大学物理牛顿运动定律应用

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质点动力学动力学是在运动学的基础上，进一 步研究物体的运动和产生这种运动 的原因。

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第 二 章牛顿运动定律是质点动力学的基本定律。

2-1 牛顿运动定律一、牛顿运动定律的基本内容 1、运动三定律： 第一定律： 任何物体都保持静止或匀速直线运动 状态，直到其它物体作用在它上面的力迫 使它改变这种状态为止。

力是改变物体运动状态的原因。

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第二定律： 物体受到外力作用时，其加速度大小 与合外力成正比，与质量成反比；方向与 合外力同向。

第三定律：

F Fi mai

如果物体 A以力 F作用于物体 B,则物 体 B也必定同时以一力 F’作用于 物体 A。 两个物体间的作用力和反作用力，大小相等、 方向相反、在同一直线上。

F F'

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2、基本概念 (1)惯性；物体不受力时保持静止或匀速 直线运动状态的特性，是物体的基本属性。 (2)质量：描述物体惯性的物理量，是物 体惯性大小的量度。 (3)力：描述物体间相互作用的物理量。 力的效果是使物体产生加速度或发生形变。 力有施、受者，要判清施力者和受力者。 力是矢量，它有大小、方向、作用点三要 素。

第2章 牛顿运动定律及其应用 习题解答

1．质量为10kg的质点在xOy平面内运动，其运动规律为:

x?5con4t?3(m),y?5sin4t?5(m).求t时刻质点所受的力．

解:本题属于第一类问题

x?5con4t?3dxvx???20sin4t

dtdvax?x??80cos4tdty?5sin4t?5vy?20cos4t ay??80sin4tFx?max??800cos4t(N)Fy?may??800sin4t(N) F?(Fx?Fy)?800(N)2．质量为m的质点沿x轴正向运动，设质点通过坐标x位置时其速率为kx（k为比例系数），求： （1）此时作用于质点的力；

（2）质点由x?x1处出发，运动到x?x2处所需要的时间。 解:(1) F?m12dvdx?mk?mk2x(N) dtdtx22dx11x2?lnx?ln ?kxkkx1x1x1dx?t? (2) v?kx?dtx3．质量为m的质点在合力F?F0?kt(N)（F0,k均为常量）的作用下作直线运动，求： （1）质点的加速度；

（2）质点的速度和位置（设质点开始静止于坐标原点处）. 解:由牛顿第二运动定律

F?ktdv?F0?kt?a?0(ms?2)dtm12F

年级 课程标题 一校

高一 黄楠 学科 二校 物理 张琦锋 编稿老师 审核 张晓春 薛海燕 牛顿运动定律的应用——超重和失重；临界问题 一、考点突破 高考对超重和失重部分，考查的热点是产生超重和失重的条件的应用，多以选择题的形式出现。从历年考题来看，应用超重和失重规律解决竖直方向上的动力学问题是计算题考查的重点之一，可以和图象问题相结合，通过识图总结出相应的物理规律和条件，进而应用牛顿运动定律解题。 临界问题是物理学中难度较大的一类问题，在分析此类问题的过程中，要抓住物体的运动过程进行分析，找出临界条件，这也是高考计算题经常考查的地方。 二、重难点提示 重点： 1. 知道什么是超重和失重；知道产生超重和失重的条件，并会应用这些条件进行判断。 2. 分析、解决有关超重和失重的问题。 3. 求解简单的临界问题。 难点： 1. 通过条件判断超重和失重现象。 2. 超重、失重问题和临界问题的分析方法及解题思路的归纳。 1. 超重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 大于 物体所受重力的情况称为超重现象。 产生超重现象的条件是物体具有 竖直向上 的加速度，与物体运动速度的大小和方向无关。 产生超重现象的原因：当物体具

丰顺县球山中学高三复习（高一部分）

三、牛顿运动定律的应用

要点归纳

(一)深刻理解牛顿第一、第三定律 1．牛顿第一定律(惯性定律)

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． (1)理解要点

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：力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因．

③牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例．牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系．

(2)惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性． ①惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动状态无关． ②质量是物体惯性大小的量度． 2．牛顿第三定律

(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，可用公式表示为F＝－F′．

(2)作用力与反作用力一定是同种性质的力，作用效果不能抵消．

(3)牛顿第三定律的应用非常广泛，凡是涉及两个或两个以上物体的物理情境、过程的解答，往往都需要应用这一定律．

(二)牛顿第二定律 1．定律内容

物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比，跟

牛顿运动定律的应用(二)

专题4 牛顿运动定律的应用(二) 导学目标 1.掌握动力学中的图象问题的分析方法.2.掌握整体法与隔离法在连接问题中的应用方法．

考点一 动力学中的图象问题 考点解读

在牛顿运动定律中有这样一类问题：题目告诉的已知条件是物体在一过程中所受的某个力随时间的变化图线，要求分析物体的运动情况；或者已知物体在一过程中速度、加速度随时间的变化图线，要求分析物体的受力情况，我们把这两种问题称为牛顿运动定律中的图象问题．这类问题的实质仍然是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能． 典例剖析

例1 如图1甲所示，水平地面上轻弹簧左端固定，右端通过滑块压缩0.4 m锁定．t＝0时解除锁定释放滑块．计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度图象如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t＝0时的速度图线的切线，已知滑块质量m＝2.0 kg，取g＝10 m/s2.求：

图1

(1)滑块与地面间的动摩擦因数；

(2)弹簧的劲度系数．

方法突破 数图结合解决物理问题

物理公式与物理图象的结合是中学物理的重要题型，也是近年高考的热点，特别是v－t图象在考题中出现率极高．对于已知图象

牛顿运动定律的应用 (12)

