高中物理《牛顿运动定律》课件2

高中物理《牛顿运动定律》本课件将带你深入探索物理学中最重要的基石之一牛顿运动定律我们将——从历史背景出发，详细解读三大定律的内涵与应用，并通过丰富的实例，让你理解这些定律如何在日常生活中以及尖端科技领域发挥作用准备好开启这段激动人心的物理之旅了吗？小海oleh什么是运动定律？运动定律的定义运动定律的重要性运动定律是描述物体运动状态变化的普遍规律，它揭示了物体运运动定律不仅在理论研究中具有重要意义，而且在工程技术、航动的原因、方式以及与其他物体的相互作用在物理学中，运动空航天、交通运输等领域都有着广泛的应用例如，在设计桥梁定律是构建力学体系的基石，为我们理解和预测各种运动现象提、汽车、飞机等设备时，都需要精确地运用运动定律来进行受力供了理论基础分析和运动控制牛顿运动定律的历史伽利略的贡献1在牛顿之前，伽利略通过实验研究，初步提出了惯性的概念，为牛顿第一定律的建立奠定了基础他通过斜面实验，观察到物体在光牛顿的综合滑水平面上运动时，速度几乎不变2牛顿在前人研究的基础上，进行了系统的总结和提炼，最终提出了三大运动定律，并将其纳入到他的经典力学体系中他的《自然哲后世的发展3学的数学原理》是物理学史上的里程碑尽管在相对论和量子力学出现后，牛顿力学的适用范围受到了一定的限制，但它仍然是低速、宏观条件下描述物体运动的有效理论，并在工程技术等领域发挥着重要作用第一定律惯性定律定律内容惯性的本质12任何物体都要保持匀速直线运惯性是物体抵抗运动状态改变动或静止状态，直到外力迫使的性质，质量是物体惯性大小它改变运动状态为止这就是的量度质量越大，惯性越大著名的惯性定律，也称为牛顿，物体越难改变其运动状态第一定律重要意义3惯性定律揭示了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因这与亚里士多德的观点截然不同，是物理学思想的一次重大变革惯性定律的概念惯性的定义惯性参考系非惯性参考系惯性是物体具有的保持自身运动状态不惯性参考系是指物体不受外力作用时，在非惯性参考系中，物体即使不受外力变的性质这种性质与物体的质量有关能够保持静止或匀速直线运动状态的参作用，也会表现出加速度例如，在加，质量越大，惯性越大考系牛顿运动定律只在惯性参考系中速行驶的汽车中，乘客会感到被向后推才成立惯性定律的例子汽车急刹车抽出桌布地球自转当汽车急刹车时，乘客快速抽出桌布，桌上的我们生活在地球上，地由于惯性，会继续保持餐具由于惯性，会尽量球在不停地自转，但我原来的运动状态，向前保持原来的静止状态，们并没有感觉到自己在倾倒安全带的作用就不会随桌布一起被拉走飞速运动，这就是因为是防止乘客因惯性而受当然，这需要一定的我们具有惯性，始终保伤技巧持与地球相同的运动状态第二定律力的定律定律内容力的作用物体的加速度与所受的合力成正比，与物体的质量成反比，加速力是改变物体运动状态的原因物体受到力作用时，会产生加速度的方向与合力的方向相同这就是牛顿第二定律，是力学中最度，从而改变其速度的大小或方向力越大，加速度越大；质量核心的定律之一越大，加速度越小力的概念力的定义力是物体之间的相互作用，是使物体发生形变或改变运动状态的原因力是一个矢量，既有大小，又有方向力的种类在物理学中，常见的力包括重力、弹力、摩擦力、电磁力、万有引力等不同种类的力有不同的性质和特点力的测量力的大小可以用测力计来测量，测力计的原理是利用弹簧的弹性形变与所受拉力之间的关系力的方向可以用箭头来表示力的单位

19.80牛顿重力加速度力的方向N g力的国际单位制单位是牛顿，简称牛，符在地球表面，物体所受的重力约为其质量力是一个矢量，因此除了大小之外，还需号为牛顿等于使千克质量的物体产乘以重力加速度，的近似值为米要明确力的方向力的方向通常用角度或N11g g

9.8/生米秒加速度的力秒因此，千克的物体所受的重力约为坐标来表示1/²²1牛顿

