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1、牛顿运动定律学习本讲稿第一页，共二十八页一、一、应用牛顿运动定律解题的一般步骤应用牛顿运动定律解题的一般步骤二、二、简单连接体问题的处理方法简单连接体问题的处理方法三、三、牛顿第二定律的牛顿第二定律的“五性五性”四、四、牛顿第二定律的适用范围牛顿第二定律的适用范围06年年12月广州市月广州市X科统考卷科统考卷14 2007年物理海南卷年物理海南卷1606-07学年度南京市金陵中学一模学年度南京市金陵中学一模1307届届1月武汉市调研考试月武汉市调研考试1507年佛山市教学质量检测年佛山市教学质量检测1307年年1月山东潍坊市期末统考月山东潍坊市期末统考1506年江年江苏连苏连云港市最后模云港市
2、最后模拟拟考考试试152007年上海卷年上海卷21 06年年5月深圳市第二次调研考试月深圳市第二次调研考试13牛牛顿顿定定律律的的应应用用本讲稿第二页，共二十八页一、应用牛顿运动定律解题的一般步骤一、应用牛顿运动定律解题的一般步骤复习精要复习精要1、审题、明确题意，清楚物理过程；、审题、明确题意，清楚物理过程；2、选择研究对象，可以是一个物体，也可以是几个物体组、选择研究对象，可以是一个物体，也可以是几个物体组成的物体组；成的物体组；3、运用隔离法对研究对象进行受力分析，画出受力的示、运用隔离法对研究对象进行受力分析，画出受力的示意图；意图；4、建立坐标系，一般情况下可选择物体的初速度方向、建
3、立坐标系，一般情况下可选择物体的初速度方向或加速度方向为正方向。或加速度方向为正方向。5、根据牛顿定律、运动学公式、题目给定的条件列方程；、根据牛顿定律、运动学公式、题目给定的条件列方程；6、解方程，对结果进行分析、检验或讨论。、解方程，对结果进行分析、检验或讨论。本讲稿第三页，共二十八页二、简单连接体问题的处理方法二、简单连接体问题的处理方法在在连连接接体体问问题题中中，如如果果不不要要求求知知道道各各个个运运动动物物体体之之间间的的相相互互作作用用力力，并并且且各各个个物物体体具具有有大大小小和和方方向向都都相相同同的的加加速速度度，就就可可以以把把它它们们看看成成一一个个整整体体（当当成
4、成一一个个质质点点），分分析析受受到到的的外外力力和和运运动动情情况况，应应用用牛牛顿顿第第二二定定律律求求出出加加速度（或其他未知量）；速度（或其他未知量）；如果需知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统如果需知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运中隔离出来将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程，隔离法和整动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程，隔离法和整体法是互相依存，互相补充的，两种方法互相配合交替应体法是互相依存，互相补充的，两种方法互相配合交替应用，常能更有效地解决有关连接体的问题。用
5、，常能更有效地解决有关连接体的问题。本讲稿第四页，共二十八页三、牛顿第二定律的三、牛顿第二定律的“五性五性”，A、“瞬瞬时时性性”：牛牛顿顿第第二二定定律律表表明明了了物物体体的的加加速速度度与与物物体体所所受受合合外外力力的的瞬瞬时时对对应应关关系系，a为为某某一一瞬瞬时时的的加加速速度度，F即即为为该时刻物体所受的合力。该时刻物体所受的合力。B、“矢量性矢量性”：公式：公式F=ma 是矢量式，任一瞬时，是矢量式，任一瞬时，a的方的方向均与合外力方向相同，当合外力方向变化时，向均与合外力方向相同，当合外力方向变化时，a的方向的方向同时变化，且任意时刻两者方向均保持一致。同时变化，且任意时刻两
