通用類5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律優(yōu)秀ppt課件

這是一份通用類5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律優(yōu)秀ppt課件，共50頁。PPT課件主要包含了圖1-38，甲汽車突然開動(dòng)，乙汽車突然剎車，②加速度和力的關(guān)系，或者a∝F，③加速度和質(zhì)量的關(guān)系，④牛頓第二定律，例題1，vtv0+at，44ms等內(nèi)容，歡迎下載使用。
①牛頓第一定律（一）牛頓第一定律的內(nèi)容：牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己對力學(xué)的研究與總結(jié)，提出了著名的牛頓運(yùn)動(dòng)三定律。其中牛頓第一定律的內(nèi)容為： 一切物體總要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
（1）什么是慣性？物體保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。因此，牛頓第一定律又叫慣性定律。（2）慣性與什么有關(guān)？慣性是物體的固有性質(zhì)。慣性只與物體本身有關(guān)，與任何外界因素?zé)o關(guān)，如物體是否受力或處在何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等，都毫無關(guān)系。慣性依物體的存在而存在，且永遠(yuǎn)不會(huì)消失。一切物體都有慣性。
乘坐公交車，當(dāng)汽車突然開動(dòng)時(shí)，如圖1-38甲所示，乘車人為什么向后仰。這是因?yàn)槠囬_動(dòng)前，人和汽車是靜止的；當(dāng)汽車突然開動(dòng)時(shí)，乘車人的下半身受到汽車的摩擦力，在這個(gè)摩擦力的作用下，由靜止改變?yōu)殡S汽車前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而乘車人的上半身由于慣性，仍要保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，所有乘車人的身體“上靜下前動(dòng)”，因此向后仰。
如圖1-38乙所示汽車突然剎車時(shí)，公交車上的乘客又會(huì)怎樣？乘客會(huì)向前傾。這是因?yàn)槠囃蝗粍x車時(shí)，人和汽車是運(yùn)動(dòng)的；當(dāng)汽車突然剎車時(shí)，乘車人的下半身受到汽車的摩擦力，在這個(gè)摩擦力的作用下，由運(yùn)動(dòng)改變?yōu)殡S汽車靜止?fàn)顟B(tài)，而乘車人的上半身由于慣性，仍要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所有乘車人的身體“上動(dòng)下靜止”，因此向前傾。
（3）慣性是維持運(yùn)動(dòng)的原因
牛頓第一定律清楚地表明：一切物體因慣性總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，物體一旦運(yùn)動(dòng)起來因慣性將使它繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)。所以說，慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
（4）力是物體產(chǎn)生加速度的原因
物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。物體靜止時(shí)速度為零，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度為恒量，所以物體處于平衡狀態(tài)時(shí)速度不變化，加速度為零。這種情況，通常稱為物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有改變。反之，一個(gè)物體的速度發(fā)生了變化，有了加速度，就稱物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了。牛頓第一定律闡明：物體受到外力的作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必然改變，即速度發(fā)生了改變，有了加速度。例如，列車出站時(shí)，在牽引力的作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，速度不斷增加，有了加速度；列車進(jìn)站時(shí)，由于受到阻力作用，運(yùn)動(dòng)由快變慢，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，速度不斷減小，產(chǎn)生了加速度?？梢娏κ歉淖兾矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是改變速度的原因，是產(chǎn)生加速度的原因。
由牛頓第一定律可知，維持物體運(yùn)動(dòng)的原因是慣性，而不是力。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因。
由牛頓第一定律可知，維持物體運(yùn)動(dòng)的原因是慣性，而不是力。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因。除了作用力之外，加速度的大小，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，那么，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與受到的力及物體的質(zhì)量有什么關(guān)系呢？
