高中物理分章知识点：牛顿定律的应用 4页

‎ ‎ 牛顿定律的应用 知识要点：‎ ‎1、牛顿定律的应用 ‎ 到此为止力学已讲完三章知识。应该知道: 第一章力, 是讲述了力的基本概念: 知道了力是物体间的相互作用, 力是矢量有大小、方向, 掌握了力的图示法, 通过牛顿第二定律的学习了解到力的单位牛顿(N)的来历, 认识了力学中的三种力(G、N、f)的学生计算, 方向的确定, 力的合成分解的运算法则, 初步理解到力的作用效果。通过第二章, 物体的运动的学习, 掌握了直线运动中, 匀速直线运动, 特别是变速直线中的匀变速直线运动的规律, 从中理解并掌握速度、位移、加变速、间间这些描述物体运动规律的物理量。第三章, 牛顿运动定律详细阐明了运动和力(即运动状态变化和力)的关系。认识到物体为什么会这样或那样的运动的原因。因此三章知识的关系应是第一章, 力学的准备知识认识力, 第二章运动学, 只讲运动规律, 研究物体如何运动, 第三章研究运动和力的关系称之力动力学。本专题讲述牛顿运动定律的应用, 就是综合以上所学知识进行较全面地分析归纳, 简单的逻辑思维推理, 建立物理情景, 缕出解题思路, 运用数学知识列出方程求解, 借此培养和提高各种能力, 初步掌握解决力学问题的第一条途径即: 两种类型三种运动方式。‎ ‎ A两种类型: ①知道力求得加速度决定物体的运动状态 ‎ 要求认真分析研究对象的受力情况画出受力示意图, 依据力的作用效果进行正交分解, 并求得所受力的合力, 通过牛顿第二定律可以求出运动的加速度, 如果再知道物体的初始条件, v0初速度初位置, 根据运动学或就可以求出物体在任意时刻的位置和速度, 这就是已知物体的受力情况, 就可以确定物体运动的情况。与此相反②如果已知物体的运动情况根据运动学公式求出物体的加速度, 也可以根据牛顿第二定律确定物体所受的外力。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ B、三种运动方式及其在运动应该特别注意的问题 ‎ (1)水平方向运动, 看有无不水平力, 此时会影响到压力N从而影响摩擦力f, 因为只有水平力作用时Nmg ‎ (2)竖直方向运动, 千万不可忘记重力mg, 匀速运动F = mg, 然后看v0, 的方向确定是向上或向下运动。‎ 4‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 如果匀加向上F－mg = ma, 若匀加向下, mg－F = ma ‎ ‎ (3)物体沿斜面方向运动, 看有无水平力, 此时会影响压力N从而影响摩擦力f的大小: 当无水平方向力的作用时, N = mgcos, f = , 当有水平方向力的作用时, N = mgcos如图所示。‎ ‎ C、解题步骤 ‎ (1)确定研究对象(视为质点)一个物体, 一个点或相对静止的多个物体组成的物体系。‎ ‎ (2)研究对象的受力分析。‎ ‎ a、画受力示意图, 只画被分析物体受到的实际力(内力不画它对外界物体的力不画, 等效力(含力分力)不画)‎ ‎ b、受到的实际力, 不能多画, 也不能漏画, (可绕行物体一周, 找出可能受到的力, 按力的性质顺序画出重力、弹力、摩擦力)‎ ‎ c、判断被分析物体运动状态是平衡, 还是有加速度(不平衡)‎ ‎ d、作受力分析, 即通过矢量分解合成的方法把受到的多个力简化一个等效力(即), 若被分析物平衡则 = 0, 若有加速度则方向与a方向相同。‎ ‎ (3)建立物理情景, 弄清物理过程确定运动性质 ‎ (4)列方程, 已知量统一单位制(国际单位)‎ ‎ (5)代入数值求解 ‎ (6)对结果必要应加以说明或取舍。‎ ‎2、超重和失重现象, 实质上是视重。因为物体在运动中重力不变, 我们知道物体的重力是由于地球对物体的吸引, 而使物体受到的力, 物体重力的大小可用弹簧秤称出来。物体在静止或上下匀速直线运动中, = 0, 有F = mg(F为弹簧的示数)。当物体在竖直方向上加速度运动时, 仍以弹簧秤吊着物体, 此时弹簧的示数就有变化, 称为视点, 加速上升时F> mg, 加速下降F < mg, ‎ ‎ 分析如下: 加速上升, 以向上为正方向F－mg = ma ‎ 减速下降, 以向下为正方向F = mg + ma ∴F > mg ‎ mg－F = －ma ∴F > mg ∵F = mg + ma ‎ ∴加速上升等效于减速下降 ‎ 同理分析, 减速上升以向上为正方向F－mg = －ma ‎ 4‎ ‎ ‎ ‎ 加速下降以向下为正方向F = mg－ma F < mg ‎ mg = F = ma F = mg－ma ∵F < mg ‎ ∴加速下降等效于减上升, 当向下加速a = g时, 处于完全失重状态。 ‎ ‎3、有关连接体问题 ‎ 高考说明中明确指出: 用牛顿定律处理连接体的问题时, 只限于各个物体的加速度的大小、方向都相同的情况。‎ ‎ 所谓连接体是指: 在实际问题中常常碰到的几个物体连结在一起, 在外作用下的运动即连接体运动。其特点是: 连接体的各部分之间的相互作用力总是大小相等, 方向相反的(在将连接体作为一个整体考虑时这相互作用力称之为内力)而连接体各部分的运动情况也是相互关联的。应认识到这类问题综合应用了牛顿运动定律和运动学、力的合成分解等方面的知识难度较大, 因此必须掌握解此类问题的一般规律, 即整体法求加速度, 隔离法求相互作用力。所谓整体法即把连接体看成一个整体考虑, 受力分析时的外力是连接体以外的物体对整体连接体的作用力(连接体各部分之间的相互作用称之为内力未能考虑在内)。这些力的合力产生整体加速度。所谓隔离法, 就是把连接体中的各个物体从连接体的整体中隔离出来, 单独考试它们各自的受力情况和运动情况, 此时的相互作用力即是外力, 在受力分析不能忽略。‎ ‎ 常见的连接体有: ‎ ‎ ①升降机及机内的物体运动 ‎ ‎ ‎ ‎ ②汽车拉拖车 ‎ ‎ ‎ ‎ ③吊车吊物上升 ‎ ‎ ‎ ‎ ④光滑水平面两接触物体受力后运动情况 ‎ ‎ ‎ ‎ ⑤两物体置在光滑的水平面受力后运动情况 ‎ ‎ ‎ 4‎ ‎ ‎ ‎ ⑥验证“牛顿第二定律”的实验 ‎ ‎ ‎ ‎ ⑦如右图装置 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 4‎