牛顿定律分推1 正交分解法求加速度
- 格式:docx
- 大小:142.41 KB
- 文档页数:5
牛 顿 运 动 定 律1、牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。
(1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持;(2)它定性地揭示了运动与力的关系,即力是改变物体运动状态的原因,(运动状态指物体的速度)又根据加速度定义:tv a ∆∆=,有速度变化就一定有加速度,所以可以说:力是使物体产生加速度的原因。
(不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”,也不能说“力是改变加速度的原因”。
);(3)定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性——惯性;一切物体都有保持原有运动状态的性质,这就是惯性。
惯性反映了物体运动状态改变的难易程度(惯性大的物体运动状态不容易改变)。
质量是物体惯性大小的量度。
(4)牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态。
而不受外力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证,因此它不是一个实验定律(5)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的,所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F =0时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
2、牛顿第二定律:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
公式F=ma.(1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律研究其效果,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础;(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果,即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,力的瞬时效果是加速度而不是速度;(3)牛顿第二定律是矢量关系,加速度的方向总是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,Fx =max,Fy=may, 若F为物体受的合外力,那么a表示物体的实际加速度;若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力,那么a表示物体在该方向上的分加速度;若F为物体受的若干力中的某一个力,那么a仅表示该力产生的加速度,不是物体的实际加速度。
人教版高中物理(必修一)第四章牛顿运动定律重、难点梳理第一节牛顿第一定律一、教学要求:1、知道伽利略和亚里士多德对力和运动的关系的不同认识,知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论,知道理想实验法是科学研究的重要方法。
2、理解牛顿第一定律的内容和意义。
3、了解生活实例,知道什么是惯性,知道惯性大小与质量有关,并正确解释有关惯性的现象。
二、重点、难点、疑点、易错点1、重点:惯性是物体的固有属性,质量是物体惯性大小的量度运用惯性概念,解释有关实际问题2、难点:理想实验的推理过程;对牛顿第一定律的理解3、疑点:牛顿第一定律是否是牛顿第二定律的特殊情形4、易错点:力和运动关系实际应用三、教学资源:1、教材中值得重视的题目:P75问题与练习第4题2、教材中的思想方法:理想实验的方法第二节实验:探究加速度与力、质量的关系一、教学要求:1、通过实验探究和具体实例的分析,理解加速度与力的关系,理解加速度与质量的关系。
2、经历实验方案的制定和实验数据处理的过程,形成正确的思维方法,养成良好的科学态度。
二、重点、难点、疑点、易错点1、重点:探究加速度与力、质量的关系:通过实验测量加速度、力、质量,分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图像根据图像写出加速度与力、质量的关系式体会“控制变量法”对研究问题的意义2、难点:实验方案的确立、实验数据的分析,包括:体验实验探究过程:明确实验目的、分析实验思路、制定实验方案、得出实验结论认识数据处理时变换坐标轴的技巧了解将”不易测量的物理量转化为可测物理量”的实验方法会对实验误差作初步分析3、疑点:为什么要作a-1/m图像4、易错点:实验的方法与步骤三、教学资源:1、教材中值得重视的题目:2、教材中的思想方法:控制变量法、图像法处理数据第三节牛顿第二定律一、教学要求:1、通过实验归纳,理解牛顿第二定律的内容,知道牛顿第二定律表达式的含义2、知道力的单位“牛顿”的定义方法3、根据牛顿第二定律进一步理解G=mg4、运用牛顿第二定律,解决简单的动力学问题二、重点、难点、疑点、易错点1、重点:理解牛顿第二定律的内容会用正交分解法和牛顿第二定律解决实际问题2、难点:认识加速度与物体所受的合力之间的关系(正比性、同体性、瞬时性和矢量性)3、疑点:牛顿第二定律与牛顿第一定律的关系4、易错点:受力分析三、教学资源:1、教材中值得重视的题目:P82 动力学方法测量质量P82 问题与练习12、教材中的思想方法:正交分解法进行力的计算第四节力学单位制一、教学要求:1、知道单位制的意义,知道国际单位制中力学的基本单位。