1． 一质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中克服阻力做的功为( ) A．mgR/4 B．mgR/3 C．mgR/2 D．mgR

2． 当物体受到一个方向与运动方向相同、而大小越来越小的力作用时，物体的运动情况是（？ ）

A．加速度越来越小，速度越来越小 B．加速度越来越小，速度越来越大 C．当力减小到零时，加速度为零 D．当力减小到零时，速度最小

3． 两个温度不同的物体相接触，热平衡后，它们具有的相同物理量是（ ） A．内能 B．分子平均动能 C．分子势能 D．热量

4． 一个运动员在百米赛跑中，测得他在5 s时的速度是10.4 m/s，10 s末到达终点时的速度为10.2 m/s，则运动员在全程内的平均速度大小为（ ） A．10.4 m/s B．10.3 m/s C．10.2

。 。 。 。 。 。 内部文件，版权追溯 内部文件，版权追溯 牛顿运动定律的应用 (10)

1． 一个物体质量为2千克，在几个力作用下处于静止状态，现把一个大小为10牛的力撤去，其他力保持不变，则该物体将 (？ )

2

A．沿该力的方向开始做匀加速运动，加速度的大小是5米／秒；

2

B．沿该力的相反方向做匀加速运动，加速度的大小是5米／秒； C．沿该力的方向做匀速直线运动；

D．由于惯性，物体仍保持原来的静止状态不变．

2． 下列现象中能直接由牛顿第一定律解释的是( )

A．竖直上升的气球上掉下的物体，仍能继续上升一定高度后才竖直下落 B．水平匀速飞行的飞机上释放的物体，从飞机上看是做自由落体运动 C．水平公路上运动的卡车，速度逐渐减小直至停止 D．用力将完好的鸡蛋敲碎

3． 2008年9月25日,“神舟七号”载人飞船成功发射,设近地加速时,飞船以5g的加速度匀加速上升,g为重力加速度.则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为( ) A.6mg B.5mg C.4mg D.1mg

4． 小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速运动，第一次小孩单独从滑梯上滑下，加速度为a1，第二次小孩抱上一只小狗后

侯玉雷

牛顿运动定律应用 图像问题

1 图像分析：看坐标轴 特殊点 图线 面积 斜率

2 若已知v-t图像，则利用图像确定不同阶段的a v t.然后由牛顿定律求解相关问题

3 若已知 f-t图像，则利用图像确定不同时段的受力，然后由牛顿定律求出加速度再由运动定律求解相关问题

1一物体静止在光滑水平面上，同时受到两个方向相反的水平拉力F1、F2的作用，Fl、F2随位移变化，如

图所示．则物体的动能将（ ）

A．一直变大，至20m时达最大 B．一直变小，至20m时达最小 C．先变大至10m时最大，再变小 D．先变小至10m时最小，再变大 C

2某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力）四个选

项中正确的是（ ）

B

3如图所示，表示某物体所受的合力随时间变化的关系图象，设物体的初速度为零，则下列

说法中正确的是（ ）

A．物体时而向前运动，时而向后运动，2s末在初始位置的前边 B．物体时而向前运动，时而向后运动，2s末在初始位置处 C．物体一直向前运动，2s末物体的速度为零

D．若物体在第1s内的位移为L，则在前4s内的位移为4L CD

42008北京奥运会取得了举世瞩目的成功，某运动员

牛顿运动定律的应用(二)

专题4 牛顿运动定律的应用(二) 导学目标 1.掌握动力学中的图象问题的分析方法.2.掌握整体法与隔离法在连接问题中的应用方法．

考点一 动力学中的图象问题 考点解读

在牛顿运动定律中有这样一类问题：题目告诉的已知条件是物体在一过程中所受的某个力随时间的变化图线，要求分析物体的运动情况；或者已知物体在一过程中速度、加速度随时间的变化图线，要求分析物体的受力情况，我们把这两种问题称为牛顿运动定律中的图象问题．这类问题的实质仍然是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能． 典例剖析

例1 如图1甲所示，水平地面上轻弹簧左端固定，右端通过滑块压缩0.4 m锁定．t＝0时解除锁定释放滑块．计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度图象如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t＝0时的速度图线的切线，已知滑块质量m＝2.0 kg，取g＝10 m/s2.求：

图1

(1)滑块与地面间的动摩擦因数；

(2)弹簧的劲度系数．

方法突破 数图结合解决物理问题

物理公式与物理图象的结合是中学物理的重要题型，也是近年高考的热点，特别是v－t图象在考题中出现率极高．对于已知图象

（物理）物理牛顿运动定律的应用提高训练及解析

一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用

1．如图所示，水平面与倾角θ＝37°的斜面在B 处平滑相连，水平面上A 、B 两点间距离s 0＝8 m ．质量m ＝1 kg 的物体（可视为质点）在F ＝6.5 N 的水平拉力作用下由A 点从静止开始运动，到达B 点时立即撤去F ，物体将沿粗糙斜面继续上滑（物体经过B 处时速率保持不变）．已知物体与水平面及斜面间的动摩擦因数μ均为0.25．（g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）求：

(1)物体在水平面上运动的加速度大小a 1；

(2)物体运动到B 处的速度大小v B ；

(3)物体在斜面上运动的时间t ．

【答案】（1）4m/s 2 （2）8m/s （3）2.4s

【解析】

【分析】

（1）在水平面上，根据牛顿第二定律求出加速度；（2）根据速度位移公式求出B 点的速度；（3）物体在斜面上先向上减速，再反向加速度，求出这两段的时间，即为物体在斜面上的总时间．

【详解】

（1）在水平面上，根据牛顿第二定律得：1F mg ma μ-=

代及数据解得：214/a m s =

（2）根据运动学公式：2102B v a s =

代入数据解得：8