大学物理第五版上册课件：第2章牛顿定律的应用举例 (2)

Page1牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版一解题步骤已知力求运动方程已知运动方程求力二两类常见问题FarraF隔离物体受力分析建立坐标列方程解方程结果讨论Page2第二章牛顿定律物理学第五版例0如图绳索绕在圆柱上，绳绕圆柱张角为，绳与圆柱间的静摩擦因数为，求绳处于滑动边缘时,绳两端的张力和间的关系(绳的质量忽略)．AFTBFTAFTBFT＇OBA三问题举例Page3第二章牛顿定律物理学第五版摩擦力特性0一般情况NfμFF滑动摩擦力N0f0mFF最大静摩擦力静摩擦力f0mf0FF≤Page4第二章牛顿定律物理学第五版圆柱对的摩擦力圆柱对的支持力fFNFsdsd解取一小段绕在圆柱上的绳取坐标如图两端的张力，TFTTdFFsd的张角dsdxydO＇Osd2/d2/dfFNFTFTTdFFAFTBFT＇OBAPage5第二章牛顿定律物理学第五版02dcos2dcos)d(fTTTFFFFNfFFxydO＇Osd2/d2/dfFNFTFTTdFF02dsin2dsin)d(NTTTFFFF12dcosNfTdFFF2d2dsinNTTddd21FFFPage6第二章牛顿定律物理学第五版eTTABFFe/TTABFF若25.0ABFFTT/π0.46π20.21π100.000390TTddTTABFFFFAFTBFT＇OBAmFPage7牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版(1)如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计．且．求重物释放后，物体的加速度和绳的张力．21mm例1阿特伍德机1m2mPage8牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版amFgm1T1amFgm2T2gmmmmF2121T2解(1)以地面为参考系画受力图、选取坐标如右图1m2mgmmmma21211PTF'FT2PayoayoPage9牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版（2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度相对地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力．a解以地面为参考系设两物体相对于地面的加速度分别为，且相对电梯的加速度为、1ara2a1PT1FT2F2P1m2marara1ayo2ayoPage10牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版1PT1FT2F2P1ay02ay011T1amFgm22T2amFgmaaar1aaar2)(2121ragmmmma)(22121TagmmmmF解得1m2mararaPage11牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版例2如图，长为的轻绳，一端系质量为的小球,另一端系于定点，时小球位于最低位置，并具有水平速度，求小球在任意位置的速率及绳的张力．0vm0tloo0vvTFgmtenePage12牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版θθθgl0dsind0vvvvddddvvvlt解tsinmamgnTcosmamgFtmmgddsinvlmmgF/cos2Tv)cos32(20TθgglmFv)1(cos220lgvvo0vvTFgmtenePage13牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版问绳和铅直方向所成的角度为多少？空气阻力不计．例3如图,摆长为的圆锥摆，细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过圆心的铅直轴作角速度为的匀速率圆周运动．mloolrvPage14牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版解amPFT2nTsinmrmaF0cosTPFlglmmg22coslωgθ2arccos越大，也越大sinlr另有lmωF2TPFcosTolrvTFPnetePage15牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版llmm利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）Page16牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版oxy0v例4设空气对抛体的阻力与抛体的速度成正比，即，为比例系数．抛体的质量为、初速为、抛射角为．求抛体运动的轨迹方程．vkFrm0vkPage17牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版解取如图所示的平面坐标系OxyxxktmvvddyykmgtmvvddtmkxxddvvtmkkmgkyyddvvoxyPrF0vAvPage18牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版cos00vvxsin00vvy0tkt/mxecos0vvkmgkmgmkty/0e)sin(vv由初始条件，解得:tmkxxddvvtmkkmgkyyddvvoxyPrF0vAvPage19牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版txxddvtyyddv)e1)(cos/0mktkmx(vtkmgkmgkmymkt)e1)(sin(/0v由上式积分代初始条件得：oxyPrF0vAvPage20牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版oxyPrF0vAv0k0k)cos1ln()cos(tan0220xmkkgmxkmgyvvPage21牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版vrF解取坐标如图marFmgvπ6BPyBFBF浮力ηrbFmgFπ6B0；令tmbFdd0vv例5一质量，半径的球体在水中静止释放沉入水底．已知阻力,为粘滞系数，求．)(tvvrηFπ6rmrηPage22牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版)(dd0bFmbtvvtmbFdd0vv］［tmbbF)/(0e1vttmbbF000d)(dvvvvrFPyBFBF浮力Page23牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版bFt/,0Lv（极限速度）］［tmbbF)/(0e1vLL95.0)05.01(vvv当时bmt3vBFrFPyvbF0toL,3vvbmt一般认为≥Page242-4牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版vf上抛分析上抛时动力学分析Py思考一质量不计大小的球体在空气中以初速度V0从水平地面竖直上抛．已知阻力,求上升和下落的时间．fkvm边界条件？Page252-4牛顿定律的应用举例第二章牛顿定律物理学第五版vfPy下抛分析动力学分析？边界条件？