高中物理 《牛頓第二定律的應用》課件3粵教版必修1

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1、一、動力學問題的分類1、第一類：已知受力情況求運動情況即先由物體的受力情況求出合力，利用牛頓第 二 定律求出物體的加速度，再根據(jù)物體的初始條件利用運動學公式求出物體的運動情況-即任一時刻的位置、速度等2、第二類：已知運動情況求受力情況即先根據(jù)物體的運動情況，利用運動學公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律推斷或者求出物體的受力情況 但不管哪一類問題，確定物體的加速度是解題的關(guān)鍵二、應用牛頓第二定律解題規(guī)律分析二、應用牛頓第二定律解題規(guī)律分析 題目類型及流程如下：題目類型及流程如下： F合合=maa1、Vt=V0+at20212attVS、3、Vt2-V02=2as1、由左向右是已知力求運動狀態(tài)

2、，可將、由左向右是已知力求運動狀態(tài)，可將V 、a、s、t中任何一個物理量作為未知量求解中任何一個物理量作為未知量求解2、由右向左是已知運動求受力情況，可將未知、由右向左是已知運動求受力情況，可將未知力力F、m中任何一個物理量作為未知量求解中任何一個物理量作為未知量求解例題1：一個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動，物體與水平地面間的滑動摩擦力是4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。解：對物體進行受力分析畫圖如右由圖知：F合=F-f=ma a= 2/1 . 122 . 44 . 6smmfFsmatvvt/4 . 441 . 100mat

3、tvs8 . 841 . 121212204s末的速度末的速度4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移Ff三三.應用牛頓運動定律解題步驟：應用牛頓運動定律解題步驟：1、明確研究對象和研究過程；、明確研究對象和研究過程； 2、分析受力情況、畫出受力示意圖；、分析受力情況、畫出受力示意圖； 3、分析運動情況、畫出運動過程示意圖；、分析運動情況、畫出運動過程示意圖； 4、應用、應用F合合=ma及運動學公式列方程解題。及運動學公式列方程解題。例題：例題：2一靜止木箱質(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，求經(jīng)過t秒時木箱的速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma豎直方

4、向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐標系建立直角坐標系XYX方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=at例、一個滑雪的人，質(zhì)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的時間內(nèi)滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力(包括滑動摩擦力和空氣阻力)。思路：已知運動情況求受力。應先求出加速度思路：已知運動情況求受力。應先求出加速度a，再利，再利用牛頓第二定律用牛頓第二定律F合合=ma求

5、滑雪人受到的阻力。求滑雪人受到的阻力。解：第一步求第一步求a因為V0=2m/s，s=60m，t=5s據(jù)公式求得a = 4m/s220212attVS、第二步求第二步求F合合阻力阻力要對人進行受力分析畫受力圖，如下GfN因為是勻加速滑下，所以加速度向下，速度向下XYGYGX練習練習3.質(zhì)量為質(zhì)量為m4 kg的小物塊在一個平行于斜面的拉的小物塊在一個平行于斜面的拉力力F40N的作用下，從靜止開始沿斜面向上滑動，如的作用下，從靜止開始沿斜面向上滑動，如圖圖8所示。已知斜面的傾角所示。已知斜面的傾角37，物塊與斜面間的，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)動摩擦因數(shù)0.2，斜面足夠長，力，斜面足夠長，力F作用作用

6、5s后立即撤后立即撤去，求：（去，求：（1）前）前5 s內(nèi)物塊的位移大小及物塊在內(nèi)物塊的位移大小及物塊在5 s末的末的速率；速率； （2）撤去外力）撤去外力F后后4 s末物塊的速度。末物塊的速度。 8 解解 (1)分析受力情況畫受力圖分析受力情況畫受力圖G 8 NfX建立直角坐標系建立直角坐標系YGYGX 解： (2)5s末撤去F，物塊由于慣性仍向上滑行一定距離和一段時間。其受力如下：GNfVa建立直角坐標系建立直角坐標系XYGYGX請計算物塊向上滑行的時間。（時間不足4S）則4S末，物塊已經(jīng)向下滑了。 GNfVaYGYGXX物塊向下滑時，物塊向下滑時，a的大小改變。的大小改變。VV0at(時

7、間時間t應該是應該是4s減去物減去物塊上滑的時間塊上滑的時間注意：建立直角坐系的關(guān)鍵：X軸與加速度軸與加速度a同向。同向。 但不必但不必 建立時也不用建立。建立時也不用建立。牛頓第二定律的應用牛頓第二定律的應用臨界問題臨界問題你你會會嗎？嗎？牛頓定律應用牛頓定律應用 在應用牛頓定律解決動力學問題中，當物體的加速度不同時，物體可能處于不同狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”.“最小”.“剛好”.“恰好”等詞語時，往往出現(xiàn)臨界現(xiàn)象臨界問題 1 解題關(guān)鍵：找出臨界狀態(tài)，確定臨界條件。 2 常用方法：（1）假設(shè)法 （2）極限法習題精選 例例1 如圖所示，傾角為如圖所示，傾角為的光滑斜面體上有一個小球的光滑斜

