物理①必修《用牛頓運(yùn)動定律解決問題一》.ppt

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用牛頓運(yùn)動定律解決問題 一 一 牛頓第二定律 1 內(nèi)容 物體加速度的大小跟作用力成正比 跟物體的質(zhì)量成反比 加速度的方向跟作用力的方向相同 復(fù)習(xí) 2 公式 F ma 注意 1 同時性 2 同向性 二 運(yùn)動學(xué)公式 速度公式 v vo at 位移公式 x vot at2 2 導(dǎo)出公式 v2 vo2 2ax 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(yùn)動 物體與水平地面間的滑動摩擦力為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 G F N f 2 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 F f 方向與拉力F方向相同 3 物體的運(yùn)動情況中已知哪些量 要求末速度和位移 還差什么量 已知初速度VO和時間t 要求末速度Vt和位移 還差加速度a 4 如何求加速度 借助于牛頓第二定律F合 ma 利用合力來求加速度 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 最后用運(yùn)動學(xué)公式求解 例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(yùn)動 物體與地面間的摩擦力是4 2N 求物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移 思考 如果物體與地面的動摩擦因數(shù)為0 2 其他條件不變 其結(jié)果如何 一 從受力確定運(yùn)動情況 已知物體受力情況確定運(yùn)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(yùn)動狀態(tài)或求出物體的速度 位移等 處理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(yùn)動學(xué)公式求所求量 運(yùn)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 求經(jīng)過ts時木箱的速度 水平方向 F合 F1 f Fcos f ma豎直方向 N G F2 G Fsinf NVt V0 at 建立直角坐標(biāo)系 X Y X方向 F合 F1 f Fcos f maY方向 N G F2 G Fsinf NVt V0 at 解題過程 解 對物體 受力分析如圖 建立如圖所示坐標(biāo)系 根據(jù)牛頓第二定律 得F合 F f ma 得a 6 4 4 2 2 1 1m s2由v at 得vt 1 1 4m s 4 4m s由X at2 得x 1 1 42 8 8m 2 1 2 1 思路 已知運(yùn)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 x 60m t 5s據(jù)公式求得a 4m s2 例2 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 第二步求F合 阻力要對人進(jìn)行受力分析畫受力圖 第二步求F合 阻力要對人進(jìn)行受力分析畫受力圖 所以 F合 ma 300Nx軸方向 F合 G1 fy軸方向 N G2 0滑雪人所受的阻力f G1 F合 mgsin F合 67 5N G G1 G2 N f 30 解 根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式 x v0t at2得 代入已知量得 a 4m s2對人進(jìn)行受力分析 建立坐標(biāo)系 根據(jù)牛頓第二定律F ma 得 mgsin F阻 ma即 F阻 mgsin ma代入數(shù)值得 F阻 67 5N即 滑雪人受到的阻力是67 5N 二 從運(yùn)動情況確定受力 已知物體運(yùn)動情況確定受力情況 指的是在運(yùn)動情況 知道三個運(yùn)動學(xué)量 已知的條件下 要求得出物體所受的力或者相關(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(yùn)動情況 據(jù)運(yùn)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 上題中如果忽略空氣阻力作用 求滑雪板與雪面間動摩擦因數(shù)多大 如果坡長只有60m 下端是水平雪面 滑雪者在水平面上還能滑多遠(yuǎn) 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 一 從受力確定運(yùn)動情況 二 從運(yùn)動情況確定受力 動力學(xué)的兩類基本問題 加速度a是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁 牛頓第二定律公式 F ma 和運(yùn)動學(xué)公式 勻變速直線運(yùn)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(yùn)動學(xué)公式便可確定物體的運(yùn)動狀態(tài)及其變化 反過來 由物體的運(yùn)動狀態(tài)及其變化 用運(yùn)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(yùn)動的橋梁 求加速度是解決有關(guān)力和運(yùn)動問題的基本思路 正確的受力分析和運(yùn)動過程分析則是解決問題的關(guān)鍵 1 基本思路 加速度a是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁 所求量 所求量 動力學(xué)問題的求解 2 解題步驟 1 確定研究對象 2 分析受力情況和運(yùn)動情況 畫示意圖 受力和運(yùn)動過程 3 用牛頓第二定律或運(yùn)動學(xué)公式求加速度 4 用運(yùn)動學(xué)公式或牛頓第二定律求所求量 動力學(xué)問題的求解 練習(xí)1 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16m s 求物體受到的阻力是多少 答案 80N 練習(xí)2 用彈簧秤拉著一個物體在水平面上做勻速運(yùn)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(yùn)動 測得加速度是0 85m s2 彈簧秤的示數(shù)是2 10N 這個物體的質(zhì)量是多大 答案 m 2kg 練習(xí)3 一個木箱沿著一個粗糙的斜面勻加速下滑 初速度是零 經(jīng)過5 0s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10m s2 答案 0 48 練習(xí) 蹦床是運(yùn)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(yùn)動項目 一個質(zhì)量為60kg的運(yùn)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(yùn)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(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒力處理 求此力的大小 g取10m s2 F 1 5 103N 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(jìn) 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(jìn)2 3m時 它的速度多大 2 在前進(jìn)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 練習(xí) 再見