《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題(一)》ppt課件.ppt

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1、第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律,用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（一）,牛頓第二定律的兩類基本問(wèn)題 1、已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況。 2、已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況。,受力情況,,受力分析，畫受力圖,,處理受力圖，求合力,,a,F=ma,,運(yùn)動(dòng)情況（s v t a),運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律,初始條件,,,,, 解題思路：,,例1：一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦力是4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。,解：物體的受力如圖所示：,4s內(nèi)的位移,由圖知： F合=F-f=6.4N-4.2N=2.2N,由牛頓第二定律：F=ma,例2:一個(gè)滑雪的人，質(zhì)

2、量m=75kg，以V0=2m/s的初速度沿山坡勻加速地滑下，山坡的傾角=300，在t=5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力(包括滑動(dòng)摩擦力和空氣阻力，g=10m/s2)。,解：對(duì)人進(jìn)行受力分析畫受力圖，如下,因?yàn)椋篤0=2m/s，x=60m，t=5s 取沿鈄面向下方向?yàn)檎?則：根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：,,,求得a = 4m/s2,再由牛頓第二定律可得：,例3：質(zhì)量為100t的機(jī)車從停車場(chǎng)出發(fā)，經(jīng)225m后，速度達(dá)到54km/h，此時(shí)，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓機(jī)車進(jìn)站，機(jī)車又行駛125m才停止在站上。設(shè)運(yùn)動(dòng)阻力不變，求機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受到的牽引力。,解：機(jī)車的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況如圖所示,加速

3、階段：v0=0,vt=54km/h=15m/s,s1=225m,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：,由牛頓第二定律得：,減速階段：以運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较? v2=54km/h=15m/s，s2=125m，v3=0 故,由牛頓第二定律得：-f=ma2 故阻力大小f= -ma2= -105(-0.9)N=9104N,因此牽引力 F=f+ma1=（9104+5104）N=1.4105N,例4：如圖4所示，ACD是一滑雪場(chǎng)示意圖，其中AC是長(zhǎng)L8 m、傾角37的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面.人從A點(diǎn)由靜止下滑，經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下.人與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25，不計(jì)空氣阻力，

4、取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：,圖4,(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時(shí)間；,(2)人在離C點(diǎn)多遠(yuǎn)處停下？,解析人在斜坡上下滑時(shí)，受力分析如圖所示. 設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a，沿斜坡方向， 由牛頓第二定律得mgsin Ffma FfFN 垂直于斜坡方向有FNmgcos 0,聯(lián)立以上各式得agsin gcos 4 m/s2 t2 s,答案2 s,解析人在水平面上滑行時(shí)，水平方向只受到地面的摩擦力作用.設(shè)在水平面上人減速運(yùn)動(dòng)的加速度為a，由牛頓第二定律得-mgma 設(shè)人到達(dá)C處的速度為v，則由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得 人在斜面上下滑的過(guò)程：v22aL 人在水平

5、面上滑行時(shí)：0v22ax 聯(lián)立以上各式解得x12.8 m 答案12.8 m,【例1】一個(gè)滑雪人從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角=30，滑雪板 與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04，求5 s內(nèi)滑下來(lái)的路程和5 s末的速度大小。 （取g=10 m/s2）,【答案】58 m 23.3 m/s,變式訓(xùn)練：一質(zhì)點(diǎn)從距離光滑的斜面底端10 m處以速度v0=10 m/s沿著斜面上滑，已知斜面的傾角=30，求質(zhì)點(diǎn)滑到斜面底端所用的時(shí)間。,【答案】4.83s,（1）從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的基本思路 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 受力情況 說(shuō)明：求解動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題，其中，受力分析

6、是基礎(chǔ)，牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是工具，加速度是橋梁。 （2）從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的解題步驟 確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫出物體的受力示意圖； 選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度； 根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體所受的合力； 根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。,,,如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的力。,學(xué)點(diǎn)2 從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,【例2】如圖4-6-2所示，一位滑雪者如果以v020 m/s的初 速度沿直線沖上一傾角為30的山坡，從沖坡開始計(jì) 時(shí)，至3.8 s末，雪橇速度變?yōu)榱恪?

