《用牛頓運動定律解決問題一》

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1、 一、牛頓第二定律1、 內(nèi) 容 ： 物 體 加 速 度 的 大 小 跟 所 受到 的 作 用 力 成 正 比 ,跟 它 的 質(zhì) 量 成 反比 ; 加 速 度 方 向 跟 作 用 力 方 向 相 同 。復(fù) 習(xí) ：2、 公 式 : F=ma 二、運動學(xué)公式速 度 公 式 ： v = vo+at位 移 公 式 ： x= vot + at2導(dǎo) 出 公 式 ： v 2 vo 2 =2ax21 例1.一 個 靜 止 在 水 平 面 上 的 物 體 ， 質(zhì) 量 是 2kg， 在6.4N的 水 平 拉 力 作 用 下 沿 水 平 面 向 右 運 動 ， 物 體 與 水平 地 面 間 的 滑 動 摩 擦 力 為

2、 4.2N。 求 物 體 4s末 的 速 度 和4s內(nèi) 發(fā) 生 的 位 移 。問 題 ：1.物 體 的 受 力 情 況 如 何 ？受 力 分 析 如 圖 示 ： G2.物 體 所 受 的 合 力 如 何 ？豎 直 方 向 ： 合 力 為 零 ， 加 速 度 為 零 。水 平 方 向 ： 大 小 ： F合 = F1 F2 ； 方 向 與 拉 力 F1方 向 相 同3.物 體 是 勻 變 速 運 動 嗎 ? 運 動 情 況 中 已 知 哪 些 量 ？ 要 求末 速 度 和 位 移 ， 還 差 什 么 量 ？物 體 做 勻 變 速 直 線 運 動 ,已 知初 速 度 V O和 時 間 t， 要 求

3、末 速度 V和 位 移 ,還 差 加 速 度 a。 0=O t=4s =? =? FN F1F2 a=? 解 ： 物 體 受 力 如 圖由 圖 知 ： F合 =F1-F2由 牛 頓 第 二 定 律 可 得 : smsmatvv /4.4/41.100 mmattvx 8.841.12121 220 4s末 的 速 度4s內(nèi) 的 位 移 O4.如 何 求 加 速 度 ？借 助 于 牛 頓 第 二 定 律 F合 =ma， 先 求 合 力 再 求 加 速 度 。5.本 題 的 解 題 思 路 如 何 ？先 受 力 分 析 求 出 合 力 ， 再 用 牛 頓 第 二 定 律 求 出 加 速 度 ，最

4、后 用 運 動 學(xué) 公 式 求 解 。 2221 /1.1/2 2.44.6 smsmmFFa GFN F1F2 練 習(xí) :1一 個 靜 止 在 水 平 地 面 上 的 物 體 ,質(zhì) 量 是2K g,在 6.4N的 水 平 拉 力 作 用 下 沿 水 平 地 面 向右 運 動 。 物 體 與 地 面 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 0.2，求 物 體 在 4s末 的 速 度 和 4s內(nèi) 發(fā) 生 的 位 移 。(g取 10m/s2) 解 ： 物 體 受 力 如 圖由 圖 知 ： F合 =F1-F2 smsmatvv /8.4/42.100 mmattvx 6.942.12121 220 4s末 的

5、速 度4s內(nèi) 的 位 移 GFN F1F2由 牛 頓 第 二 定 律 可 得 :FN=G=mgF2= FN則 :F合 =F1 mg 221 /2.1/2 1022.04.6 smsmmmgFa 練 習(xí) :2一 個 靜 止 在 水 平 地 面 上 的 物 體 ,質(zhì) 量 是2K g,在 10N的 拉 力 F作 用 下 沿 水 平 地 面 向 右 運動 。 已 知 F與 水 平 地 面 的 夾 角 為 300， 物 體 與地 面 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 0.2， 求 物 體 在 4s末 的 速度 和 4s內(nèi) 發(fā) 生 的 位 移 。 (g取 10m/s2) F300 解 ： 物 體 受 力 如 圖

6、由 圖 知 ： F合 =F1-Ff 220 /32.11/42.830 smsmatvv mattvx 22.6421 20 4s末 的 速 度4s內(nèi) 的 位 移 G FN FFf由 牛 頓 第 二 定 律 可 得 :FN+F2=GFf= FN則 :F合 =F1 (G-F2) 22 1 /2.83F- smmmgFa ）（ F1F2 一 、 從 受 力 確 定 運 動 情 況 已 知 物 體 受 力 情 況 確 定 運 動 情 況 ， 指的 是 在 受 力 情 況 已 知 的 條 件 下 ， 要 求 判 斷出 物 體 的 運 動 狀 態(tài) 或 求 出 物 體 的 速 度 、 位移 等 。 處 理