6、者方向均保持一致。C、“同一性同一性”：牛顿第二定律的：牛顿第二定律的“同一性同一性”有两层意思有两层意思:一是指加速度一是指加速度a相对于同一个惯性系，一般以大地参考系；相对于同一个惯性系，一般以大地参考系；二是指式中二是指式中F、m、a三量必须对应同一个物体或同一个系统。三量必须对应同一个物体或同一个系统。D、“同时性同时性”：牛顿第二定律中：牛顿第二定律中F、a只有因果关系而没有先只有因果关系而没有先后之分后之分,F发生变化发生变化,a同时变化同时变化,包括大小和方向。包括大小和方向。E、“独立性独立性”：作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都：作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都
7、遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速遵从牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和。度的矢量和。本讲稿第五页，共二十八页四、牛顿第二定律的适用范围四、牛顿第二定律的适用范围1、适用于惯性参考系、适用于惯性参考系 相对地面静止或匀速运动相对地面静止或匀速运动(即加速度为零即加速度为零)的参考系的参考系。2、适用于宏观物体（相对分子、原子）低速运动、适用于宏观物体（相对分子、原子）低速运动（远小于光速）的情况。（远小于光速）的情况。本讲稿第六页，共二十八页06年年12月广州市月广州市X科统考卷科统考卷14 14（13分分）如如图图甲甲所所示示，一一质质量量为
8、为m的的物物体体，静静止止于于动动摩摩擦擦因因数数为为的的水水平平地地面面上上，现现用用与与水水平平面面成成角角的的力力F拉拉物物体体，为为使使物物体体能能沿沿水水平平地地面面做做匀匀加加速速运运动动，求求F的的取取值值范范围围有一同学解答如下：有一同学解答如下：设物体运动的加速度为设物体运动的加速度为a，由图乙知由图乙知 Fcos-N=ma Fsin+N =mg 要使物体做匀加速运动，应满足要使物体做匀加速运动，应满足a 0 你认为这样的解答是否完整？你认为这样的解答是否完整？若认为不完整，请作出完整的解答若认为不完整，请作出完整的解答由以上三式得由以上三式得mF甲甲F乙乙Nfmg本讲稿第七
9、页，共二十八页解答：解答：此解答不完整，还缺少限制性条件此解答不完整，还缺少限制性条件 由：由：Fsin+N=mg 得：得：N=mg Fsin 因为：因为：N 0 所以：所以：F mg/sin 还有还有Fcos-N=ma 即力即力F的取值范围应为的取值范围应为FNfmg本讲稿第八页，共二十八页2007年物理海南卷年物理海南卷1616如如图图所所示示，一一辆辆汽汽车车A拉拉着着装装有有集集装装箱箱的的拖拖车车B，以以速速度度v1=30m/s进进入入向向下下倾倾斜斜的的直直车车道道。车车道道每每100m下下降降2m。为为使使汽汽车车速速度度在在s=200m的的距距离离内内减减到到v2=10m/s,
10、驾驾驶驶员员必必须须刹刹车车。假假定定刹刹车车时时地地面面的的摩摩擦擦阻阻力力是是恒恒力力,且且该该力力的的70作作用用于于拖拖车车B，30作作用用于于汽汽车车A。已已知知A的的质质量量m1=2000kg，B的的质质量量m2=6000kg。求求汽汽车车与与拖拖车车的的连连接接处沿运动方向的相互作用力。取重力处沿运动方向的相互作用力。取重力加速度加速度g=10m/s2。AB本讲稿第九页，共二十八页解：解：汽车沿斜面作匀减速运动汽车沿斜面作匀减速运动,用用a表示加速度的大小，有表示加速度的大小，有用用F表示刹车时的阻力，根据牛顿第二定律有表示刹车时的阻力，根据牛顿第二定律有式中式中设刹车过程中地面
11、作用于汽车的阻力为设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f,根据题意根据题意方向与汽车前进方向相反；方向与汽车前进方向相反；本讲稿第十页，共二十八页用用fN表示拖车作用于汽车的力，设其方向与汽车前进表示拖车作用于汽车的力，设其方向与汽车前进 方向相同。方向相同。以汽车为研究对象，由牛顿第二定律有以汽车为研究对象，由牛顿第二定律有由由式得式得由由式，代入数据得式，代入数据得题目题目本讲稿第十一页，共二十八页06-07学年度南京市金陵中学一模学年度南京市金陵中学一模13 13（14分分）如如图图所所示示，质质量量为为0.78kg的的金金属属块块放放在在水水平平桌桌面面上上，在在与与水水平平成成37角角
