高中物理知識(shí)點(diǎn):牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用:

1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律
牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(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。
牛頓第二定律:物體的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同,表達(dá)式F=ma。
牛頓第三定律:兩個(gè)物體間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上。
2、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟
①認(rèn)真分析題意,明確已知條件和所求量;
②選取研究對(duì)象,所選取的研究對(duì)象可以是一個(gè)物體,也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng),同一題,根據(jù)題意和解題需要也可先后選取不同的研究對(duì)象;
③分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況;
④當(dāng)研究對(duì)對(duì)象所受的外力不在一條直線上時(shí);如果物體只受兩個(gè)力,可以用平行四力形定則求其合力;如果物體受力較多,一般把它們正交分解到兩個(gè)方向上,分別求合力;如果物體做直線運(yùn)動(dòng),一般把各個(gè)力分解到沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直運(yùn)動(dòng)方向上;
⑤根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程,物體所受外力,加速度、速度等都可以根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負(fù)值代公式,按代數(shù)和進(jìn)行運(yùn)算;
⑥求解方程,檢驗(yàn)結(jié)果,必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。

牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決常見(jiàn)問(wèn)題:

Ⅰ、動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題:已知力求運(yùn)動(dòng),已知運(yùn)動(dòng)求力
①根據(jù)物體的受力情況,可由牛頓第二定律求出物體的加速度,再通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況;根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況,可由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度,再通過(guò)牛頓第二定律確定物體所受的外力。
②分析這兩類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是抓住受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁——加速度。
③求解這兩類(lèi)問(wèn)題的思路,可由下面的框圖來(lái)表示。

Ⅱ、超重和失重
物體有向上的加速度(向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)或向下減速運(yùn)動(dòng))稱(chēng)物體處于超重,處于超重的物體對(duì)支持面的壓力FN(或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w的重力mg,即FN=mg+ma;物體有向下的加速度(向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng))稱(chēng)物體處于失重,處于失重的物體對(duì)支持面的壓力FN(或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力mg,即FN=mg-ma。
Ⅲ、連接體問(wèn)題
連接體:當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體通過(guò)繩、桿、彈簧相連,或多個(gè)物體直接疊放在一起的系統(tǒng)。處理方法——整體法與隔離法:

當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相對(duì)同一參考系具有相同加速度時(shí),有些題目也可采用整體與隔離相結(jié)合的方法,一般步驟用整體法或隔離法求出加速度,然后用隔離法或整體法求出未知力。
Ⅳ、瞬時(shí)加速度問(wèn)題
①兩種基本模型
剛性繩模型(細(xì)鋼絲、細(xì)線等):認(rèn)為是一種不發(fā)生明顯形變即可產(chǎn)生彈力的物體,它的形變的發(fā)生和變化過(guò)程歷時(shí)極短,在物體受力情況改變(如某個(gè)力消失)的瞬間,其形變可隨之突變?yōu)槭芰η闆r改變后的狀態(tài)所要求的數(shù)值。
輕彈簧模型(輕彈簧、橡皮繩、彈性繩等):此種形變明顯,其形變發(fā)生改變需時(shí)間較長(zhǎng),在瞬時(shí)問(wèn)題中,其彈力的大小可看成是不變。
②解決此類(lèi)問(wèn)題的基本方法
a、分析原狀態(tài)(給定狀態(tài))下物體的受力情況,求出各力大。ㄈ粑矬w處于平衡狀態(tài),則利用平衡條件;若處于加速狀態(tài)則利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律);
b、分析當(dāng)狀態(tài)變化時(shí)(燒斷細(xì)線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個(gè)力等),哪些力變化,哪些力不變,哪些力消失(被剪斷的繩、彈簧中的彈力,發(fā)生在被撤去物接觸面上的彈力都立即消失);
c、求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力,利用牛頓第二定律,求出瞬時(shí)加速度。
Ⅴ、傳送帶問(wèn)題
分析物體在傳送帶上如何運(yùn)動(dòng)的方法
①分析物體在傳送帶上如何運(yùn)動(dòng)和其它情況下分析物體如何運(yùn)動(dòng)方法完全一樣,但是傳送帶上的物體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況也有它自己的特點(diǎn)。具體方法是:
a、分析物體的受力情況
在傳送帶上的物體主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。在受力分析時(shí),正確的理解物體相對(duì)于傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向,也就是弄清楚站在傳送帶上看物體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)是至關(guān)重要的!因?yàn)槭欠翊嬖谖矬w與傳送帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向決定著物體是否受到摩擦力和摩擦力的方向。
b、明確物體運(yùn)動(dòng)的初速度
分析傳送帶上物體的初速度時(shí),不但要分析物體對(duì)地的初速度的大小和方向,同時(shí)要重視分析物體相對(duì)于傳送帶的初速度的大小和方向,這樣才能明確物體受到摩擦力的方向和它對(duì)地的運(yùn)動(dòng)情況。
c、弄清速度方向和物體所受合力方向之間的關(guān)系
物體對(duì)地的初速度和合外力的方向相同時(shí),做加速運(yùn)動(dòng),相反時(shí)做減速運(yùn)動(dòng);同理,物體相對(duì)于傳送帶的初速度與合外力方向相同時(shí),相對(duì)做加速運(yùn)動(dòng),方向相反時(shí)做減速運(yùn)動(dòng)。
②常見(jiàn)的幾種初始情況和運(yùn)動(dòng)情況分析
a、物體對(duì)地初速度為零,傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)(也就是將物體由靜止放在運(yùn)動(dòng)的傳送帶上)
物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況如圖1所示:其中V是傳送帶的速度,V10是物體相對(duì)于傳送帶的初速度,f是物體受到的滑動(dòng)摩擦力,V20是物體對(duì)地運(yùn)動(dòng)初速度。(以下的說(shuō)明中個(gè)字母的意義與此相同)

