物理讲义——牛顿运动定律及应用(上)脱滑及系统处理
牛顿运动定律的应用ppt课件
问题
牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况
与受力情况联系起来。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的
应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例。
从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，
再通过运动学的规律确定物体的运动情况。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第
角坐标系，滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。
1 2
根据匀变速直线运动规律，有 x v0t at
2
其中 v0＝ 2 m/s，t＝5s，x＝60 m，则有
2( x v0t )
2
a
4
m
/
s
t2
根据牛顿第二定律，有
y 方向
FN－mgcosθ ＝ 0
x方向
mgsinθ－Ff ＝ma
从运动情况确定受力
外力；
律的应用
从运动情况确
定受力
④ 选取正方向，由牛顿第二定
律、运动学公式列方程求解。
谢谢观看
A．物体经10 s速度减为零
B．物体经2 s速度减为零
C．物体的速度减为零后将保持静止
D．物体的速度减为零后将向右运动
课堂小练
2．如图所示，质量为m＝3 kg的木块放在倾角θ＝30°的足够长的固定斜面
上，木块可以沿斜面匀速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由
静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s时间木块沿斜面上滑4 m的距离，
得
FN ＝ mgcosθ
Ff ＝m（g sin θ－a）
其中，m ＝ 75 kg，θ ＝ 30°，则有
Ff＝75 N，FN＝650 N
物理讲义——牛顿运动定律及应用(上)脱滑及系统处理
第六讲：牛顿运动定律及应用（上）----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------一、整体法和隔离法【例1】 如图所示，B 物块放在A 物块上面一起以加速度a=2m/s 2沿斜面向上滑动．已知A 物块质量 M=10kg ，B 物块质量为m=5kg ，斜面倾角θ=37°．问 (1)B 物体所受的摩擦力多大？ (2)B 物块对A 物块的压力多大？【例2】如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动，（不计其它外力及空气阻力），则其中一个质量为m 的土豆A 受其它土豆对它的总作用力大小应是( )A ．mgB ．μmgC ．mg1+μ D ．mg 1μ-二、瞬时类问题【例3】（湖北省八校2008届第一次联考）如图七所示，竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着质量为2kg 的物体A ，处于静止状态。
若将一个质量为3kg 的物体B 竖直向下轻放在A 上的一瞬间，则A 对B 的压力大小为(取g=10m/s 2)( )A ．30NB ．0C ．15ND ．12NvA三、脱滑类问题【例4】如图所示，质量分别为15kg 和5kg 的长方形物体A 和B 静止叠放在水平桌面上。
A 与桌面以及A 、B 间动摩擦因数分别为μ1=0.1和μ2=0。
6，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
问：（1）水平作用力F 作用在B 上至少多大时，A 、B 之间能发生相对滑动？ （2）当F=30N 或40N 时，A 、B 加速度分别各为多少？四、系统的牛顿第二定律【例5】如图所示，有一只质量为m 的猫，竖直跳上一根用细绳悬挂起来的质量为M 的长木柱上。
当它跳上木柱后，细绳断裂，此时猫要与地面保持不变的高度，在此过程中，木柱对地的加速度大小为______________。
物理学中的牛顿运动定律解释及应用示例
物理学中的牛顿运动定律解释及应用示例牛顿运动定律是物理学中最基本的定律之一，它描述了物体在受到力的作用下的运动规律。
在本文中，我们将探讨牛顿运动定律的解释及其在现实生活中的应用示例。
首先，让我们回顾一下牛顿运动定律的三个基本原理。
第一定律，也被称为惯性定律，指出物体在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动。
这意味着物体的运动状态不会自发地改变，除非有外力作用于其上。
第二定律是牛顿运动定律中最为重要的定律，它描述了物体在受到力的作用下的加速度。
牛顿的第二定律可以用数学公式F=ma来表示，其中F代表物体所受的力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
这个公式说明了力和加速度之间的关系，即物体所受的力越大，其加速度也越大。
第三定律是牛顿运动定律中最为有趣的定律，它表明对于每一个作用力都存在一个相等大小但方向相反的反作用力。