（一）加速度和力的關(guān)系
載重卡車在平直的路面上提速，速度改變的快慢，即卡車產(chǎn)生的加速度與它受到的牽引力有關(guān)。油門大時(shí)，牽引力大，卡車提速快，產(chǎn)生的加速度就大；牽引力越大，加速度也越大。在質(zhì)量相同的情況下，物體運(yùn)動(dòng)的加速度，與作用到物體上的力成正比。（二）用數(shù)學(xué)公式表示為
（保持質(zhì)量m不變，a和F是單函數(shù)關(guān)系）
卡車在平直的路面上提速，在牽引力相同的情況下，空車比滿載時(shí)提速快．空車質(zhì)量小，產(chǎn)生的加速度大；滿載質(zhì)量大，產(chǎn)生的加速度小。（一）關(guān)系：在作用力相同的情況下，物體運(yùn)動(dòng)的加速度，與它的質(zhì)量成反比。（二）用數(shù)學(xué)公式表示為
(保持作用力F不變，a和m是單函數(shù)關(guān)系)
（一）牛頓第二定律的內(nèi)容物體的加速度，與物體受到的作用力成正比，與它的質(zhì)量成反比。這就是牛頓第二定律。 注意：加速度和力都是矢量。加速度的方向與引起這個(gè)加速度的力的方向相同。（二）牛頓第二定律用數(shù)學(xué)公式表示為
引入比例常數(shù)k，即可寫成等式為F=kma
在F=kma中的比例常數(shù)k，其大小與公式中各物理量選取的單位有關(guān)，在國際單位制中，使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1m／s2的加速度的作用力的大小規(guī)定為1N，則在國際單位制中，k的取值為1，使牛頓第二定律的公式簡化為：F=ma顯然上式中，各個(gè)物理量的分別為F—N；m—kg；a—m/s2。上式是物體受到一個(gè)外力作用時(shí)的公式。
（三）當(dāng)物體同時(shí)受幾個(gè)外力的作用時(shí)的牛頓第二定律
（1）牛頓第二定律的內(nèi)容物體的加速度，與物體所受的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。（2）公式：F合= ma 式中： F合—物體同時(shí)受幾個(gè)外力的合力，單位：N； m—物體的質(zhì)量,單位：kg; a—物體的加速度，單位：m/s2.
牛頓第二定律是整個(gè)牛頓力學(xué)的核心，應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)，應(yīng)注意以下問題：（1）公式F合= ma 中的力F合，是物體受到所有力的合力；（2）公式F合= ma中的力F合和加速度a具有矢量性，二者都是矢量且方向相同；（3） F合和a具有瞬時(shí)對應(yīng)性，物體受力就產(chǎn)生加速度，力F合改變，加速度a對應(yīng)發(fā)生改變，力消失，加速度也對應(yīng)消失。
⑤質(zhì)量是物體慣性的量度
（一）慣性與質(zhì)量的關(guān)系物體慣性大小和什么有關(guān)？質(zhì)量不同的物體，受到相同的作用力，產(chǎn)生的加速度的大小不同，即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度不同。質(zhì)量大的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變，這表明質(zhì)量大的物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的本領(lǐng)大，即物的慣性大。反之，質(zhì)量小的物體，保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的本領(lǐng)就小，它的慣性就小。（二）結(jié)論：所以，質(zhì)量是物體慣性大小的量度。
物理與技術(shù)—改變慣性的常用方法
在實(shí)際應(yīng)用中要求物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變時(shí)，應(yīng)該盡可能地減少它的質(zhì)量。如殲敵機(jī)的質(zhì)量比運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)都小，在戰(zhàn)斗前還要拋摔副油箱，如圖1-39所示，進(jìn)一步減少慣性，提高殲敵機(jī)的機(jī)動(dòng)性。相反，當(dāng)要求物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不易改變時(shí)，應(yīng)增大物體的質(zhì)量，電動(dòng)機(jī)、車床等機(jī)器都固定在很重的機(jī)座上，以增大慣性，減少機(jī)器的震動(dòng)，避免因撞擊而發(fā)生不必要的移動(dòng)。
圖1-39拋掉副油箱減小慣性
在水平面上，一個(gè)質(zhì)量為2 kg的物體，受到6.4 N的水平拉力，從靜止開始向前運(yùn)動(dòng)，如果物體受到地面的摩擦阻力是4.2 N。求物體4s末的速度和4 s內(nèi)的位移。 解析：（解題思路）分析物體的受力情況，求出合力；由牛頓第二定律求加速度；運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)求解末速度和位移。
如圖所示，物體受4個(gè)力，重力G，豎直向下；支持力N，垂直于支撐面豎直向上；拉力F，水平向右；摩擦力f，與運(yùn)動(dòng)方向相反，水平向左：
解：物體受力情況如圖所示，從而有F合=F-f= 6.4 N- 4.2 N=2.2 N，方向與F同，水平向右。由牛頓第二定律F合=ma得加速度為
=0m/s+1.1m/s2×4s
答:物體4s末的速度為4.4m/s, 4 s內(nèi)的位移是8.8m.