12、斜斜向向上上、大大小小为为3.0N的的拉拉力力F作作用用下下，以以4.0m/s的的速速度度向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动已已知知sin37=0.60，cos370.80，g取取10m/s2（1）求金属块与桌面间的动摩擦因数）求金属块与桌面间的动摩擦因数（2）如如果果从从某某时时刻刻起起撤撤去去拉拉力力，则则撤撤去去拉拉力力后后金金属属块块在在桌面上还能滑行多远？桌面上还能滑行多远？Fm370解：解：取物体的运动方向为正，由平衡条件有取物体的运动方向为正，由平衡条件有本讲稿第十二页，共二十八页（2）由牛顿第二定律有）由牛顿第二定律有或或：设设金金属属块块撤撤去去拉拉力力后后，在在桌桌面面上
13、上还还能能滑滑行行的的距距离离为为s，则根据动能定理有，则根据动能定理有本讲稿第十三页，共二十八页07届届1月武汉市调研考试月武汉市调研考试1515（12分分）放放在在水水平平地地面面上上的的一一物物块块，受受到到方方向向不不变变的的水水平平推推力力F的的作作用用，力力F的的大大小小与与时时间间t的的关关系系和和物物块块速速度度v与与时时间间t的的关关系系如如图图所所示示.取取重重力力加加速速度度g=10 m/s2.试试利利用用两两图图线求：线求：（1）物块在运动过程中受到滑动摩擦力大小；）物块在运动过程中受到滑动摩擦力大小；（2）物块在）物块在36s的加速度大小；的加速度大小；（3）物块与地
14、面间的动摩擦因数）物块与地面间的动摩擦因数.02 6t/sF/N936403 6t/sv/(ms-1)936（1）由）由v-t 图象可知，物块在图象可知，物块在69s内做匀速运动，内做匀速运动，由由F-t图象知，图象知，69s的推力的推力F3=4N故故Ff=F3=4N 解解:本讲稿第十四页，共二十八页（2）由）由v-t 图象可知，图象可知，36s内做匀加速运动，内做匀加速运动，得得 a=2 m/s2 （3）在）在36s内，由牛顿第二定律有：内，由牛顿第二定律有：F2 Ff=ma 且且 Ff=N=mg 由以上各式求得：由以上各式求得：m=1kg =0.4 本讲稿第十五页，共二十八页07年佛山市教
15、学质量检测年佛山市教学质量检测1313晓晓晗同学晗同学觉觉得去新疆玩，最刺激的莫得去新疆玩，最刺激的莫过过于滑沙运于滑沙运动动。当当晓晓晗蹲在滑沙板上从沙坡斜面的晗蹲在滑沙板上从沙坡斜面的顶顶端由静止沿直端由静止沿直线线下滑到下滑到达斜面底端达斜面底端时时，速度，速度为为2v0。（1）若）若晓晓晗在斜面晗在斜面顶顶端被其他人推了一把，沿斜面以端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，的初速度下滑，则晓则晓晗到达斜面底端的速度多大晗到达斜面底端的速度多大?（2）晓晓晗估晗估测测到沙坡到沙坡长长L，约为约为坡高的坡高的2倍（即斜面倍（即斜面倾倾角角约约30),已知已知晓晓晗晗质质量量为为m，则
16、晓则晓晗沿沙坡下滑晗沿沙坡下滑时时所受的所受的平均阻力平均阻力约约多大？多大？本讲稿第十六页，共二十八页 解：解：（1）设晓晗沿斜面做匀加速直线运动，加速度大小为）设晓晗沿斜面做匀加速直线运动，加速度大小为a，斜面长为，斜面长为s，晓晗被人推一把后，到达斜面底端的速度为，晓晗被人推一把后，到达斜面底端的速度为vt，根据匀变速直线运动的公式，根据匀变速直线运动的公式得：得：解得：解得：（2 2）将）将L代入代入式得式得画出受力图如图示画出受力图如图示mgNfG1G2根据牛顿第二定律得：根据牛顿第二定律得：F合合G1f ma 而而G1mgsin解得：解得：本讲稿第十七页，共二十八页07年年1月山东