牛顿定律中的正交分解法
1.如图所示,求物体的加速度。
2.物体从光滑固定斜面上自由下滑,求其加速度。
3.如图,水平路面上行驶的车中悬挂小球的线与竖直方向成稳定的角θ,试求车的加速度。
4.光滑水平面上质量为m 的物体受到互成120度角的两个水平力F 的作用,求其加速度。
5.如图所示,质量为m 的人随电梯一起以加速度a 沿斜面加速度向上运动,已知电梯与水平面所成的角为θ。
求人对电梯的压力和摩擦力。
建立直角坐标系的原则: (1)尽可能少的分解力;
(2)尽可能不分解未知力;(3)尽可能不分解加速度; (4)考虑对称性。
高中物理重难点及高考题解牛顿运动定律一.牛顿第一定律一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止,这就是牛顿第一定律,又叫惯性定律。
这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。
1.牛顿第一定律牛顿第一定律揭示了宇宙中一切物体(或物质)的存在形式,即一切物体在不受外力作用时处于匀速直线运动状态,或处于静止状态,并且运动是绝对的,而静止是相对的。
同时牛顿第一定律也说明了力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因。
2.惯性(1)惯性是物体本身的固有属性,不论物体处于怎样的运动状态,物体均具有惯性。
(2)质量是物体惯性大小的量度。
质量越大,惯性也就越大。
【难点突破】惯性是物体最基本的属性。
表现为:当物体不受外力或所受合外力为零时,惯性表现为物体运动状态不改变;当物体所受合外力不为零时,惯性表现为改变物体运动状态的难易程度。
【例题】如图所示,水平放置的小瓶内有水,其中有一气泡。
当瓶从静止状态突然向右运动时,小气泡在瓶内将向何方运动?(1)甲同学认为:在瓶内的小气泡由于惯性将向左运动,你认为这个结论正确吗?并说明理由。
(2)乙同学认为:瓶中的水由于惯性保持原来的静止状态,相对于瓶子来说向左运动,而瓶中的气泡就向右移动,你认为这个结论正确吗,请说明理由。
【分析】【题解】【答案】二.牛顿第二定律物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
1.牛顿第二定律(1)牛顿第二定律揭示了物体的加速度跟它受到的合外力及物体本身质量之间的定量关系,其数学表达式为a ∝mF 式中各物理量取国际单位制中的单位后可以写为F 合=ma(2)牛顿第二定律反映了合外力的方向决定加速度的方向,而加速度的方向和速度改变量的方向一致,所以速度改变量的方向也就决定于合外力的方向。
(3)作用在物体上的每一个力都会使物体产生一个加速度,物体最终表现出来的加速度是这些加速度的矢量和,由此可以提供计算物体加速度的两条途径,即可以先求合外力,再求合外力产生的加速度;可以先求所有外力产生的加速度,再求这些加速度的矢量和。
第三章第三节 牛顿第三定律1、应用牛顿第二定律解决的两类基本问题(1)已知物体的受力情况,求解物体的运动情况解决这类题目,一般是应用牛顿运动定律求出物体的加速度,再根据物体的初始条件,应用运动学公式,求出物体的运动情况,即求出物体在任意时刻的位置、速度及运动轨迹。
过程如下:(2)已知物体的运动情况,求解物体的受力情况解决这类题目,一般是应用运动学公式求出物体的加速度,再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出物体所受的其他外力。
过程如下:2、正交分解法在牛顿运动定律中的应用所谓正交分解法是指把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法。
正交分解法是一种常用的矢量运算方法。
其实质是将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算,从而简洁方便地解答问题。
正交分解法是运用牛顿运动定律解题的最基本方法,物体在受到三个或三个以上的不在同一直线上的力作用时,一般都用正交分解法。
表示方法⎩⎨⎧=+++==+++=y y 3y 2y 1y x x 3x 2x 1x ma F F F F maF F F F注意:为减少矢量的分解,建立坐标系时,确定x 轴正方向有两种基本方法。
(1)分解力而不分解加速度分解力而不分解加速度,通常以加速度a 的方向为x 轴正方向建立直角坐标系,将物体所受的各个力分解在x 轴和y 轴上,分别求得x 轴和y 轴上的合力y x F F 和。
根据力的独立作用原理,各个方向上的力分别产生各自的加速度,得方程组:.0F ,ma F y x == (2)分解加速度而不分解力若物体受几个互相垂直的力作用,应用牛顿定律求解时,若分解的力太多,比较繁琐,所以在建立直角坐标系时,可根据物体的受力情况,使尽可能多的力位于两坐标轴上,分解加速度a 得到y x a a 和,根据牛顿第二定律得方程组.ma F maF y y x ⎩⎨⎧==说明:①在建立正交坐标系时,不管选取哪个方向为x 轴正方向,所得的最后结果都一样。
高中物理的力学公式的详细介绍在物理的学习中,会学习到很多的公式,下面是店铺给大家带来的有关于高中物理关于力学的公式介绍,希望能够帮助到大家。
高中物理的力学公式的介绍1.牛顿第一运动定律(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止2.牛顿第二运动定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}3.牛顿第三运动定律:F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:反冲运动}4.共点力的平衡:F合=0,推广 {正交分解法、三力汇交原理}5.超重:FN>G,失重:FN6.牛顿运动定律的适用条件:适用于解决低速运动问题,适用于宏观物体,不适用于处理高速问题,不适用于微观粒子。