简而言之，这意味着每一个作用力都会引起物体对作用力的反向作用。
例如，当我们站在地面上时，我们对地面施加了一个向下的力，而地面对我们也会施加一个向上的力，这就是牛顿第三定律的体现。
牛顿运动定律的应用非常广泛，下面我们将通过几个具体的示例来说明。
首先，我们来看一个常见的应用示例：汽车的加速。
当我们踩下油门时，引擎会施加一个向前的力，推动汽车向前加速。
根据牛顿第二定律，汽车的加速度取决于所受的推力和汽车的质量。
如果我们增加了引擎的功率，汽车将加速得更快；而如果汽车的质量增加，加速度将减小。
另一个应用示例是弹射器的原理。
弹射器是一种用来发射物体的装置，比如弓箭或者弹弓。
当我们拉紧弓弦或者拉动弹弓时，我们施加了一个力来储存能量。
当我们松开弓弦或者弹弓时，储存的能量转化为物体的动能，使其飞出。
这个过程可以通过牛顿第二定律来解释，拉紧弓弦或者拉动弹弓时施加的力会导致物体加速，从而飞出。
最后一个示例是摩擦力的作用。
当我们在桌子上推动一个物体时，我们需要克服摩擦力。
摩擦力是由物体之间的接触面产生的力，它的大小取决于物体之间的粗糙程度和压力。
牛顿运动定律的应用ppt课件
2L
a
2L
g cos g sin
【讨论2】若传送带“刚够长”(物体到B时，速度刚好等于传送带的速度)
f Gx
由a
g cos g sin
m
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
2L
得： t
v0
【讨论3】若传送带“足够长”(物体到B前,速度等于传送带的速度，之后由于受
在接下来的0.5 s物块与长木板相对静止，一起做加速运动且加速度为
a＝
+
＝0.8
m/s2
， 这0.5 s内的位移为x2＝vt′＋
通过的总位移x＝x1＋x2＝2.1 m。
1
at′2＝1.1
2
m
动摩擦因数为μ，且μ≥tanθ，求物体从A运动到B需要的时间。
【讨论1】若传送带“不够长”(物体到达B时，速度仍小于传送带的速度)
对物体受力分析如图，则由牛顿第二定律可求出物块的加速度：
f Gx
a
g cos g sin
m
物体从A运动到B一直做匀加速，故：
1 2
L at
2
得： t
加一水平恒定推力F＝8 N，当长木板向右运动的速度达到1.5 m/s 时，在长木板前
端轻轻地放上一个大小不计、质量为m＝2 kg的小物块，物块与长木板间的动摩
擦因数μ＝0.2，长木板足够长。(g取10 m/s2)
(1)小物块放在长木板上后，小物块及长木板的加速度各为多大？
(2)经多长时间两者达到相同的速度？
体列方程求解的方法。
(2)隔离法：当求系统内物体间相互作用的内力时，常
把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，
大学物理——牛顿运动定律及其应用
mg
F Fi 0
a' 0
引入惯性离心力后，在非惯性系 中，牛顿第二定律形式上成立
例 水桶以匀角速度 旋转，求水面的形状。 解：水面旋转参考系是非惯性系。 取水面质元 m，在非惯性系内质元 “静止”，惯性力 F惯 = m2 x， 在切线方向
mg sin q m 2 x cos q 0 2 dy tgq x dx g 2 y x 积分 dy xdx y0 0 g
分析物体受力
其中 m aM 就是惯性力. 而 mg 和 N 是真实力.
列方程:
沿斜面方向: mgsin+maMcos=ma'
垂直于斜面方向:
分析M(相对惯性系): 由此解得相对加速度
N-mgcos+maMsin=0
N sin=M aM 水平方向
a'=(m+M)sing / (M+msin2)
m sin 2q a0 g 2 2( M m sin q )
( M m ) sin2 q M sin 2q g ax g ay 2 2 M m sin q 2( M m sin q )
a
( M m ) sin2 q M sin 2q gi gj 2 2 2( M m sin q ) ( M m sin q )
fk1
N1 v 1 N2
(1) 滑动摩擦力 f k k N
(2) 静摩擦力
f s max s N
F fs
v2
F fk 2
五 基本的自然力
四种基本相互作用：
1. 引力相互作用 2. 电磁相互作用 3. 强相互作用 4. 弱相互作用
《牛顿运动定律的应用》 讲义
《牛顿运动定律的应用》讲义一、牛顿运动定律的概述牛顿运动定律是经典力学的基础，由艾萨克·牛顿在 17 世纪提出。
它包括三条定律，分别是牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
牛顿第一定律，也被称为惯性定律，其内容是：任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
这一定律揭示了物体具有惯性，即保持原有运动状态的特性。
牛顿第二定律描述了物体的加速度与作用在它上面的力以及物体的质量之间的关系。
其表达式为 F ＝ ma，其中 F 表示合力，m 是物体的质量，a 是加速度。
这一定律表明，力是改变物体运动状态的原因，而且力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小。