17、潍坊市期末统考月山东潍坊市期末统考1515（11分分）如如图图所所示示，长长L=1.6m，质质量量M=3kg的的木木板板静静放放在在光光滑滑水水平平面面上上，质质量量m=1kg的的小小物物块块放放在在木木板板的的右右端端，木木板板和和物物块块间间的的动动摩摩擦擦因因数数=0.1.现现对对木木板板施施加加一一水水平平向向右的拉力右的拉力F，取，取g=10 m/s2，求：，求：（1）使物块不掉下去的最大拉力）使物块不掉下去的最大拉力F；（2）如如果果拉拉力力F=10N恒恒定定不不变变，小小物物块块所所能能获获得得的的最最大动能大动能.FMm本讲稿第十八页，共二十八页解：解：（1）F最最大大的的时时
18、物物块块不不掉掉下下，必必是是物物块块与与木木板板具具有有共共同同的的最大加速度最大加速度a1，对物块，最大加速度，对物块，最大加速度，对整体对整体 F=（M+m）a1=(3+1)1=4N （2）木板的加速度）木板的加速度由由得物块滑过木板所用时间得物块滑过木板所用时间物块离开木板时的速度物块离开木板时的速度小物块所能获得的最大动能小物块所能获得的最大动能本讲稿第十九页，共二十八页06年江年江苏连苏连云港市最后模云港市最后模拟拟考考试试1515.（14分分）如如图图所所示示的的装装置置可可以以测测量量汽汽车车在在水水平平路路面面上上运运动动时时的的加加速速度度。该该装装置置是是在在矩矩形形箱箱
19、子子的的前前、后后壁壁上上各各安安装装了了一一个个压压力力传传感感器器a和和b。用用两两根根相相同同的的轻轻弹弹簧簧夹夹着着一一个个质质量量m=2.0kg的的滑滑块块,滑滑块块可可无无摩摩擦擦滑滑动动;两两弹弹簧簧的的另另一一端端分分别别压压在在a、b上上,其其压压力力大大小小可可直直接接从从传传感感器器的的液液晶晶显显示示屏屏上上读读出出。当当弹弹簧簧作作用用在在传传感感器器上上的的力力为为压压力力时时,示示数数为为正正；当当弹弹簧簧作作用用在在传传感感器器上上的的力力为为拉拉力力时时,示示数数为为负负.现现将将装装置置沿沿运运动动方方向向固固定定在在汽汽车车上上.汽汽车车静静止止时时,a、
20、b的的示示数数均均为为10N（取（取g=10 m/s2）。）。若传感器若传感器b的示数为的示数为14N，a的示数应该是多少？的示数应该是多少？当当汽汽车车以以什什么么样样的的加加速速度度运运动动时时，传传感感器器b的的示示数数为为零零？若传感器若传感器b的示数为的示数为-5N，车的加速度大小和方向如何？车的加速度大小和方向如何？bamv本讲稿第二十页，共二十八页 由题意知：由题意知：Fa0=Fb0=kx0=10N，Fb=k（x0+x）=14N解之得：解之得：Fb=kx=4N代入得：代入得：Fa=k（x0-x）=10N-4N=6N 传感器传感器b的示数为零时，的示数为零时，Fb=10N则则 Fa
21、=Fa0+Fb=10N+10N=20N对对m应用牛顿第二定律得应用牛顿第二定律得 Fa=ma得得 a=F/m=20/2.0 m/s2=10 m/s2加速度的方向向左。加速度的方向向左。解：解：本讲稿第二十一页，共二十八页 若当若当Fb=-5N时，时，Fb=15N则则 Fa=Fa0+Fb=10N+15N=25Nm受到的合力大小为受到的合力大小为此时此时m的加速度为：的加速度为：a=F/m=30/2 m/s2=15 m/s2方向向左。方向向左。题目题目本讲稿第二十二页，共二十八页2007年上海卷年上海卷21 21（12分分）如如图图所所示示，物物体体从从光光滑滑斜斜面面上上的的A点点由由静静止止开
22、开始始下下滑滑，经经过过B点点后后进进入入水水平平面面（设设经经过过B点点前前后后速速度度大大小小不不变变），最最后后停停在在C点点。每每隔隔0.2秒秒钟钟通通过过速速度度传传感感器器测测量量物物体体的的瞬瞬时时速速度度，下下表表给给出出了了部部分分测测量量数数据据。（重重力力加加速速度度g10 m/s2）t(s)0.00.20.41.21.4v(m/s)0.01.02.01.10.7ABC求求:（1）斜面的倾角）斜面的倾角；（2）物体与水平面之间的动摩擦因数）物体与水平面之间的动摩擦因数；（3）t0.6s时的瞬时速度时的瞬时速度v。本讲稿第二十三页，共二十八页解：解：（1）由前三列数据可知物