（一）單位制 （1）基本單位和導(dǎo)出單位運(yùn)用公式v=s/t來求速度，如果位移用m做單位，時(shí)間用s做單位，求出的速度的單位就是m/s。同樣，用公式F=ma求力時(shí)，如果質(zhì)量的單位用kg，加速度的單位用m/S2，求出的力的單位就是kg?m/S2，也就是N?？梢娢锢砉皆诖_定物理量的數(shù)量關(guān)系的同時(shí)，也確定了物理量的單位關(guān)系。因此，先選定幾個(gè)物理量的單位做為基本單位，再根據(jù)物理公式中其他物理量和這幾個(gè)物理量的關(guān)系，推導(dǎo)出其他物理量的單位。這些推導(dǎo)出來的單位叫導(dǎo)出單位。（2）單位制，就是有關(guān)基本單位、導(dǎo)出單位等一系列單位的體制?；締挝缓蛯?dǎo)出單位一起組成了單位制。
在力學(xué)范圍中，選定長度、質(zhì)量、時(shí)間三個(gè)物理量為基本量，并規(guī)定出它們的基本單位，就可推導(dǎo)出其他物理量的導(dǎo)出單位。三個(gè)基本量選定不同單位，就可組成不同的力學(xué)單位制。如果長度、質(zhì)量、時(shí)間分別選取m、kg、s做單位，就組成了力學(xué)單位制的國際單位制。
(1)國際單位制綜上所述，選取不同的基本單位和物理公式，就可推導(dǎo)出不同的導(dǎo)出單位，即組成不同的單位制。多種單位制并存，嚴(yán)重影響了科技的交流與發(fā)展，阻礙了計(jì)量科學(xué)的進(jìn)步。為了避免多種單位制并存所造成的混亂，國際上制定了一種通用的、適合一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制，叫做國際單位制，代號為SI，在中國簡稱國際制。(2)國際單位制的基本量及其基本單位國際單位制（見附錄表1）規(guī)定了7個(gè)基本量及其基本單位，其中包括長度m（米）、質(zhì)量kg（千克）和時(shí)間s（秒）。
表1 國際單位制的基本單位（p238)
我們已經(jīng)知道：力是物體之間的相互作用，一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加力的作用時(shí)，也一定同時(shí)受到另一個(gè)物體對它施加的怍用。如手拉箱子或壓彈簧，箱子或彈簧也同時(shí)向反方向拉手或壓手的情況。如果一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加的力叫作用力，則另一個(gè)物體對這個(gè)施力物體施加的力就叫做反作用力。
（一）牛頓第三定律的內(nèi)容：牛頓將作用力與反作用力的關(guān)系總結(jié)為牛頓第三定律：兩個(gè)物體之間作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。（二）表達(dá)式：如果用F表示作用力，用F′表示反作用力，則有 F=﹣F′式中“﹣’’表示作用力和反作用力的方向相反。（三）特別注意：作用力和反作用力是分別作用在兩個(gè)物體上的同性質(zhì)的力。
牛頓第三定律應(yīng)用很廣，與身邊的生產(chǎn)與生活中的很多力學(xué)現(xiàn)象密切相關(guān)。例如，人走路時(shí)，用腳蹬地，腳通過摩擦給地面施加一個(gè)作用力，同時(shí)地面也通過摩擦給腳一個(gè)反作用力，推人前進(jìn)。輪船航行時(shí)旋轉(zhuǎn)的螺旋槳向后推水’，水同時(shí)也向前推螺旋槳，推著輪船前進(jìn)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于輪胎與地面之間有摩擦，輪胎向后推地面，地面給輪胎一個(gè)向前的反作用力，使汽車前進(jìn)。汽車的牽引力就是這樣產(chǎn)生的。如果把后輪架空，不讓它接觸地面，這時(shí)讓發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)著后輪空轉(zhuǎn)。由于空轉(zhuǎn)的后輪不接觸地面，地面不產(chǎn)生向前推汽車的力，汽車就不能前進(jìn)了。
1.作用力和反作用力與二力平衡有什么區(qū)別？
2.靜止在桌面上的物體受重力和支持力，這兩個(gè)力的反作用力、平衡力都是什么力？
答：重力的反作用力是物體對地球的吸引力，重力的平衡力是桌面對物體的支持力。