8、面體上有一個小球m被平行于斜面被平行于斜面 的細繩系于斜面上，斜面體放在水平面上。的細繩系于斜面上，斜面體放在水平面上。 1要使小球?qū)π泵鏌o壓力，求斜面體運動的加速度范圍，并說明其方要使小球?qū)π泵鏌o壓力，求斜面體運動的加速度范圍，并說明其方向。向。 2要使小球?qū)K無拉力，且小球相對斜面靜止，求斜面體運動的加速要使小球?qū)K無拉力，且小球相對斜面靜止，求斜面體運動的加速度范圍，并說明其方向。度范圍，并說明其方向。 3若已知若已知=60，m=2kg,當斜面體以當斜面體以a=10m/s2向右做勻加速運動向右做勻加速運動時，繩對小球的拉力多大？（時，繩對小球的拉力多大？（g=10m/s2)m 解解（1）

9、假設(shè)小球?qū)π泵鎰偤脹]壓力時，假設(shè)小球?qū)π泵鎰偤脹]壓力時， 受力如圖甲，受力如圖甲， Tsin-mg=0 Tcos=ma0 a0=g.cot 所以斜面向右運動的加速度所以斜面向右運動的加速度 agcot時，小球?qū)π泵鏌o壓力時，小球?qū)π泵鏌o壓力 （2）假設(shè)小球?qū)K剛好無拉力）假設(shè)小球?qū)K剛好無拉力 時，受力如圖乙時，受力如圖乙 a0=gtan 方向水平向左方向水平向左 所以斜面向左運動的加速度所以斜面向左運動的加速度 a=gtan小球?qū)π泵鏇]壓力。小球?qū)π泵鏇]壓力。mymg 甲TNmg （3）當小球?qū)π泵鎰偤脹]壓力時）當小球?qū)π泵鎰偤脹]壓力時a0=gcot= 而而a=10m/s2a0，此時小球以飄

10、離斜面，此時小球以飄離斜面 如圖所示，如圖所示， Tsin =ma Tcos =mg 解得解得T=20 =45O2/3310smmmg TyxN2跟蹤練習跟蹤練習 1 如下圖所示，一輛卡車后面用輕繩拖著質(zhì)量為m的物體A,A與地面之間的摩擦不計。 (1)當卡車以加速度a1= 加速運動時，繩的拉力為 則A對地面的壓力多大？ （2）當卡車的加速度a=g時，繩的拉力多大？g21mg65解析解析:(1)對對A受力分析如圖受力分析如圖,T= mg,N0Tcos =ma1 cos = =530 N=mgTsin= mgmgTNmg655331 (2)當車的加速度較大時，當車的加速度較大時，A將飄離將飄離地面

11、，當車剛好離開地面時受力如地面，當車剛好離開地面時受力如 a0=gcot=0.75g a2=ga0，此時，此時A已飄離地面已飄離地面 T= (mg)2+(ma2)2 T= 2 mgmgT 例例 2 一大木箱放在平板車的后面，到駕駛室的距離一大木箱放在平板車的后面，到駕駛室的距離L=1.6m，木箱與車板間的動摩，木箱與車板間的動摩擦因數(shù)為擦因數(shù)為=0.484，平板車一速度，平板車一速度v0=22.0m/s勻速行駛，駕駛員突然剎車，使車均勻勻速行駛，駕駛員突然剎車，使車均勻減速。為不讓木箱撞擊駕駛室，從開始剎車到完全停下，至少要經(jīng)過多少時間？減速。為不讓木箱撞擊駕駛室，從開始剎車到完全停下，至少要

12、經(jīng)過多少時間？（g=10m/s 2 提示提示: 剎車加速度過大時，木箱會在木板上向前滑動，這時車和木箱的剎車加速度過大時，木箱會在木板上向前滑動，這時車和木箱的加速度大小滿足加速度大小滿足a車車a箱箱，因而，當車停下時，木箱還向前滑動，兩者的，因而，當車停下時，木箱還向前滑動，兩者的v-t圖像如圖圖像如圖所示。所示。0vt車車箱箱平板車的加速度不能超過多大平板車的加速度不能超過多大?能否求出平板車剎車時最大制動力能否求出平板車剎車時最大制動力?勻勻 速速mgFN加加 速速加加 速速mgFNf靜靜減減 速速減減 速速mgFNf靜靜A車車AM 靜止靜止A車車A箱箱 靜止靜止靜止靜止止止s1s2s3

13、s4V=22m/sV1解析解析:設(shè)車的加速度為設(shè)車的加速度為a s車車=v2/2a 木箱的加速度木箱的加速度a木木=g s木木=v2/2 g當木箱與車剛好不相撞時當木箱與車剛好不相撞時 s木木= s車車+L a車車=5m/s2 t=v/ a車車=4.4s 跟蹤練習跟蹤練習2 小木箱小木箱abcd的質(zhì)量的質(zhì)量M=180g，高，高l=0.2m，其頂部離擋板，其頂部離擋板E的的豎直距離豎直距離h=0.8m，在木箱內(nèi)放有一個質(zhì)量，在木箱內(nèi)放有一個質(zhì)量m=20g的小物體的小物體P（可視為質(zhì)（可視為質(zhì)點），通過輕細繩拉靜止木箱能向上運動，木箱與擋板點），通過輕細繩拉靜止木箱能向上運動，木箱與擋板E碰撞后，物體碰撞后，物體P不會和木箱頂不會和木箱頂ad相碰相碰,求拉力求拉力FT的取值范圍的取值范圍(取取g=10m/s2).Lh54頁創(chuàng)新拔高頁創(chuàng)新拔高1題題Lh54頁創(chuàng)新拔高頁創(chuàng)新拔高1題題FABCV