9.8运动规律与力的关系加速度的产生当物体受到合力作用时，会产生加速度2加速度的大小与合力成正比，与物体力的作用的质量成反比（牛顿第二定律）1力是改变物体运动状态的原因没有力的作用，物体将保持原来的运动状态不运动状态的改变变（静止或匀速直线运动）加速度是速度变化快慢的量度有了加速度，物体的速度大小或方向就会发生3改变，从而改变物体的运动状态牛顿第二定律的公式牛顿第二定律可以用一个简洁的公式来表示，其中表示物体所受的F=ma F合力，表示物体的质量，表示物体的加速度这个公式是力学计算的基础m a，可以用来解决各种与力有关的问题需要注意的是，公式中的是指物体所受的合力，而不是某一个单独的力如F果物体受到多个力作用，需要先求出合力，才能代入公式进行计算另外，公式中的各个物理量都必须采用国际单位制单位力的单位是牛顿F，质量的单位是千克，加速度的单位是米秒N mkg a/²m/s²牛顿第二定律的应用计算加速度计算力的大小预测运动已知物体所受的合力和质量，可以利用牛已知物体的质量和加速度，可以利用牛顿已知物体所受的合力和初始状态，可以利顿第二定律计算出物体的加速度，从而预第二定律计算出物体所受的合力，从而分用牛顿第二定律计算出物体在任意时刻的测物体未来的运动状态析物体所受到的各种力速度和位置，从而预测物体的运动轨迹第三定律作用力与反作用力定律内容力的相互性两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作力是物体之间的相互作用，因此力总是成对出现的一个物体施用在同一条直线上这就是牛顿第三定律，揭示了物体之间相互加给另一个物体的力，必然会受到另一个物体反过来施加的力作用的本质作用力与反作用力的概念作用力反作用力力的特点123作用力是指一个物体施加给另一个反作用力是指受到作用力的物体反作用力与反作用力总是大小相等，物体的力例如，人推墙时，人对过来施加给施力物体的力例如，方向相反，作用在同一条直线上，墙的推力就是作用力人推墙时，墙对人的反作用力就是并且作用在不同的物体上反作用力作用力与反作用力的规律大小相等方向相反作用力与反作用力的大小总是相作用力与反作用力的方向总是相等的例如，人推墙的力有多大反的例如，人推墙的力是向右，墙对人的反作用力就有多大的，墙对人的反作用力就是向左的作用在不同物体上作用力与反作用力分别作用在两个不同的物体上，因此它们不能相互抵消例如，人推墙时，人受到墙的反作用力，墙受到人的作用力作用力与反作用力的示例火箭发射划船走路火箭喷射出高温高压气体，气体对火箭产划船时，船桨向后拨水，水对船桨产生向走路时，脚向后蹬地，地面对脚产生向前生向上的反作用力，推动火箭上升这就前的反作用力，推动船前进船桨对水的的反作用力，推动人前进脚对地面的力是作用力与反作用力的典型应用力是作用力，水对船桨的力是反作用力是作用力，地面对于的力是反作用力作用力与反作用力的应用喷气式飞机喷气式飞机利用发动机喷射出高速气流，气流对飞机产生反作用力，推动飞机前进喷气式飞机是牛顿第三定律的典型应用游泳游泳时，人向后划水，水对人产生向前的反作用力，推动人前进游泳也是牛顿第三定律的生动体现反冲运动反冲运动是指物体的一部分向某一方向运动时，其余部分向相反方向运动的现象例如，火炮发射炮弹时，炮身会向后反冲牛顿三大运动定律的关系第二定律第二定律定量地描述了力、质量和加速2度之间的关系，是力学计算的核心公式第一定律1第一定律描述了物体在不受外力作用时的运动状态，是理解力和运动关系的基础第三定律第三定律揭示了物体之间相互作用的本3质，是分析复杂力学问题的关键牛顿三大运动定律的意义经典力学基础构成了经典力学的基石，为我们理解和预测宏观物体的运动提供了理论框架1工程技术应用2在工程技术领域有着广泛的应用，例如桥梁设计、机械制造、航空航天等科学思维方式3培养了严谨的科学思维方式，推动了物理学乃至整个科学的发展一维直线运动定义匀速直线运动匀变速直线运动物体沿着一条直线运动，其运动状态可以物体以恒定的速度沿着直线运动，加速度物体以恒