牛顿第三定律指出：相互作用的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，且作用在同一条直线上。
二、牛顿运动定律在日常生活中的应用（一）行走与跑步当我们行走或跑步时，脚向后蹬地，地面会给我们一个向前的反作用力，正是这个力推动我们前进。
根据牛顿第三定律，我们施加给地面的力和地面给我们的反作用力大小相等、方向相反。
而我们能够加速、减速或改变方向，是因为我们通过肌肉的力量改变了施加在地面上的力的大小和方向，从而改变了地面给我们的反作用力，进而改变了我们的运动状态，这也体现了牛顿第二定律。
（二）车辆的启动与制动汽车的启动是一个典型的牛顿第二定律的应用。
发动机提供的牵引力使得汽车产生向前的加速度，从而使汽车从静止开始加速运动。
而在制动时，刹车系统施加一个阻力，产生一个向后的加速度，使汽车逐渐减速直至停止。
（三）体育运动在体育运动中，牛顿运动定律也无处不在。
例如，篮球运动员投篮时，手臂对篮球施加一个力，根据牛顿第二定律，篮球获得一个加速度飞出去。
而在足球比赛中，运动员踢球的力量越大，球获得的加速度就越大，飞行的速度和距离也就越远。
（四）电梯的运行当我们乘坐电梯时，如果电梯向上加速运动，我们会感觉到身体变重，这是因为电梯对我们的支持力大于我们的重力。
牛顿运动定律的应用(经典课件)
核心：牛顿第二定律 F=ma
# 把物体的受力和物体的运动情况有机 地结合起来了
# 因此它就成了联系力和运动的纽带
力
F＝ma 运动
# 综合运用牛顿定律就可以来解决一些生活 中的实际问题。
解 题 一般步骤： 步 （1）确定研究对象； 骤 （2）进行受力及状态分析；
（3）取正方向，求合力，列方程；
（4）统一单位，解方程；
分析： 本题是一道已知力求运动的题目。
思路： 解题的关键求出加速度a
运动公式
受力分析
求合力F合
加速度a
物体的运动
牛顿第二定律
解题思路：
受力分析
求合力F合
运动公式
加速度a
物体的运动
牛顿第二定律
解：受力分析如右图所示 F合=F- f = 800—300=500N
m=1吨=1000kg
F=800N
a=F合 m = 500/1000 = 0.5 m/s2
体的受力情况：F合＝G2－f，得： f＝G2－F合 ＝mg·sin30°－ma ＝75×10× sin30°－75 ×4 ＝75N
答：物体受到的阻力为75N。
总结：已知物体的运动情况，求物体的受力
• 通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体 的运动情况，求物体的受力情况，一般思路为：
运动情况 （v，s，t） 运动学公式
公式：vt＝v0＋at
x＝v0t＋1/2at2
因为v0＝0，所以
vt＝a t
x＝1/2at2
只要加速度a 知道了，问题将迎刃而解。
问题的关键就是要找到加速度 a
总结：已知物体的受力情况，求物体的运动
• 通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体 的受力情况，求物体的运动情况，一般思路为：
高中物理第三章牛顿运动定律第5节牛顿运动定律的应用课件教科必修1
[要点提炼]
1．当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，
要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，
本
学 案
找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程．联系点：
栏 目
前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位
开
关
移关系等．
2．注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也
会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，
学
案 栏
的思路是：根据物体的运动情况，利用_运__动__学__公__式____求出
目 开
加速度，再根据_牛__顿__第__二__定__律____就可以确定物体所受的力，
关
从而求得未知的力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、
劲度系数、力的角度等．
知识·储备区
本 学
4．分析和解决这类问题的关键
案 栏
对物体进行正确的受力分多动力学问题，特别是多过程问题，是先分析合外力列
关
(2)位移公式x＝___v_0t_＋__12_a_t_2 ___，(3)速度位移公式v2t －
v20＝_2_a_x__，(4)平均速度公式 v ＝v2t ＝__v_0_＋2__v_t__.
知识·储备区
3．动力学两类基本问题
本
(1)第一类基本问题
学
案
已知物体的受力情况，求解物体的__运__动__情__况__．求
(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？
(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？
学习·探究区
本 解析 (1)h＝4.0 m，L＝5.0 m，t＝2.0 s.
学 案 栏
设斜面倾角为 θ，则 sin θ＝Lh.