支持力的反作用力是物體對桌面的壓力，支持力的平衡力是物體的重力。
如圖1-42所示，是研究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置。質(zhì)量為M的小車，放在光滑的水平桌面上，小車的前面系著不可伸長的細(xì)繩，細(xì)繩繞過定滑輪在另一端連接著砝碼盤，砝碼盤里放砝碼。設(shè)砝碼盤加砝碼的質(zhì)量為m。M和m就組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車在m的重力作用下，從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)。改變質(zhì)量M或m的大小，就改變了小車的加速度。試求小車的加速度與細(xì)繩的拉力。
解：受力分析如圖1-42所示，由牛頓第二定律，小車受細(xì)繩的拉力T,有T=Ma (1) 砝碼受重力mg和拉力T′，由牛頓第二定律，有 mg -T′= ma (2) 由牛頓第三定律知，T與T′大小相等，方向相反，(1)+(2)得 mg=（M+m）a 整理的
此式表明，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的加速度a，等于系統(tǒng)受到的合外力mg與系統(tǒng)的總質(zhì)量（M+m）的比。
代入式(1) T=Ma中得
此式表明，系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩對小車的拉力不等于砝碼的重量mg。
1．關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，下面說法中正確的是( )。 A.力是維持運(yùn)動(dòng)的原因 B.力是產(chǎn)生速度的原因 C.力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 D.力是產(chǎn)生加速度的原因
2．在平直的公路上行駛的汽車，受到水平方向的牽引力F1和阻力F2的作用，在下列幾種情況下，汽車將怎樣運(yùn)動(dòng)？ A.F1=F2 B.F1 F2
答：汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng).
答：汽車做減速直線運(yùn)動(dòng).
答：汽車做加速直線運(yùn)動(dòng).
3．一列火車，勻速行駛在平直的軌道上，在車廂內(nèi)的水平光滑桌面上放一小球，當(dāng)火車突然加速時(shí)，車廂里的乘客會(huì)看到小球運(yùn)動(dòng)嗎？如果看到，小球會(huì)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？當(dāng)火車突然剎車時(shí)，乘客又會(huì)看到什么現(xiàn)象？答：當(dāng)火車突然加速時(shí)，車廂里的乘客會(huì)看到小球運(yùn)動(dòng)。向后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)火車突然剎車時(shí)，乘客又會(huì)看到小球向前運(yùn)動(dòng)。
4．我國公安交通部門規(guī)定，從1993年7月1日起，各種小型機(jī)動(dòng)車輛前排乘坐的人（包括司機(jī)）必須系好安全帶。請從物理學(xué)的角度定性地說明這樣規(guī)定的理由。答：根據(jù)牛頓第一定律，當(dāng)小型機(jī)動(dòng)車在突然剎車時(shí)乘坐人的下半身受到車的摩擦力的作用會(huì)隨車減速，但上半身仍保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。所以，系好安全帶是為了防止汽車突然剎車的時(shí)候，因乘坐人的慣性會(huì)向前傾倒而發(fā)生事故 。
5．一個(gè)物體，受到F1=4N的力，產(chǎn)生a1=2 m／S2的加速度。要使它產(chǎn)生a2=3m/s2的加速度，需要施加多大的作用力？解：根據(jù)牛頓第二定律公式F=ma得
將F1=4N，a1=2 m／S2代入上式得
將a2=3 m／S2、m=2kg代入公式F=ma得
F2=ma2=2kg×3 m／S2
答：要使物體產(chǎn)生a2=3m/s2的加速度，需要施加6N的作用力.
