第三讲：牛顿运动定律（一）.doc

第三讲：牛顿运动定律(一) 知识回顾： 一、牛顿第一定律 1．牛顿第一定律（惯性定律） （1）保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来维持 （2）要使物体的运动状态（即速度包括大小和方向）改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的原因 二、牛顿第三定律 1．定律内容可归纳为：同时、同性、异物、等值、反向、共线 2．区分一对作用力反作用力和一对平衡力 内容 作用力和反作用力 二力平衡 受力物体 作用在两个相互作用的物体大 作用在同一物体上 依赖关系 相互依存，不可单独存在 无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡 叠加性 两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力 两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零 力的性质 一定是同性质的力 可以是同性质的力，也可以是不同性质的力 内容 作用力和反作用力 二力平衡 一、牛顿运动定律的基本运用 【例1】公共汽车在平直的公路上行驶时，固定于路旁的照相机每隔两秒连续两次对其拍照，得到清晰照片，如图所示．分析照片得到如下结果：（1)在两张照片中，悬挂在公共汽车顶棚上的拉手均向后倾斜且程度相同；（2）对间隔2s所拍的照片进行比较，可知汽车在2s内前进了12 m.， 根据这两张照片，下列分析正确的是（ABD） A.在拍第一张照片时公共汽车正加速 B.可求出汽车在t＝1s时的运动速度 C.若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车一定停止前进 D.若后来发现车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车可能做匀速运动 解析:由于车顶棚上的拉手向后倾斜且两次程度相同，可知车匀加速前进；根据匀变速直线的平均速度等于这段时间的中间时刻的即时速度，可求得t=1s时的速度；当拉手自然下垂时，汽车处于平衡态，可能静止，也可能是匀速度运动． 【例2】如图所示，水平放置的小瓶内装有水，其中有气泡，当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，小气泡在瓶内将向何方运动？当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内又将如何运动？ 【解】法1：因为当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，瓶中的水由于惯性要保持原有的静止状态，相对瓶来说是向左运动，气泡也有惯性，但相比水来说质量很小，惯性小可忽略不计，所以气泡相对水向右移动。同理，当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内将向左运动。 法2：用转换研究对象的方法予以定量解决。设想有一块水，其体积、形状和气泡相同，当玻璃管向右加速运动时，这块水就和周围的水一起向右加速运动，相对于玻璃管不会有相对运动，这块水所受的外力F由周围的水对它产生，设这块水的体积为 V，水的密度为ρ水，玻璃管的加速度为a，则F＝m水a＝ρ水Va。现在将这块水换成气泡，显然，在其他条件不变的情况下，周围水对气泡的作用力仍为F，气泡将在该力作用于做加速运动。则 a气=F/m气=ρ水Va/ρ水V，∵ρ水＞ρ水， ∴a气＞a水，即气泡相对于玻璃管向右运动。 【例3】如图所示，轻绳跨过定滑轮（与滑轮问摩擦不计）一端系一质量为m的物体，一端用PN的拉力，结果物体上升的加速度为a1，后来将PN的力改为重力为PN的物体，m向上的加速度为a2则a1 a2 注意： F＝ma关系中的m为系统的合质量． 二、突变类问题（力的瞬时性） （1）物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之前或之后的力无关，不等于零的合外力作用的物体上，物体立即产生加速度；若合外力的大小或方向改变，加速度的大小或方向也立即（同时）改变；若合外力变为零，加速度也立即变为零。a可突变，x、v不能突变。 （2）中学物理中的“绳”和“线”，是理想化模型，具有如下几个特性： A．轻：即绳（或线）的质量和重力均可视为等于零，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张力大小相等。 B．软：即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能变曲），绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向。 C．不可伸长：即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变，即绳子中的张力可以突变。 （3）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性： A．轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为等于零，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。 B．弹簧既能承受拉力，也能承受压力（沿着弹簧的轴线），橡皮绳只能承受拉力。不能承受压力。 C、由于弹簧和橡皮绳受力时，要发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。 （4）做变加速度运动的物体，加速度时刻在变化（大小变化或方向变化或大小、方向都变化）叫瞬时加速度，由牛顿第二定律知，加速度是由合外力决定的，即有什么样的合外力就有什么样的加速度相对应，当合外力恒定时，加速度也恒