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第六讲：牛顿运动定律及应用（上）
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一、整体法和隔离法
【例1】 如图所示，B 物块放在A 物块上面一起以加速度a=2m/s 2
沿斜面向上滑动．已知A 物块质量 M=10kg ，B 物块质量为m=5kg ，斜面倾角θ=37°．问 (1)B 物体所受的摩擦力多大？ (2)B 物块对A 物块的压力多大？
【例2】如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动，（不计其它外力及空气阻力），则其中一个质量为m 的土豆A 受其它土豆对它的总作用力大小应是( )
A ．mg
B ．μmg
C ．mg
1+μ D ．mg 1μ-
二、瞬时类问题
【例3】（湖北省八校2008届第一次联考）如图七所示，竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着质量为2kg 的物体A ，处于静止状态。
若将一个质量为3kg 的物体B 竖直向下轻放在A 上的一瞬间，则A 对B 的压力大小为(取g=10m/s 2)( )
A ．30N
B ．0
C ．15N
D ．12N
v
A
三、脱滑类问题
【例4】如图所示，质量分别为15kg 和5kg 的长方形物体A 和B 静止叠放在水平桌面上。
A 与桌面以及A 、B 间动摩擦因数分别为μ1=0.1和μ2=0。
6，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
问：
（1）水平作用力F 作用在B 上至少多大时，A 、B 之间能发生相对滑动？ （2）当F=30N 或40N 时，A 、B 加速度分别各为多少？
四、系统的牛顿第二定律
【例5】如图所示，有一只质量为m 的猫，竖直跳上一根用细绳悬挂起来的质量为M 的长木柱上。
当它跳上木柱后，细绳断裂，此时猫要与地面保持不变的高度，在此过程中，木柱对地的加速度大小为______________。
【例6】如图所示，质量为M 的平板小车放在倾角为θ的光滑斜面上（斜面固定），一质量为m 的人在车上沿平板向下运动时，车恰好静止，求人的加速度
【例7】如图所示，在托盘测力计放一个重力为5N 的斜木块，斜木块的斜面倾角为37°现将一个重力为5N 的小铁块无摩擦地从斜面上滑下，在小铁块下滑的过程中，测力计的示数为（取g=10m/s 2）（
）
A ．8.2N
B ．7N
C ．7.4N
D ．10N
【例8】（2003年辽宁）如图1所示，质量为M 的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角为α和β。
a 、b 为两个位于斜面上的质量均为m 的小木块，已知所有的接触面都是光滑的，现发现a 、b 沿斜面下滑，而楔形木块不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于（ ）
A ．Mg mg +
B ．2Mg mg +
C ．(sin sin )Mg mg αβ++
D ．(cos cos )Mg mg αβ++
【例9】如图所示，质量为M 的劈块，其左右劈面的倾角分别为θ1=30°θ2=45°，质量分别为m 1=3kg 和m 2=2.0kg 的两物块，同时分别从左右劈面的顶端从静止开始下滑，劈块始终与水平面保持相对静止，各相互接触面之间的动摩擦因数均为μ=0.20，求两物块下滑过程中(m 1和m 2均未达到底端)劈块受到地面的摩擦力。
（g=10m/s 2
）
参考答案
1. （1）f=8N ；（2）N=56N
解析：以B 为研究对象，其受力情况如图3-2所示，则根据牛顿第二定律： f B =ma x ① N'B -mg=ma y ② a x =acosθ ③ a y =asinθ ④ 由③、④式得
a x =2×cos37°=2×0.8=1.6(m ／s 2
) a y =2×sin37°=2×0.6=1.2(m ／s 2)
将a x 、a y 值代入①、②式得f B =5×1.6=8(N) N B =N'B =5×10+5×1.2=56(N) 2. C 3. D
4. （1）F=33.3N 。
（2）当F=30N ，a A =a B =0.5m/s 2 当F= 40N 时， a A =3
2
m/s 2，a B =2m/s 2。
5.
g M
m
M + 6. 以人、车整体为研究对象，根据系统牛顿运动定律求解。
由系统牛顿第二定律得：
(M+m)gsinθ=ma 解得人的加速度为a=
θsin )
(g m
m M + 7. A 8. A
解析：取a 为研究对象，受到重力和支持力的作用，则加速度沿斜面向下，设大小为1a ，由牛顿第二定律得
1sin mg ma α= ⇒ 1s i n a g α=
同理，b 的加速度也沿斜面向下，大小为
2sin a g β=。
将1a 和2a 沿水平方向和竖直方向进行分解，a 、b 竖直方向的分加速度分别为
2212sin sin y y a g a g αβ==
再取a 、b 和楔形木块的组成的整体作为研究对象，仅在竖直方向受到重力和桌面支持力
N F ，由牛顿第二定律得
22(2)sin sin N M m g F mg mg αβ+-=+
又o 90αβ+=，所以sin cos αβ= 则(2)N M m g F mg +-=
⇒ N F Mg mg =+
9. 解析：取向左为正
098
.2cos )cos sin (cos )cos sin (22221111-=---=θμθθθμθθg g m g g m f 说明方向向右。