7、如果雪橇與人的質(zhì) 量共為m=80 kg，求滑雪人受到的阻力是多少？（取 g=10 m/s2）,【答案】20.8 N，沿斜面向下,圖4-6-2,【評(píng)析】這是典型地根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況的問(wèn)題。對(duì)于這一類問(wèn)題關(guān)鍵是理清基本的解題思路，做好受力分析，把握好加速度a這一橋梁。,變式訓(xùn)練：質(zhì)量m=1.5 kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），在水平恒力F作用下，從水平面上點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離撤去該力，物塊繼續(xù)滑行t=2.0 s后停在B點(diǎn),已知A、B兩點(diǎn)間的距離s=5.0 m，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.20，求恒力F的大小。（取g=10 m/s2）,【答案】15N,(3)連接體問(wèn)題 利用牛頓

8、第二定律處理連接體問(wèn)題時(shí)常用的方法是整體法與隔離法。 整體法：當(dāng)系統(tǒng)中各物體的加速度相同時(shí)，我們可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體的質(zhì)量之和，當(dāng)整體受到的外力F已知時(shí)，可用牛頓第二定律求出整體的加速度，這種處理問(wèn)題的思維方法叫做整體法。 隔離法：從研究的方便出發(fā)，當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力時(shí)，常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中“隔離”出來(lái)，進(jìn)行受力分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程，這種處理連接體問(wèn)題的思維方法叫做隔離法。 說(shuō)明：處理連接體問(wèn)題時(shí)，整體法與隔離法往往交叉使用，一般的思路是先用其中一種方法求加速度，再用另一種方法求物體間的作用力或系統(tǒng)所受合外力.,如圖-6-

9、5所示，光滑水平面上并排放置著A、B兩個(gè)物體，mA=5 kg，mB=3 kg，用F=16 N的水平外力推動(dòng)這兩個(gè)物體，使它們共同做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求A、B間彈力的大小。,【答案】6 N,圖4-6-5,【例3】如圖4-6-4所示,光滑水平面上放置質(zhì)量 分別為m、2m的A、B兩個(gè)物體，A、B間 的最大靜摩擦力為mg，現(xiàn)用水平拉力F 拉B，使AB以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則拉力F 的最大值為（ ） A.mg B.2mg C.3mg D.4mg,【解析】當(dāng)A、B之間恰好不發(fā)生相對(duì) 滑動(dòng)時(shí)力F最大，此時(shí)，對(duì)于A物體所受的合外力為mg 由牛頓第二定律知aA=mg/m=g 對(duì)于A

10、B整體，加速度a=aA=g 由牛頓第二定律得F=3ma=3mg,圖4-6-4,【評(píng)析】整體法和隔離法是高中物理常用的方法，特別是涉及到兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體時(shí)，往往用到此法，但并不是任何兩個(gè)物體都可以看作整體，只有兩物體加速度相同時(shí)才可看作整體法。,C,（4）瞬時(shí)加速度問(wèn)題 分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度。此類問(wèn)題應(yīng)注意兩種基本模型的建立。 剛性繩（或接觸面）：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷（或脫離）后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間，一般題目中所給的細(xì)線、輕桿和接觸面在不加特殊說(shuō)明時(shí)，均可按

11、此模型處理。 彈簧（或橡皮繩）：此種物體的特點(diǎn)是形變量大，形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，在瞬時(shí)問(wèn)題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的。 說(shuō)明： 細(xì)繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能發(fā)生突變。,例1.如圖所示,質(zhì)量相同的A、B兩球用細(xì)線懸掛于天花板上且靜止不動(dòng)。兩球間是一個(gè)輕質(zhì)彈簧，如果突然剪斷懸線，則在剪斷懸線瞬間A球加速度為____；B球加速度_____,瞬時(shí)加速度,O,A,B,例2如圖所示，求剪斷AB繩瞬間小球的加速度。,G,,FK,重慶市璧山中學(xué) 高中物理組 陳井平,,例4.如圖所示，一豎直彈簧下端固定于水平地面，小球從彈簧的正上方自由下落到彈簧上端，直至小球下降到最低點(diǎn)A的過(guò)程中，試分析小球的F合和a、v如何發(fā)生變化。,瞬時(shí)性和矢量性案例分析,,（1）F合先不變，然后減小，最后反向增大。,（2）a先不變，然后減小，最后反向增大。,最低點(diǎn),FK=G，合力反向,（3）v先勻加，然后加得越來(lái)越慢， 最后減速得越來(lái)越快直至為零。,V=V最大,重慶市璧山中學(xué) 高中物理組 陳井平,有彈力，但合力方向不變,同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。,瞬時(shí)性,,FK,G,思考與討論：學(xué)過(guò)本節(jié)知識(shí)后，你能否解釋在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，需要重物的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M嗎？,