23、体在斜面上匀加速下滑）由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时时的加速度的加速度为为由由mg sin ma1，可得：，可得：30，（2）由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速）由后二列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为度大小为由由 mgma2，可得：，可得：0.2，（3）设物体从）设物体从0.4s起再经过起再经过t到达斜面底端，到达斜面底端，由由25t1.12（0.8t），解得），解得t0.1s，即物体在斜面上下滑的时间为即物体在斜面上下滑的时间为0.5s，则则t0.6s时物体在水平面上，其速度为时物体在水平面上，其速度为vv1.2a2t2.3 m/s。本讲稿第二十四页
24、，共二十八页06年年5月深圳市第二次调研考试月深圳市第二次调研考试1313、（14分分）质质量量为为M的的平平板板长长为为L0.88m，在在光光滑滑的的水水平平面面上上以以速速度度v0 向向右右匀匀速速运运动动，在在平平板板上上方方存存在在厚厚度度d=2cm的的“相互作用区域相互作用区域”(如图中虚线部分所示如图中虚线部分所示),“相相互互作作用用区区域域”上上方方高高h=20cm处处有有一一质质量量为为m的的静静止止物物块块P.当当平平板板M的的右右端端A经经过过物物块块P正正下下方方的的瞬瞬时时,P无无初初速速度度释释放放物物块块P以以速速度度v1进进入入相相互互作作用用区区时时，除除重重
25、力力之之外外，P立立即即受受到到一一个个竖竖直直向向上上的的恒恒力力F已已知知F=11mg，取取重重力力加加速速度度g=10 m/s2，不计空气阻力试求，不计空气阻力试求:（1）物块）物块P下落至与平板刚接触下落至与平板刚接触时的速度时的速度v2多大？多大？（2）欲使物块）欲使物块P不落到平板不落到平板M上，上，平板速度平板速度v0应不小于多少？应不小于多少？v0相互作用区相互作用区PmMdBhA第第3页页本讲稿第二十五页，共二十八页解法一：解法一：（1）P先做自由落体运动，有：先做自由落体运动，有：v12=2gh 之后进入相互作用区域，受向上的恒力之后进入相互作用区域，受向上的恒力F和重力作
26、用，和重力作用，由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：Fmgma，即：即：11mgmgma P物体做匀减速运动，有：物体做匀减速运动，有：v22-v12=2a d 由由、解得解得 v2=0第第4页页本讲稿第二十六页，共二十八页(2)P先做自由落体运动过程，有先做自由落体运动过程，有进入相互作用区做匀减速运动的末速为零，故有进入相互作用区做匀减速运动的末速为零，故有且且 a=10g 由式由式、解得解得t1=0.2s t2=0.02s所以，所以，P释放后到与平板接触经历的时间为释放后到与平板接触经历的时间为t=t1+t2=0.2s+0.02s=0.22s欲使物块欲使物块P不落到平板不落到平板M上，应
27、满足上，应满足v0tL，于是得：，于是得：v0L/t0.88m/0.22s=4 m/s.题目题目本讲稿第二十七页，共二十八页解法二：解法二：（1）对物块）对物块P开始下落到与平板刚接触时的全过开始下落到与平板刚接触时的全过程应用动能定理得：程应用动能定理得：由由、解得：解得：v2=0(2)P先做自由落体运动，有：先做自由落体运动，有：v12=2gh解得：解得：v1=2 m/s由题意知，物块由题意知，物块P开始与平板刚接触前的全过程的平均速开始与平板刚接触前的全过程的平均速度为：度为：所以，所以，P释放后到与平板接触经历的时间为：释放后到与平板接触经历的时间为：欲使物块欲使物块P不落到平板不落到平板M上，应满足上，应满足v0tL，于是得：，于是得：v0L/t0.88m/0.22s=4 m/s.题目题目第第2页页本讲稿第二十八页，共二十八页