注:平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动。
7.同一直线上力的合成同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2 (F1>F2)8.互成角度力的合成:F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/29.合力大小范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|10.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)注:(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算。
11.重力:G=mg (方向竖直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近)12.胡克定律:F=kx {方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)}13.滑动摩擦力:F=μFN {与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)}14.静摩擦力:0≤f静≤fm (与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力)15.万有引力:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N m2/kg2,方向在它们的连线上)16.静电力:F=kQ1Q2/r2 (k=9.0×109N m2/C2,方向在它们的连线上)17.电场力:F=Eq (E:场强N/C,q:电量C,正电荷受的电场力与场强方向相同)18.安培力:F=BILsinθ (θ为B与L的夹角,当L⊥B时:F=BIL,B//L时:F=0)19.洛仑兹力:f=qVBsinθ (θ为B与V的夹角,当V⊥B时:f=qVB,V//B时:f=0)注:(1)劲度系数k由弹簧自身决定;(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关,由接触面材料特性与表面状况等决定;(3)fm略大于μFN,一般视为fm≈μFN;(4)其它相关内容:静摩擦力(大小、方向)〔见第一册P8〕;(5)物理量符号及单位B:磁感强度(T),L:有效长度(m),I:电流强度(A),V:带电粒子速度(m/s),q:带电粒子(带电体)电量(C);(6)安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。
成都七中高2014级物理分推作业
牛顿第二定律:利用正交分解法求加速度
1.由牛顿第二定律F =ma 可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当用 很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为( )
A .牛顿第二定律不适用于静止的物体
B .桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到
C .推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值
D .桌子所受的合力为零,加速度为零
2.下列说法正确的是( )
A 物体所受合外力为零时,物体的加速度必为零
B 物体所受合外力越大,则加速度越大,速度也越大
C 物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致
D 物体的加速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致
3.一个质量为2 kg 的物体同时受到两个力的作用,这两个力的大小分别为2 N 和6 N , 当这两个力的方向发生变化时,物体的加速度大小可能为( )
A .1 m/s 2
B .2 m/s 2
C .3 m/s 2
D .4 m/s 2
4.如图3所示,有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进.突然发现意外情况,紧急 刹车做匀减速运动,加速度大小为a ,则中间一质量为m 的西瓜A 受到其他西瓜对它的 作用力的大小是( )
A .m g 2-a 2
B .ma
C .m g 2+a 2
D .m (g +a )
5.如图,小球P 、Q 的质量相等,其间用轻弹簧相连,光滑斜面倾角为θ,系统静止时,弹簧与轻绳均平行与斜面,则在轻绳被突然剪断的瞬间,下列说法正确的是 ( )
A .两球的加速度大小均为gsin θ
B .Q 球的加速度为零
C .P 球的加速度大小为2gsin θ
D .P 球的加速度大小为gsin θ
6.自动扶梯与水平面的夹角为30º角,扶梯上站着一个质量为50kg
的人,随扶梯以加
速度a=2m/s2一起向上加速运动,则(g取10m/s2)
下列说法正确的是()
A. 此时人收到的支持力大小N=500N
B. 此时人受到扶梯的摩擦力方向沿斜面向上
C. 此时人受到扶梯的摩擦力方向水平向左
D. 此时人受到扶梯的摩擦力大小为N
7.质量为m=5 kg的物体放在光滑的水平面上,当用水平力F1=6 N作用在物体上时,物体的加速度为多大?若再作用一个水平力F2=8 N,且F1、F2在同一水平面内,F1垂直于F2,此时物体的加速度为多大?