定的加速度沿着直线运动，速度用一个方向上的位置、速度和加速度来描为零匀速直线运动是最简单的一维直线随时间均匀变化自由落体运动和抛体运述一维直线运动是力学中最简单的运动运动动在某些情况下可以简化为匀变速直线运形式动一维直线运动的分析受力分析运动学公式12首先要对物体进行受力分析，根据物体的初始状态（位置和确定物体所受到的各个力的大速度）以及所受的合力，可以小和方向然后求出物体所受利用运动学公式计算出物体在的合力，并确定合力的方向任意时刻的速度和位置能量守恒3在某些情况下，可以利用能量守恒定律来简化问题的求解例如，在只有重力作用的情况下，物体的机械能是守恒的一维直线运动的实例自由落体运动竖直上抛运动物体只在重力作用下从静止开始物体以一定的初速度竖直向上抛下落的运动自由落体运动是典出的运动竖直上抛运动可以看型的匀变速直线运动，加速度为作是匀变速直线运动，加速度为重力加速度重力加速度，方向向下g g滑块在斜面上运动一个滑块在光滑或粗糙的斜面上运动滑块在斜面上受到的力包括重力、支持力和摩擦力（如果斜面粗糙）二维平面运动定义抛体运动匀速圆周运动物体在同一个平面内运物体以一定的初速度抛物体以恒定的速率沿着动，其运动状态可以用出，只在重力作用下进圆周运动匀速圆周运两个方向上的位置、速行的运动抛体运动可动是一种特殊的变速运度和加速度来描述二以分解为水平方向上的动，速度的大小不变，维平面运动比一维直线匀速直线运动和竖直方但方向时刻改变运动更复杂，但仍然可向上的匀变速直线运动以利用牛顿运动定律进行分析二维平面运动的分析力的分解将物体所受的力分解为两个相互垂直的方向上的分力通常选择水平方向和竖直方向作为分解方向独立性原理在两个相互垂直的方向上，物体的运动是相互独立的可以分别在两个方向上应用牛顿运动定律进行分析运动学公式在每个方向上，都可以利用运动学公式计算出物体在任意时刻的速度和位置需要注意的是，不同方向上的运动时间是相同的二维平面运动的实例平抛运动物体以一定的初速度水平抛出，只在重2力作用下进行的运动平抛运动可以分斜抛运动解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动物体以一定的初速度斜向上抛出，只在1重力作用下进行的运动斜抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖圆锥摆运动直方向上的竖直上抛运动一个物体用细线悬挂，在水平面上做匀3速圆周运动圆锥摆运动是匀速圆周运动和单摆运动的结合三维空间运动定义螺旋运动物体在三维空间内运动，其运动状态可以用三个方向上的位置、物体沿着螺旋线运动螺旋运动可以分解为沿着轴线的匀速直线速度和加速度来描述三维空间运动是最一般的运动形式，可以运动和在垂直于轴线的平面上的匀速圆周运动看作是二维平面运动的扩展三维空间运动的分析坐标系选择力的分解12选择合适的坐标系可以简化问将物体所受的力分解为三个相题的分析通常选择直角坐标互垂直的方向上的分力在每系或柱坐标系或球坐标系个方向上，都可以应用牛顿运动定律进行分析运动学公式3在每个方向上，都可以利用运动学公式计算出物体在任意时刻的速度和位置需要注意的是，不同方向上的运动时间是相同的三维空间运动的实例空间抛体运动物体以一定的初速度在空间中抛出，只在重力作用下进行的运动空间抛体运动可以分解为三个方向上的运动空间螺旋运动物体沿着螺旋线运动，例如螺丝的运动空间螺旋运动可以分解为直线运动和圆周运动牛顿运动定律在生活中的应用交通安全例如，汽车安全带、气囊等都是利用惯性定律来保护乘客的安全1体育运动2例如，跳远、跳高、投掷等都与牛顿运动定律密切相关日常生活3例如，走路、跑步、骑自行车等都离不开牛顿运动定律的支持汽车行驶的牛顿定律应用发动机提供动力摩擦力阻碍运动刹车减速汽车发动机提供动力，克服摩擦力，使汽汽车行驶过程中，会受到来自地面和空气汽车刹车时，刹车片与车轮产生摩擦力，车加速前进发动机提供的力越大，汽车的摩擦力，阻碍