牛頓運動定律的應(yīng)用

牛頓運動定律的應(yīng)用2019年9月牛頓第一定律牛頓第二定律a=F/m或F=ma牛頓第三定律F=－F＇牛頓運動定律指出了物體具有慣性。揭示了運動和力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因定量地描述運動和力的關(guān)系——數(shù)值關(guān)系、方向關(guān)系和瞬時關(guān)系，指出：力與加速度（運動）的關(guān)系揭示力作用的相互性和對等性。指出：力是物體對物體的作用牛頓運動定律知識結(jié)構(gòu)（1）因果關(guān)系：力是產(chǎn)生加速度的原因。（2）矢量性:加速度的方向與合外力的方向總保持一致。（3）獨立性:物體受幾個力的作用，每一個力對應(yīng)著一個加速度，與其它作用力無關(guān)。（4）瞬時性:力和加速度同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失。（5）統(tǒng)一性：公式F=ma中的合力F,質(zhì)量m,加速度a,都必須對應(yīng)于同一研究對象。對牛頓第二定律的理解：例１：Ｐ４２頁1.(多選)如圖所示，質(zhì)量為20kg的吊經(jīng)籃P通過細繩懸掛在天花板上，物塊A、B、C的質(zhì)量均為5kg，B、C疊放在一起，物塊B固定在彈簧上端，彈簧下端與A物塊相連，三物塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)。彈簧的勁度系數(shù)為20N/cm，若不計彈簧質(zhì)量，且彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則下列說法正確的是()A.靜止時，A物塊受到彈簧的壓力為150NB.剪斷細繩瞬間，B物塊處于超重狀態(tài)C.剪斷細繩瞬間，C物塊處于平衡狀態(tài)D.剪斷細繩瞬間，吊籃P的加速度大小為14m/s2P例２：Ｐ４２頁3.如圖所示，質(zhì)量m=2kg的物體與水平輕彈簧相連，物塊在與水平方向成θ=45°角的拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時水平面對物體的彈力恰好為零。已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.3，取g=10m/s2。下列說法正確的是A.此時輕彈簧的彈力大小為20NB.當(dāng)撤去拉力F的瞬間，物塊的加速度大小為10m/s2，方向向左C.若剪斷彈簧后，則剪斷的瞬間物塊的加速度大小為10m/s2，方向向右D.若剪斷彈簧后，則物塊在水平面上做加速度為7m/s2的勻加速直線運動瞬時突變問題：彈簧、橡皮繩等明顯形變的彈力變化需要過程來改變形變量，不可以瞬時突變(剪斷的情況除外)；繩、桿的力或地面的支持力等微小形變的力可以突變；摩擦力與支持力有關(guān)，可能隨支持力的變化而變化。解題思路：對物體受力分析，應(yīng)用整體法、隔離法，選好研究對象，再列牛頓第二定律方程求解。注意點：１.選為整體的條件是物體的加速度相等。如彈簧兩邊物體除非達到穩(wěn)定狀態(tài)（速度、加速度相等），否則一般情況兩個物體的加速度不相等，不可選為整體。２.列牛頓第二定律方程時合力F,質(zhì)量m,加速度a,必須對應(yīng)于同一研究對象。傳送帶中摩擦力的瞬時突變問題：摩擦力是被動力，是由于物體有相對運動（趨勢）而產(chǎn)生，在傳送帶問題中，通常物體運動速度變化會引起相對運動（趨勢）的變化，此類問題中，正確分析摩擦力是解題的關(guān)鍵。v1v2如圖，v1>v2傳送帶動摩擦因數(shù)為μ且足夠長，試分析物體在傳送帶上運動的過程中的摩擦力并畫出v-t圖像。水平傳送帶，當(dāng)達到v相等的瞬間，沒有相對運動（趨勢），摩擦力突變?yōu)榱?。?：8.如圖所示，足夠長的傾斜傳送帶以v＝2.4m/s的速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶與水平面的夾角θ＝37°，某時刻同時將A、B物塊(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶上，已知A、B兩物塊釋放時間距為0.042m，與傳送帶間的動摩擦因數(shù)分別為μA＝0.75、μB＝0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取sin370＝0.6，cos370＝0.8，重力加速度g＝10m/s2，則下列說法中正確的是A.物塊B先做勻加速直線運動，后與傳送帶保持相對靜止BB.物塊B最終一定追上物塊AAC.在t＝0.24s時，A、B物塊速度大小相等D.在t＝5.4s前，A、B兩物塊之間的距離先增大后不變θvv把上題簡化如圖，討論μ取不同值時，物體無初速放上傳送帶后的摩擦力并畫出v-t圖像。θμ＞tanθμ<tanθμ＝tanθ解析：相對滑動的條件：接觸處的靜摩擦力達到最大靜摩擦力。所以分析摩擦力特別是摩擦力的瞬時變化是關(guān)鍵。判斷方法：如外力大于或等于最大靜摩擦力，則繼續(xù)加速。實際摩擦力為滑動摩擦力。如外力小于最大靜摩擦力，則不再加速。實際摩擦力為靜摩擦力且不是最大值。2.速度相等時，使物體加速的外力是否大于最大靜摩擦力。1.速度不相等時，物體間有動摩擦力，其方向與相對運動（趨勢）方向相反。例4創(chuàng)新題：傳送帶以恒定速率v＝4m/s順時針運行，其與水平面的夾角θ=37°?，F(xiàn)將質(zhì)量m＝1kg的小物塊輕放在其底端(小物塊可看成質(zhì)點)，平臺上的人通過一根輕繩用恒力F＝10N拉小物塊，經(jīng)過t＝1s的時間物塊被拉到離地一定高度的平臺上，如圖所示。已知小物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2，已知sin370＝0.6，cos370＝0.8。(1)求平臺離地的高度。(2)若在小物塊與傳送帶速度相等的瞬間撤去恒力F，則小物塊還需多少時間才能脫離傳送帶?1.解動力學(xué)問題，正確的受力分析是關(guān)鍵。2.力的瞬時變化問題，通常有以下結(jié)論：①彈簧、橡皮繩等明顯形變的彈力不可以瞬時突變；