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1、xxmaF?yymaF?zzmaF?競(jìng)賽專(zhuān)題二競(jìng)賽專(zhuān)題二牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律宋善炎宋善炎嚴(yán)嬌嚴(yán)嬌【基本知識(shí)】【基本知識(shí)】一、慣性系和牛頓運(yùn)動(dòng)定律一、慣性系和牛頓運(yùn)動(dòng)定律1、慣性系、慣性系牛頓定律成立的參考系叫慣性系。一切相對(duì)慣性系作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的參考系也是慣性系。實(shí)驗(yàn)證明:地球參考系可以近似看做慣性系。相對(duì)地面靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體上的參考系可視為慣性系。2、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律(1)牛頓第一定律:任何物體都保持靜止或勻速直線(xiàn)
2、運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到其他物體的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。任何物體都有保持自已原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性。慣性是物體固有的屬性,可用質(zhì)量來(lái)量度,慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因(2)牛頓第二定律:在外力作用下,物體所獲得的加速度的大小與所受合外力的大小成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向與合外力的方向相同,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為maF?該定律只適用于質(zhì)點(diǎn)或做平動(dòng)的物體,只在慣性系中成立,遵從力的獨(dú)立性原理(疊加原理):作
3、用在質(zhì)點(diǎn)上的每一個(gè)力都各自產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的加速度,即??aFmi如在直角坐標(biāo)系中,有分量式在自然坐標(biāo)系中,則有:???2vmmaFdtdvmmaFnn????由加速度的定義,可以給出第二定律的微分形式(3)牛頓第三定律當(dāng)物體A以F1作用在物體B上時(shí),物體B也必同時(shí)以F2作用在物體B上,F(xiàn)1和F2在同一直線(xiàn)上,大小相等而方向相反,數(shù)學(xué)表達(dá)式為21FF??牛頓三定律只適用于宏觀、低速(遠(yuǎn)小于光速)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。3、牛頓定律在曲線(xiàn)中的應(yīng)用、牛頓定律在
4、曲線(xiàn)中的應(yīng)用(1)物體作曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件:物體的初速度不為零,受到的合外力與初速度不共線(xiàn)且指向曲線(xiàn)“凹側(cè)”。如圖該時(shí)刻物體受到的合外力F與速度的夾角為,滿(mǎn)足的條件是。??oo1800???(2)圓周運(yùn)動(dòng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是,物體受到始終與速度方向垂直、沿半徑指向圓心、大小恒定的力作用,其大小是RmRvmmaFn22????變速圓周運(yùn)動(dòng)中,合外力在法線(xiàn)方向和切向方向都有分量,法向分量產(chǎn)生向心加速度,切向分量產(chǎn)生切向加速度。RmRvmm
5、aFnn22????tvmmaFrr????22dddtrdmtvmF????vF?圖1圖31(1)第一宇宙速度skmgRRGMv9.71???地地如果發(fā)射速度小于7.9kms,物體將落到地面,而不能成為一顆衛(wèi)星;發(fā)射速度等于7.9kms,它將在地面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng);要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星,發(fā)射速度必須大于7.9kms??梢?jiàn),向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)
6、所必須具有的速度,所以也稱(chēng)為環(huán)繞速度。(2)第二宇宙速度,使衛(wèi)星掙脫地球的束skmgRRGMv2.11222???地地縛,成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度,也稱(chēng)為脫離速度。發(fā)射速度大于7.9kms,而小于11.2kms,衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓;等于或大于11.2kms時(shí),衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力,不再繞地球運(yùn)行。(3)第三宇宙速度,使衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度,也稱(chēng)316.7vkms?為逃逸速度。發(fā)射速度大于11.2km
7、s,而小于16.7kms,衛(wèi)星繞太陽(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng),成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7kms,衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力的束縛,飛到太陽(yáng)系以外的空間?!纠}解析】【例題解析】例1如圖21所示,已知物塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,A、B間的摩擦因數(shù)為μ1,A與地面之間的摩擦因數(shù)為μ2,在水平力F的推動(dòng)下,要使A、B一起運(yùn)動(dòng)而B(niǎo)不至下滑,力F至少為多大?解析解析B受到A向前的壓力N,要想B不下滑,需滿(mǎn)足的臨界條件是:μ1N=m2g.設(shè)B不
8、下滑時(shí),A、B的加速度為a,以B為研究對(duì)象,用隔離法分析,B受到重力,A對(duì)B的摩擦力、A對(duì)B向前的壓力N,如圖22所示,要想B不下滑,需滿(mǎn)足:μ1N≥m2g即:μ1m2a≥m2g所以加速度至少為a=gμ1再用整體法研究A、B,根據(jù)牛頓第二定律,有:F—μ2(m1m2)g=(m1m2)g=(m1m2)a所以推力至少為.gmmF)1)((2121?????注釋注釋隔離法隔離法就是從整個(gè)系統(tǒng)中將某一部分物體隔離出來(lái),然后單獨(dú)分析被隔離部分的受
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