汽车前进摩擦力的大小使汽车减速刹车力越大，汽车的加速度的加速度越大（牛顿第二定律）与汽车的速度和路面状况有关越大（方向与速度方向相反）飞行器飞行的牛顿定律应用升力飞机的机翼设计使得空气流过机翼上方的速度比下方快，从而产生向上的升力升力克服重力，使飞机能够起飞和保持飞行高度推力飞机的发动机提供推力，克服空气阻力，使飞机加速前进推力越大，飞机的加速度越大（牛顿第二定律）阻力飞机飞行过程中，会受到来自空气的阻力，阻碍飞机前进阻力的大小与飞机的速度和机翼形状有关人体运动的牛顿定律应用惯性保持运动人体在运动过程中，具有惯性，会尽量2保持原来的运动状态例如，跑步时，肌肉提供动力身体会向前倾，以克服惯性人体运动需要肌肉提供动力肌肉收缩1产生力，推动骨骼运动肌肉提供的力越大，运动的加速度越大（牛顿第二定摩擦力提供支撑律）人在走路或跑步时，脚与地面之间会产生摩擦力，提供支撑力，防止人滑倒3摩擦力的大小与地面的粗糙程度有关牛顿定律在工程中的应用桥梁设计1需要考虑桥梁的受力情况，保证桥梁的稳定性和安全性桥梁的承重能力与所使用的材料和结构设计有关，需要精确计算机械制造2需要考虑机械部件的运动规律，保证机械的正常运行机械部件的运动速度、加速度和所受的力都需要精确计算建筑设计3需要考虑建筑物的受力情况，保证建筑物的稳定性和安全性建筑物的地基、墙体和屋顶都需要进行受力分析和计算牛顿定律在航天领域的应用在航天领域，牛顿运动定律被广泛应用于轨道计算、姿态控制、结构设计和推进系统等方面例如，火箭发射需要精确计算推力，卫星运行需要精确计算轨道，飞船返回需要精确计算着陆点这些计算都离不开牛顿运动定律的支持总结与讨论总结讨论牛顿运动定律是经典力学的基础，它揭示了力与运动之间的关系牛顿运动定律虽然非常重要，但也存在一定的局限性例如，它，为我们理解和预测宏观物体的运动提供了理论框架牛顿运动只适用于低速、宏观物体，不能描述高速、微观物体的运动此定律在工程技术、航空航天、交通运输等领域都有着广泛的应用外，牛顿运动定律也没有考虑引力的作用，需要用万有引力定律来补充牛顿定律的局限性低速宏观惯性系12牛顿运动定律只适用于低速、牛顿运动定律只在惯性参考系宏观物体，不能描述高速、微中才成立在非惯性参考系中观物体的运动例如，在描述，需要引入惯性力才能应用牛电子的运动时，需要使用量子顿运动定律力学万有引力3牛顿运动定律没有考虑引力的作用，需要用万有引力定律来补充万有引力定律描述了物体之间由于质量而产生的引力作用牛顿定律的发展相对论1爱因斯坦的相对论对牛顿力学进行了修正，提出了狭义相对论和广义相对论相对论认为，时间和空间是相对的，引力是时空弯曲的表现量子力学2量子力学描述了微观粒子的运动规律量子力学认为，微观粒子的能量是量子化的，粒子的位置和速度不能同时精确确定（不确定性原理）标准模型3标准模型是描述基本粒子及其相互作用的理论标准模型包括六种夸克、六种轻子、四种规范玻色子和一种标量玻色子（希格斯玻色子）后续学习建议深入学习力学学习电磁学建议深入学习经典力学、流体力建议学习静电场、静磁场、电磁学、热力学等力学分支，掌握更感应等电磁学知识，掌握电磁场多的力学知识和技能的基本规律和应用探索相对论与量子力学如果对物理学有浓厚的兴趣，可以进一步学习相对论和量子力学，探索更深层次的物理世界课堂作业与思考题作业题思考题请完成课后习题，巩固所学知识习题包括选择题、填空题和计算请思考牛顿运动定律在哪些领域还有应用？牛顿运动定律有哪些题，涵盖了牛顿运动定律的各个方面局限性？如何发展牛顿运动定律？课堂小结今天我们学习了牛顿运动定律，包括惯性定律、力的定律和作用力与反作用力定律我们还学习了牛顿运动定律在生活和工程中的应用希望大家能够掌握牛顿运动定律，并将其应用到实际问题中牛顿运动定律是经典力学的基础，它揭示了力与运动之间的关系，为我们理解和预测宏观物体的运动提供了理论框架掌握牛顿运动定律是学习物理学的重要一步希望大家在课后继续学习和思考，探索更深层次的物理世界！。