8.如图所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体受到大小为20N,与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的加速度是多大?(g取10 m/s2)
9.如图所示,质量为1 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,
物体受到大小为20 N与水平方向成37°斜向下的推力F作用时,沿水平方向做匀加速直线运动,求物体加速度的大小.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
10.有可视为质点的木块由A点以一定的初速度为4m/s水平向右运动并滑上BC,物体和
AB间动摩擦因素为μ1=0.1,物体和BC间动摩擦因素为μ2300求:(1)物体在AB平面时的加速度大小?(2)物体在BC面上
的加速度大小?
11.质量为10 kg的物体在F=200 N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°,如图所示,μ=0.25,试求物体的加速度?
12.如图所示,一质量为1 kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°。
现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与
球间的动摩擦因数 为3
6。
试求:小球运动的加速度a1;
13.质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图象如图7所示.g取10 m/s2,求:
(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ;
(2)水平推力F的大小;
14.如图所示,绷紧的传送带始终保持着大小为4m/s的速度水平匀速的运动,一质量为1kg的小物体无初速度地放到皮带的A处,物体与皮带的动摩擦因数μ=0.2,求物体放到皮带上时的加速度为多大?(g取10m/s2)
15.如图所示,一皮带输送机的皮带逆时针匀速转动,与水平方向夹角为θ=37°。
将一小物体轻放在A 点,若物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.5。
(g取10 m/s2)求:(1)物体在A点时的加速度大小?(2)若传送带的转动方向变为顺时针,那物体在A 点时的加速度大小?
16.直升机因为有许多其他飞行器难以办到或不可能办到的优势(如可以垂直起飞降落,不用大面积机场),所以受到广泛应用。
主要用于观光旅游、火灾救援、海上急救、缉私缉毒、消防、商务运输、医疗救助、通信以及喷洒农药杀虫剂消灭害虫、探测资等国民经济的各个部门。
下图是在某次救灾中直升机沿水平方向做匀加速运动时的情境,悬挂箱子的绳子与竖直方向的夹角保持为10︒。
(sin 10︒=0.174, cos 10︒=0.984, tan 10︒=0.176,g 取10m/s 2)求:直升机的加速度a 的大小.
17.如图所示,质量=1kg M 且足够长的木板静止在水平面上,与水平面间动摩擦因数1=0.1μ。
现有一质量=2kg m 的小铁块以0=3m/s v 的水平速度从左端滑上木板,铁块与木板间动摩擦因数2=0.2μ。
重力加速度2=10m/s g 。
求:小铁块滑上木板时的加速度大小和此时木板的加速度大小
间的动摩擦因数 ,
19.如图所示,楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ=370,一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N ,刷子的质量为m=0.5kg ,刷子可视为质点,刷子与板间的动摩擦因数=0.5,取g=10m/s 2,试
求:刷子沿天花板向上的加速度。
20.质量为M、长为L的杆水平放置,杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为m的小铁环.已知重力加速度为g,不计空气影响.若杆与环保持相对静止,在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于A端的正下方,如图所示.
求此状态下杆的加速度大小a;。