ 在图(b)的坐标系中，描绘出升降机在上升期间，所受拉力F与时间t的关联曲线。速度图线围成的区域大小，代表物体移动的总距离，这个数值与物体实际行进的路程相等，总路程为 x=(1/2)(10+25) 2 米，计算得出 x 等于 35 米，平均速度等于总路程除以时间，计算得平均速度为 1.4 米每秒。出现失重或超重现象时，物体的重量保持不变，只是改变了悬挂物线承受的力，这种力在失重状态下会小于物体自身的重量，在超重状态下则会大于物体自身的重量

29、力或对水平面的压力。了对悬线的拉力或对水平面的压力。超重状态下，加速度指向上方，或者包含向上的加速度分量，不过速度未必朝上；失重状态下，加速度指向下方，或者带有向下的加速度分量，但速度未必朝下。并非总是垂直向地面,05秒时间范围内,上升加速过程产生的力值最高,通过速度曲线能够计算出,在加速期间,速度变化率 a= v/ t=(2 m/s)/(5 s)=0.4

加速度为每秒每秒三十，依照牛顿第二项法则可知，支持力减去重力等于质量乘以加速度，计算得出支持力为五百二十牛顿。(三)参照图示。游乐园里，游客乘坐的升降机能进行加速或减速运动，这样他们可以感受到超重或失重的现象。下列说法准确的是准确的是( )A.在电梯快速上行期间，乘客会感到身体变轻在电梯快速上行期间，乘客会感到身体变轻B.在电梯逐步下行期间，乘客会感到身体变重在电梯逐步下行期间，乘客会感到身体变重C.在电梯逐步上行期间，乘客会感到身体变轻在电梯逐步上行期间，乘客会感到身体变轻D.在电梯快速下行期间，乘客会感到身体变重在电梯快速下行期间，乘客会感到身体变重B C