物體必定在滑動(dòng)摩擦力的作用下相對(duì)于地做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。其加速度由牛頓第二定律,求得;
在一段時(shí)間內(nèi)物體的速度小于傳送帶的速度,物體則相對(duì)于傳送帶向后做減速運(yùn)動(dòng),如果傳送帶的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)的話,最終物體與傳送帶相對(duì)靜止,以傳送帶的速度V共同勻速運(yùn)動(dòng)。
b、物體對(duì)地初速度不為零其大小是V20,且與V的方向相同,傳送帶以速度V勻速運(yùn)動(dòng)(也就是物體沖到運(yùn)動(dòng)的傳送帶上)
若V20的方向與V的方向相同且V20小于V,則物體的受力情況如圖1所示完全相同,物體相對(duì)于地做初速度是V20的勻加速運(yùn)動(dòng),直至與傳送帶達(dá)到共同速度勻速運(yùn)動(dòng)。
若V20的方向與V的方向相同且V20大于V,則物體相對(duì)于傳送帶向前運(yùn)動(dòng),它受到的摩擦力方向向后,如圖2所示,摩擦力f的方向與初速度V20方向相反,物體相對(duì)于地做初速度是V20的勻減速運(yùn)動(dòng),一直減速至與傳送帶速度相同,之后以V勻速運(yùn)動(dòng)。

c、物體對(duì)地初速度V20,與V的方向相反
如圖3所示:物體先沿著V20的方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至對(duì)地的速度為零。然后物體反方向(也就是沿著傳送帶運(yùn)動(dòng)的方向)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
若V20小于V,物體再次回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度變?yōu)?V20,全過(guò)程物體受到的摩擦力大小和方向都沒(méi)有改變。
若V20大于V,物體在未回到出發(fā)點(diǎn)之前與傳送帶達(dá)到共同速度V勻速運(yùn)動(dòng)。

說(shuō)明:上述分析都是認(rèn)為傳送帶足夠長(zhǎng),若傳送帶不是足夠長(zhǎng)的話,在圖2和圖3中物體完全可能以不同的速度從右側(cè)離開(kāi)傳送帶,應(yīng)當(dāng)對(duì)題目的條件引起重視。
物體在傳送帶上相對(duì)于傳送帶運(yùn)動(dòng)距離的計(jì)算
①弄清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況,計(jì)算出在一段時(shí)間內(nèi)的位移X2。
②計(jì)算同一段時(shí)間內(nèi)傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的位移X1。
③兩個(gè)位移的矢量之△X=X2-X1就是物體相對(duì)于傳送帶的位移。
說(shuō)明:傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),物體相對(duì)于地的加速度和相對(duì)于傳送帶的加速度是相同的。
傳送帶系統(tǒng)功能關(guān)系以及能量轉(zhuǎn)化的計(jì)算
物體與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)時(shí)摩擦力的功
①滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做的功
由動(dòng)能定理,其中X2是物體對(duì)地的位移,滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體可能做正功,也可能做負(fù)功,物體的動(dòng)能可能增加也可能減少。
②滑動(dòng)摩擦力對(duì)傳送帶做的功
由功的概念得,也就是說(shuō)滑動(dòng)摩擦力對(duì)傳送帶可能做正功也可能做負(fù)功。例如圖2中物體的速度大于傳送帶的速度時(shí)物體對(duì)傳送帶做正功。
說(shuō)明:當(dāng)摩擦力對(duì)于傳送帶做負(fù)功時(shí),我們通常說(shuō)成是傳送帶克服摩擦力做功,這個(gè)功的數(shù)值等于外界向傳送帶系統(tǒng)輸入能量。
③摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功等于摩擦力對(duì)物體和傳送帶做的功的代數(shù)和。

結(jié)論:滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)總是做負(fù)功,這個(gè)功的數(shù)值等于摩擦力與相對(duì)位移的積。
④摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功的物理意義是:物體與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量,即。
4、應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)常用的方法:整體法和隔離法、正交分解法、圖像法、臨界問(wèn)題。

本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/655570.html

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