2020湖南师大附中物理竞赛辅导课件(02力学运动定律)A牛顿运动定律(共17张PPT)

2020 高中物理竞赛
普通物理学
湖南师大附中
第2章 力学运动定律
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物体间的相互作用称为力，研究物 体在力的作用下运动的规律称为动力学.
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§2-1牛顿运动定律
一、惯性定律 惯性参考系
1.牛顿第一定律 一孤立质点将永远保持其原来静止或匀速直线运
动状态. 牛顿第一定律又称为惯性定律.
意义： (1) 定性给出了两个重要概念,力与惯性
(2) 分析运动
m相对于斜面向下的加速度为
a2
m相对于地的加速度为
a a1 a2
yN a1 a2
(3) 分析受力 m受力如图
x
mg
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(4)列出方程 对m应用牛顿定律列方程：
x方向: mgsin ＝m(a2－a1sin) y方向: N－mgcos ＝ma1cos
yN
a1 a2
x
mg
解方程，得: a2＝(g＋a1)sin N ＝m(g＋a1)cos
F1 F2
作用力与反作用力： ①总是成对出现，一一对应的. ②不是一对平衡力. ③是属于同一性质的力. 说明：
若相对论效应不能忽略时，牛顿第三定律的这种 表达就失效了，这时取而代之的是动量守恒定律.
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四、牛顿定律的应用
解题思路: （1）选取对象 （2）分析运动（轨迹、速度、加速度） （3）分析受力（隔离物体、画受力图） （4）列出方程（标明坐标的正方向；
力是物体与物体间的相互作用. 惯性是物体的固有属性.
(2) 定义了惯性参考系 惯性定律成立的参照系为惯性系。
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2.惯性系与非惯性系 相对于孤立质点静止或作匀速直线运动的参考
系称为惯性参考系，简称惯性系.
牛顿定律只适用于惯性系。
S/系
光滑
S/:牛顿定律不成立 a/ 0
F/
0
ma/
S系
a/
as
S:牛顿定律成立 a=0
1
2T
ln T T
k m
t
g
T2
t
dx a2 x2
1 ln 2a
a a
x x
c
2gt
2gt
T
e T
2gt
1
T
1
e T
2g t
e T t 1
1 e T t
设m＝70 kg， T＝54 m·s－1，则k＝0.24 N2·m2·s－1. 可得到如图所示的(t)函数曲线.
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祝大家学业有成！
大小与合外力的大小成正比，与物体的质量成反
比；加速度的方向与合外力F的方向相同
F
ma
瞬时性：第二定律是力的瞬时作用规律 F、a之间一一对应
矢量性：有大小和方向，可合成与分解
力的叠加原理
i
F F1 F2 FN Fi
N 1
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分解: 直角坐标系中：
自然坐标系中： 定量的量度了惯性:
Fx
度增加而增大的空气阻力，其速度不会像自由落体那
样增大.当空气阻力增大到与重力相等时，跳伞员就达
到其下落的最大速度，称为终极速度.一般在跳离飞机
大约10 s，下落300～400 m时，就会达到此速度(约50
m·s－1).设跳伞员以鹰展姿态下落，受到的空气阻力为
F＝k2(k为常量)，如图所示.试求跳伞在任一时刻的下
mHale Waihona Puke xmd xdt
Fy
ma y
m
d y
dt
Fz
maz
m
d z
dt
F
m
d dt
Fn
2
m
mA aB mB aA
① 质量是物体惯性大小的量度；
② 引力质量：
GMm F r 2 r0
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三、牛顿第三定律
当物体A以力F1作用在物体B上时，物体B也必定 同时以力F2作用在物体A上.F1和F2大小相等，方向 相反，且力的作用线在同一直线上.
从运动关系上补方程） （5）讨论结果（量纲？特例？等）
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例: 升降机内有一光滑斜面，固定在底板上，斜面倾
角为.当升降机以匀加速度a1竖直上升时，质量为m的 物体从斜面顶端沿斜面开始下滑，如图所示.已知斜面
长为l，求物体对斜面的压力，物体从斜面顶点滑到底
部所需的时间.
a1
解: (1)选取对象
以物体m为研究对象.
落速度. 解：设向下为y轴正向
跳伞运动员受力如图
F 0
由牛顿第二定律得
mg k 2 m d
dt
d 0
dt
时,终极速度
T
mg k
y mg
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运动方程写为
T2
2
m k
d
dt
d T2 2
k m
dt
因t＝0时，＝0；并设t时，速度为 . 取定积分
则有
d 0 T2 2
t k dt 0m
F 0
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① 确定惯性系──只有通过力学实验 根据天文观察，以太阳系作为参照系研究行星
运动时发现行星运动遵守牛顿定律，所以太阳系是 一个惯性系。 ② 相对于已知惯性系作匀速直线运动的参照系也 是惯性系 非惯性系：相对于已知惯性系作加速运动的参照系
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二、牛顿第二定律
物体受到外力作用时，它所获得的加速度的
物体对斜面的压力大小
N′=N=m(g＋a1)cos 垂直指向斜面.
m沿斜面向下作匀变速直线运动，所以
l
1 2
a2t 2
1 2
(g
a1 ) sin
t2
t
2l
( g a1)sin
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(5)讨论结果
当＝0时,
N′=N=m(g＋a1).
当＝0时，
无水平滑动，l=0 , t=0
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例: 跳伞运动员在张伞前的俯冲阶段，由于受到随速