7、 這 類 問 題 的 基 本 思 路 是 ： 先 分析 物 體 受 力 情 況 求 合 力 ， 據(jù) 牛 頓 第 二 定 律求 加 速 度 ， 再 用 運 動 學(xué) 公 式 求 所 求 量 (運動 學(xué) 量 )。 練 習(xí) ： 一 木 箱 質(zhì) 量 為 m ， 與 水 平 地 面 間 的 動 摩 擦因 數(shù) 為 ， 現(xiàn) 用 斜 向 右 下 方 與 水 平 方 向 成 角 的 力 F推 木 箱 使 之 向 右 運 動 ， 求 經(jīng) 過 時 間 t木 箱 的 速 度 。F G FFNFf F1=FCosF2=FSin XYX方 向 ： F合 =F1-FfY方 向 ： FN=G+F2 F f=FN V=V0+at

8、F1= FcosF2=FSinF合 =ma 思 路 ： 已 知 運 動 情 況 求 受 力 。 應(yīng) 先 求 出 加 速 度 a，再 利 用 牛 頓 第 二 定 律 F合 =ma求 滑 雪 人 受 到 的 阻 力 。解 ： 第 一 步 求 a因 為 V0=2m/s， s=60m， t=5s據(jù) 公 式求 得 a = 4m/s2例 2.一 個 滑 雪 的 人 ， 質(zhì) 量 m = 75K g， 以 v0 = 2m/s的 初速 度 沿 山 坡 勻 加 速 滑 下 ， 山 坡 的 傾 角 = 30o， 在 t = 5s的 時 間 內(nèi) 滑 下 的 路 程 x = 60m， 求 滑 雪 人 受 到 的 阻力

9、（ 包 括 摩 擦 和 空 氣 阻 力 ） 。 20 21 attV 人)30o F F阻GG1 G2yx a第 二 步 求 F合 、 阻 力要 對 人 進 行 受 力 分 析 畫 受 力 圖 ， 人)30o F F阻GG1 G2yx a第 二 步 求 F合 、 阻 力要 對 人 進 行 受 力 分 析 畫 受 力 圖所 以 ： F合 =ma=300Nx軸 方 向 ： F合 =G1 F阻y軸 方 向 ： F1 G2=0滑 雪 人 所 受 的 阻 力 F阻 =G1 F合 =mgsin F合 =67.5N 解 ： 根 據(jù) 運 動 學(xué) 公 式 ： x v0t at2 得 ： 代 入 已 知 量 得

10、： a 4m/s2 對 人 進 行 受 力 分 析 ， 建 立 坐 標 系 ，Gx=mgsin 根 據(jù) 牛 頓 第 二 定 律 F ma， 得 ：Gx F 阻 ma 即 ： F阻 mgsin ma 代 入 數(shù) 值 得 ： F阻 67.5N即 ： 滑 雪 人 受 到 的 阻 力 大 小 是 67.5N。 方 向 沿 山 坡 向 上 . 12a 2（ x v0t）t2 二 、 從 運 動 情 況 確 定 受 力 已 知 物 體 運 動 情 況 確 定 受 力 情 況 ， 指 的 是在 運 動 情 況 （ 知 道 三 個 運 動 學(xué) 量 ） 已 知 的 條 件下 ， 要 求 得 出 物 體 所 受

11、的 力 或 者 相 關(guān) 物 理 量（ 如 動 摩 擦 因 數(shù) 等 ） 。 處 理 這 類 問 題 的 基 本 思 路 是 ： 先 分 析 物 體的 運 動 情 況 ， 據(jù) 運 動 學(xué) 公 式 求 加 速 度 ， 再 在 分析 物 體 受 力 情 況 的 基 礎(chǔ) 上 ， 用 牛 頓 第 二 定 律 列方 程 求 所 求 量 (力 )。 1.上 題 中 如 果 忽 略 空 氣 阻 力 作 用 ， 滑 雪 人 受 到 的摩 擦 阻 力 多 大 ,求 滑 雪 板 與 雪 面 間 動 摩 擦 因 數(shù) 多大 ?2.如 果 坡 長 只 有 60m， 下 端 是 水 平 雪 面 ， 滑 雪 者 在水 平 面

12、上 還 能 滑 多 遠 ？3.如 果 下 坡 后 立 即 滑 上 一 個 300的 斜 坡 。 請 問 滑 雪者 最 高 能 上 升 多 高 ？更 上 一 層 ： （ g=10m/s2)例 2.一 個 滑 雪 的 人 ， 質(zhì) 量 m = 75K g， 以 v0 = 2m/s的 初速 度 沿 山 坡 勻 加 速 滑 下 ， 山 坡 的 傾 角 = 30o， 在 t = 5s的 時 間 內(nèi) 滑 下 的 路 程 x = 60m， 求 滑 雪 人 受 到 的 阻力 （ 包 括 摩 擦 和 空 氣 阻 力 ） 。 0.115153 mm 209.63121 mm 3.703121 更 上 一 層 答 案