6．北京地區(qū)的重力加速度為g= 9.801 m/S2，廣州地區(qū)的重力加速度為g= 9.788 m/s2。質(zhì)量是1 kg的物體在北京、廣州兩地的重量各是多少?解：根據(jù)牛頓第二定律公式F=ma得F北=1kg× 9.801 m/S2= 9.801NF廣=1kg× 9.788 m/S2= 9.788N答：質(zhì)量是1 kg的物體在北京、廣州兩地的重量分別是9.801N、9.788N。
7.一輛質(zhì)量是2t的貨車，在平直的公路上行駛，司機(jī)因故突然剎車。剎車過程中貨車滑行了18.8 m才停止運(yùn)動(dòng)。如果剎車時(shí)的平均制動(dòng)力為1.2×l04N，求貨車開始剎車時(shí)的速度。解：貨車的質(zhì)量m=2t=2000kg,剎車過程的位移s=18.8m,當(dāng)選開始剎車時(shí)的速度方向?yàn)檎瑒x車的制動(dòng)力f= ﹣1.2×l04N，vt=0根據(jù)牛頓第二定律得
8．一個(gè)質(zhì)量為m=2 kg的物體，在幾個(gè)恒力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)在撤掉其中一個(gè)豎直向上的恒力F。已知F=2N。假設(shè)其他恒力保持不變，這個(gè)物體將怎樣運(yùn)動(dòng)？答：根據(jù)力的平衡,撤掉其中一個(gè)方向豎直向上的恒力F=2N,則其余恒力的合力為豎直向下F=2N,根據(jù)牛頓第二定律公式得加速度
所以該物體做豎直向下、初速度為0、加速度為1m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng).
9．一個(gè)小球以10 m/s的初速度滾上一個(gè)斜面，已知斜面的傾角為30°，小球的質(zhì)量是100 g。小球運(yùn)動(dòng)多長時(shí)間后開始向下滾動(dòng)？ (摩擦力忽略不計(jì)，取g= 10 m/S2)解：選初速度的方向?yàn)檎?dāng)開始向下滾動(dòng)是向上滾動(dòng)的vt=0時(shí)小球向上滾動(dòng)只受重力作用它的一個(gè)沿傾斜方向的分力F1=mgsin30°=0.1kg×10m/s2×0.5=0.5N
根據(jù)牛頓第二定律公式得加速度
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式vt=v0+at得
答：小球運(yùn)動(dòng)2s后開始向下滾動(dòng)。
10．一位工人在水平地面上推一輛質(zhì)量為45 kg運(yùn)料車，所用的水平推力為90 N。運(yùn)料車產(chǎn)生的加速度為1.8m／s2。試問：工人不再用力推車時(shí)，運(yùn)料車的加速度是多少？解：選推力F方向?yàn)檎?，推力F=90N,設(shè)摩擦力為f，由牛頓第二定律得：F-f=maf=F-ma=90N-45kg×1.8m/s2得f=9N如果不再用力推車,加速度a1完全由摩擦力提供，由牛頓第二定律得-f=ma1
答：工人不再用力推車時(shí)，運(yùn)料車的加速度是0.2m/s2,它的方向與推力方向相反。
1 1．判斷下列說法是否正確。 A．馬拉雪橇克服雪橇與地面之間的靜摩擦力起步前進(jìn)，有人說，馬對雪橇向前的拉力大于雪橇對馬向后的拉力。 B．常言道：“以卵擊石，不自量力”，原因是卵擊石頭的作用力小于石頭回?fù)袈训姆醋饔昧Γ?，石頭無損，卵反被擊破。 C．物體A的質(zhì)量是物體B的100倍，當(dāng)A靜止在B上時(shí)，A對B的作用力大于B對A的反作用力。 D．物體A的質(zhì)量是物體B的1 00倍，當(dāng)A靜止在B上時(shí)，A受到的B的反作用力與受到的重力大小相等，方向相反，彼此平衡，所以A保持靜止。
12．物體靜止在水平的支撐面上，試證明物體對支撐面壓力的大小等于物體所受重力的大小，要逐步說明證明過程中的依據(jù)。
證明：以靜止物體為研究對象，
它受到重力G和水平面對它支持力N
方向如圖所示,因物體處于靜止?fàn)顟B(tài),
受力平衡，則有：支持力=重力 (1)
物體對水平面的壓力與水平面對物體
支持力是一對作用力與反作用力，根
據(jù)牛頓第三定律得：壓力=支持力 (2)
由(1) (2)式可得：物體對支撐面壓力的大小等于物體所受重力.