牛頓運動定律及其應用精華全攻破

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)


  牛頓第一定律

  牛頓第一定律是物體不受外力作用時的運動規(guī)律,確定了力的性質,力是改變物體運動狀態(tài)(物體的運動速度)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)的原因,揭示了物體所具有的一個重要屬性——慣性,即物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質,而質量是物體慣性大小的唯一量度,質量大則慣性大,其運動狀態(tài)難以改變;牛頓第一定律揭示了力和運動關系,力是使物體產(chǎn)生加速度的原因,如果物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化,則物體必然受到不為零的合外力作用,物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的,所以不能把牛頓第一定律當成牛頓第二定律在F=0時的特例,因此不能說牛頓第一定律是實驗定律,牛頓第一定律適用于一切物體。

  牛頓運動第二定律的理解要點:

  1、瞬時性:

  牛頓第二定律的表達式為F=ma,其核心是加速度與合外力的瞬時對應關系,即力的瞬時變化將導致加速度的瞬時變化,加速度的變化不需要時間的積累,加速度和力同時存在、同時變化、同時消失,題中常伴隨一些諸如“瞬時”、“突然”、“猛地”等標志性詞語,在分析瞬時對應關系時應注意:

  (1)“輕繩”模型:輕繩的質量和重力均可視為零,只能受拉力作用,不能承受壓力,各處受力相等且沿繩子背離受力物體,輕繩一般不可伸長,拉力可以發(fā)生突變。

 。2)“輕質彈簧”模型:輕質彈簧的質量和重力也不計,既能受拉力作用,也可受壓力作用(橡皮筋除外),其受力方向與彈簧形變方向相反,因其發(fā)生形變需要一定時間,其彈力不能發(fā)生突變,但當彈簧和橡皮筋被剪斷時,其所受的彈力立即消失。

  2、矢量性、獨立性、同體性:

  F=ma是一個矢量式,任一瞬時,力和加速度方向永遠一致;當物體同時受到幾個力的作用,則各力將獨立產(chǎn)生與其對應的加速度,而物體表現(xiàn)出來的實際加速度是各力產(chǎn)生的加速度的矢量和;F=ma中F、m、a必須對應同一個物體或系統(tǒng),各量必為國際制單位。

  牛頓第三定律

  牛頓第三定律描述了一對相互作用力之間的關系,只對相互作用的兩個物體成立,兩個物體間的作用力與反作用力總是大小相等、方向相反,作用在一條直線上的,性質相同,同時存在同時消失,要注意與一對平衡力(作用在同一物體上)的區(qū)別,作用力和反作用力與物體的運動狀態(tài)以及其他作用力無關,但平衡力與物體的運動狀態(tài)以及其他作用力有關,借助牛頓第三定律可以變換研究對象,從一個物體的受力分析討論另一個物體的受力分析。

  如何理解超重和失重現(xiàn)象

  1.超重和失重的實質?

  物體發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時,它的重力并沒有變化,而是對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)發(fā)生了變化,發(fā)生超重和失重時對支持物的壓力或懸掛物的拉力又稱為視重,即我們感覺物體的重力好像發(fā)生了變化.?

  2.超重和失重狀態(tài)的判斷?

  如果物體有豎直向上的加速度(或分加速度)時,物體處于超重狀態(tài);如果物體有豎直向下的加速度(或分加速度)時,物體處于失重狀態(tài),也就是說超重和失重現(xiàn)象僅與加速度方向有關,與物體運動方向、速度大小無關.?

  3.在完全失重狀態(tài)下,一切由于重力所產(chǎn)生的現(xiàn)象都會消失,例如在太空飛行的宇宙飛船中天平不能稱量物體的質量,水銀氣壓計不能再測出氣壓,浸沒在液體中的物體不再受浮力作用等.?

  4.對系統(tǒng)處于超重、失重的判定不能只看某一物體,要綜合分析某一物體的加速運動會不會引起其他物體運動狀態(tài)的變化,如臺秤上放一盛水容器,一細線一端拴一木球,另一端拴于盛水容器的底部,剪斷細線,木球加速上升同時有相同體積的水以相同加速度在加速下降,綜合起來臺秤示數(shù)會減小。

  應用牛頓第二定律解題的常用方法

  合成法:合成法需要首先確定研究對象,畫出受力分析圖,將各個力按照力的平行四邊形定則在加速度方向上合成,直接求出合力,再根據(jù)牛頓第二定律列式求解,此方法被稱為合成法,具有直觀簡便的特點.?

  分解法:分解法需確定研究對象,畫出受力分析圖,根據(jù)力的實際作用效果,將某一個力分解成兩個分力,然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解,此方法被稱為分解法.分解法是應用牛頓第二定律解題的常用方法,但此法要求對力的作用效果有著清楚的認識,要按照力的實際效果進行分解.?

  正交分解法:正交分解法需確定研究對象,畫出受力分析圖,建立直角坐標系,將相關作用力投影到相互垂直的兩個坐標軸上,然后在兩個坐標軸上分別求合力,再根據(jù)牛頓第二定律列式求解,此方法被稱為正交分解法.直角坐標系的選取,原則上是任意的,但坐標系建立的不合適,會給解題帶來很大的麻煩,如何快速準確地建立坐標系,要依據(jù)題目的具體情境而定,正交分解的最終目的是為了合成.

  隔離法與整體法的選。

  在物理問題中,當所研究的問題涉及由兩個或兩個以上相互作用的物體構成的物體組或連接體(系統(tǒng)內(nèi)的物體的加速度不一定相同)時:

 。1)若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度,且要求物體間的相互作用力時,一般先用整體法由牛頓第二定律求出系統(tǒng)的加速度(注意F=ma中質量m與研究對象的對應),再根據(jù)題目要求,將其中的某個物體(受力數(shù)少的物體)進行隔離分析并求解它們之間的相互作用力,即“先整體求加速度,后隔離求內(nèi)力”。

 。2)若系統(tǒng)內(nèi)各個物體的加速度不相同,又不需要求系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時,可利用系統(tǒng)牛頓第二定律整體列式,減少未知的內(nèi)力,簡化數(shù)學運算。

  (3)若系統(tǒng)內(nèi)各個物體的加速度不相同,又需要知道物體間的相互作用力,往往把物體從系統(tǒng)中隔離出來,分析物體的受力情況和運動情況,并分別應用牛頓第二定律列出方程。

  隔離法和整體法是互相依存、互相補充的,兩種方法配合交替使用,常能更有效地解決問題。

  應用牛頓第二定律求解兩類動力學問題的基本方法:

  無論是已知運動求受力,還是已知受力求運動,做好“兩分析”是關鍵,即受力分析和運動分析(受力分析時畫出受力圖,運動分析時畫出運動草圖),其基本方法是:

  (1)抓住物理量——加速度,根據(jù)受力情況依據(jù)牛頓第二定律找加速度,再根據(jù)運動學知識找出物體的運動情況;或是根據(jù)運動情況,依據(jù)運動學公式找出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律找出合力,在根據(jù)受力分析確定物體的受力情況。

  (2)認真分析題意,明確已知量與所求量(注意符號)。

 。3)選取研究對象,分析研究對象的受力情況與運動情況,物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的,而加速度是聯(lián)系力和運動的橋梁。

 。4)利用力的合成與分解、正交分解等方法及運動學公式列式求解,并做檢驗、討論。

  來源:調(diào)研的博客


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.simonabridal.com/gaozhong/299022.html

相關閱讀:高中物理知識點:彈性勢能