13、 ： （ g=10m/s2)1、2、3、 一 、 從 受 力 確 定 運 動 情 況二 、 從 運 動 情 況 確 定 受 力 加 速 度 a是 聯(lián) 系 力 和 運 動 的 橋 梁 牛 頓 第 二 定 律 公 式 (F=m a)和 運 動 學(xué) 公 式 (勻 變 速直 線 運 動 公 式 v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2 v02=2ax等 )中 ，均 包 含 有 一 個 共 同 的 物 理 量 加 速 度 a。 由 物 體 的 受 力 情 況 ， 用 牛 頓 第 二 定 律 可 求 加 速度 ， 再 由 運 動 學(xué) 公 式 便 可 確 定 物 體 的 運 動 狀 態(tài) 及 其變 化

14、 ； 反 過 來 ， 由 物 體 的 運 動 狀 態(tài) 及 其 變 化 ， 用 運動 學(xué) 公 式 可 求 加 速 度 ， 再 由 牛 頓 第 二 定 律 便 可 確 定物 體 的 受 力 情 況 。 可 見 ， 無 論 是 哪 種 情 況 ， 加 速 度 始 終 是 聯(lián) 系 力 和運 動 的 橋 梁 。 求 加 速 度 是 解 決 有 關(guān) 力 和 運 動 問 題 的基 本 思 路 ， 正 確 的 受 力 分 析 和 運 動 過 程 分 析 則 是 解決 問 題 的 關(guān) 鍵 。 從 受 力 確 定 運 動從 運 動 確 定 受 力 1.基本思路:加速度a是聯(lián)系力和運動的橋梁所求量所求量 2.解題步

15、驟： (1)確定研究對象；(2)分析受力情況和運動情況， 畫示意圖(受力和運動過程)；(3)用牛頓第二定律或運動學(xué)公式 求加速度； (4)用運動學(xué)公式或牛頓第二定律 求所求量。 質(zhì)量為40kg的物體靜止在水平面上, 當(dāng)在400N的水平拉力作用下由靜止開始經(jīng)過16m時, 速度為16 m/s, 求物體受到的阻力是多少? F80N 用彈簧秤拉著一個物體在水平面上做勻速運動, 彈簧秤的示數(shù)是0.40N. 然后用彈簧秤拉著這個物體在水平面上做勻變速運動, 測得加速度是0.85 m/s2, 彈簧秤的示數(shù)是2.10N。這個物體的質(zhì)量是多大? m =2 kg 一個木箱沿著一個粗糙的斜面勻加速下滑， 初速度是零

16、，經(jīng)過5.0 s的時間, 滑下的路程是10m, 斜面的夾角是300，求木箱和粗糙斜面間的動摩擦因數(shù)。(g取10 m/s2) =0.48 練習(xí)： 1.蹦 床 是 運 動 員 在 一 張 繃 緊 的 彈 性 網(wǎng) 上 蹦 跳 、翻 滾 并 做 各 種 空 中 動 作 的 運 動 項 目 ， 一 個 質(zhì) 量為 60kg的 運 動 員 ， 從 離 水 平 網(wǎng) 面 3.2 高 處 自 由下 落 ， 著 網(wǎng) 后 沿 豎 直 方 向 蹦 回 到 離 水 平 網(wǎng) 面 5.0 高 處 。 已 知 運 動 員 與 網(wǎng) 接 觸 的 時 間 為 1.2 ，若 把 在 這 段 時 間 內(nèi) 網(wǎng) 對 運 動 員 的 作 用

17、力 當(dāng) 作 恒力 處 理 ， 求 此 力 的 大 小 （ g取 10m/s2） 。F = 1.5 103N 2. 質(zhì) 量 為 20kg的 物 體 若 用 20N的 水 平 力 牽 引 它 ，剛 好 能 在 水 平 面 上 勻 速 前 進 。 求 ：（ 1） 若 改 用 50N拉 力 沿 與 水 平 方 向 成 37 的夾 角 向 斜 上 方 拉 它 ， 使 物 體 由 靜 止 出 發(fā) 在 水平 面 上 前 進 2.3m時 ， 它 的 速 度 多 大 ？（ 2） 在 前 進 2.3m時 撤 去 拉 力 ， 又 經(jīng) 過 3s鐘 ，物 體 的 速 度 多 大 ？（ 3） 物 體 總 共 通 過 多 大 位 移 ？ （ g取 10m/s2）（ 1） 2.3m s （ 2） 0 （ 3） 4.95m