高中物理课件《牛顿运动定律》.pptVIP

*************************************自由体图的绘制自由体图的要素将物体表示为质点或简化形状标出所有作用在物体上的外力使用箭头表示力的方向标注每个力的大小和性质建立合适的坐标系常见的错误混入作用于其他物体的力遗漏关键力（如摩擦力）力的方向标注错误将一对作用-反作用力同时放在一个物体上力的分解错误自由体图是分析力学问题的强大工具，它可以将复杂的物理情境以视觉形式呈现出来。一个完整准确的自由体图能帮助我们正确应用牛顿定律，避免混淆不同物体上的力，防止将作用力和反作用力错误地应用于同一物体。摩擦力的分析静摩擦力物体静止时阻止相对运动的摩擦力f静≤μ静·N（最大静摩擦力）动摩擦力物体滑动时阻碍运动的摩擦力f动=μ动·N（动摩擦力）影响因素接触面性质、正压力大小通常μ静μ动方向特性总是沿接触面切线方向方向与相对运动（趋势）相反摩擦力是日常生活中最常见的力之一，理解其特性对于准确应用牛顿定律至关重要。在分析含有摩擦力的问题时，需要明确物体是处于静止状态还是滑动状态，并正确计算摩擦力的大小和方向。值得注意的是，静摩擦力是一个可变的力，其大小可以在零到最大静摩擦力之间变化。重力与正常力的分析重力（G）地球对物体的吸引力大小：G=mg（m为质量，g为重力加速度）方向：总是指向地心作用点：物体的质心性质：是一种远距离作用力正常力（N）支撑面对物体的支持力大小：由具体情况计算方向：垂直于接触面作用点：接触面性质：是接触力，源于物体间的电磁作用重力和正常力是我们最常遇到的两种力。重力是地球对物体的吸引力，总是存在且方向垂直向下。正常力是支撑面对物体的支持力，方向垂直于接触面。值得注意的是，重力和正常力通常不是一对作用力和反作用力，尽管在水平表面上时它们大小相等、方向相反。斜面运动分析重力分解将重力G分解为平行分量G‖和垂直分量G⊥正常力分析正常力N=G⊥=mgcosθ摩擦力计算摩擦力f=μN=μmgcosθ运动分析沿斜面的合力F=G‖-f斜面问题是牛顿定律应用的经典例子。分析关键是将重力分解为沿斜面和垂直于斜面的分量。当物体在斜面上运动时，推动物体下滑的力是重力的平行分量G‖=mgsinθ，而摩擦力f=μmgcosθ阻碍物体运动。物体是否下滑及加速度大小取决于这两个力的对比。圆周运动中的受力分析向心力的性质使物体做圆周运动的力称为向心力，它指向圆心向心力不是新的力种，而是已知力的圆心方向分量向心力大小F向=mv2/r=mω2r其中m为质量，v为速率，r为半径，ω为角速度常见向心力绳子的拉力（荡秋千）摩擦力（汽车转弯）重力（卫星绕地球）圆周运动是一种加速运动，根据牛顿第二定律，必须有力使物体偏离直线路径。向心力指向圆心，大小为mv2/r，它使物体产生向心加速度a向=v2/r。注意：向心力不是一种新的力，它可以是张力、摩擦力、重力等已知力或它们的分量。连接系统的分析定义通过绳索、杆、弹簧等连接的多个物体组成的系统特点不同物体间力的传递，运动状态相互影响分析方法为每个物体分别绘制自由体图，考虑连接关系约束条件理想绳索：两端拉力相等，加速度相关连接系统是牛顿定律应用的重要场景。分析时，关键是识别连接关系带来的约束条件。例如，对于理想绳索连接的两个物体，若绳索不滑动，则两物体加速度大小相等；若绳索经过定滑轮，则加速度方向可能不同，但大小仍相等；若绳索有质量，需考虑绳索本身的动力学特性。复杂系统的受力分析案例（一）问题描述阿特伍德机上，两个质量分别为m?和m?的物体由轻绳经过定滑轮连接，求系统的加速度和绳子张力自由体分析分别为两个物体绘制自由体图，标出重力和绳子张力应用牛顿定律对物体1：T-m?g=m?a对物体2：m?g-T=m?a求解结果加速度a=(m?-m?)g/(m?+m?)张力T=2m?m?g/(m?+m?)阿特伍德机是力学教学中的经典装置，它可以产生小于g的加速度，便于观察和测量。分析时，关键是认识到两个物体受到的张力大小相同，而由于质量不同，它们受到的重力不同，因此系统会加速运动。这个例子展示了如何通过牛顿第二定律分析连接系统的运动。复杂系统的受力分析案例（二）1问题描述一物体A（质量m?）置于倾角为θ的斜面上，通过绳索和定滑轮与悬挂的物体B（质量m?）相连。若斜面足够光滑，求系统的加速度2物体A的分析受力：重力m?g、正常力N、绳索张力T沿斜面方向：T-m?gsinθ=m?a3物体B的分