云南省镇康县第一中学高中物理 4.6用牛顿运动定律解决问题(一)课件 新人教必修1.ppt
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1、1.牛顿第二运动定律牛顿第二运动定律内容内容:物体的加速度跟所受合力物体的加速度跟所受合力成正比成正比,跟物体质量成反比加速跟物体质量成反比加速度方向跟合力方向相同。度方向跟合力方向相同。公式公式:F=ma导导 入入 新新 课课小复习小复习2.运动学公式:运动学公式:速度公式:速度公式:v=vo+at位移公式:位移公式:s=vot+at/2导出公式:导出公式:vtvo=2as2224.6 4.6 用牛用牛顿运运动定律解决定律解决问题(一)(一)第四章第四章第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律牛顿运动定律牛顿运动定律(1 1)知识与技能)知识与技能能运用牛顿定律解答一般的力学问题。能运用牛顿定
2、律解答一般的力学问题。理解运用牛顿定律解决问题的一般方法,理解运用牛顿定律解决问题的一般方法,即首先对研究对象进行受力分析,然后用即首先对研究对象进行受力分析,然后用牛顿定律把二者联系起来。牛顿定律把二者联系起来。在分析解题的过程中学习体会可以采取一在分析解题的过程中学习体会可以采取一些具体有效的方法,比如如何建立恰当的些具体有效的方法,比如如何建立恰当的坐标系进行解题等。坐标系进行解题等。教教 学学 目目 标标(2 2)过程与方法)过程与方法培养学生的分析推理能力和解题的能力。培养学生的分析推理能力和解题的能力。培养学生运用牛顿运动定律解决问题的能力。培养学生运用牛顿运动定律解决问题的能力。
3、引导帮助学生解决从受力确定物体的运动情引导帮助学生解决从受力确定物体的运动情况和从运动情况确定受力两种问题。况和从运动情况确定受力两种问题。(3 3)情感态度与价值观)情感态度与价值观渗透渗透“学以致用学以致用”的思想,有将物理知识应的思想,有将物理知识应用于生产和生活实践的意识,勇于探究与日用于生产和生活实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题常生活有关的物理问题.培养学生联系实际、实事求是的科学态度和培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神科学精神.教学重、难点教学重、难点重点重点牛顿运动定律的综合应用。牛顿运动定律的综合应用。难点难点受力分析受力分析:牛顿第二定律在实际问题中的
4、牛顿第二定律在实际问题中的应用。应用。本本 节节 导导 航航1、从受力确定运动情况、从受力确定运动情况2、从运动情况确定受力、从运动情况确定受力1 1、从受力确定运动情况、从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况已知物体受力情况确定运动情况,指的,指的是在受力情况已知的条件下,要求判断出物是在受力情况已知的条件下,要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。体的运动状态或求出物体的速度、位移等。知识要点知识要点 处理这类问题的处理这类问题的基本思路基本思路是:先分析物体是:先分析物体受力情况求合力,据牛顿第二定律求加速度,受力情况求合力,据牛顿第二定律求加速度,再用运动学公式求所
5、求量再用运动学公式求所求量(运动学量运动学量)。物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公式式式式加速度加速度加速度加速度a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况 例例:一个静止在水平面上的物体,质量是一个静止在水平面上的物体,质量是2kg,在,在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向的水平拉力作用下沿水平面向右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦力为右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体。求物体4s末的速度和末的速度和4s内发生的位移。内发生的位移。例题例题分析:分析:(1)受力分析如
6、图示)受力分析如图示:竖直方向竖直方向:合力为零合力为零,加加速度为零。水平方向速度为零。水平方向:大小:大小:F合合=Ff;方向与方向与拉力拉力F方向相同。方向相同。(2)用牛顿第二定律知)用牛顿第二定律知:F合合=ma利用合力来利用合力来求加速度求加速度,利用运动学公式求位移。利用运动学公式求位移。GFNfGFNfO解:解:物体受力如图物体受力如图由图知:由图知:F合合=Ff=maa=4s4s末的速度末的速度4s4s内的位移内的位移 例例:如图所示:一个滑如图所示:一个滑雪人,质量雪人,质量m=50kg,从静,从静止开始沿倾角止开始沿倾角=37的斜坡的斜坡自由滑下,若已知滑雪板与自由滑下,
7、若已知滑雪板与雪面动摩擦数为雪面动摩擦数为0.05,经过,经过5秒后下滑路程多少?此时秒后下滑路程多少?此时速度又是多少?(不计空气速度又是多少?(不计空气阻力)阻力)例题例题解:解:X方向:方向:mgsin-f=maY方向:方向:FN-mgcos=0f=FN三个未知量三个未知量f、FN、a解三个解三个方程得:方程得:a=g(sin-cos)=10(sin37-0.05cos37)=5.6m/s2v=at=5.65m/s=28m/sGGXGYf阻阻FN从受力确定运动学参量解题步骤:从受力确定运动学参量解题步骤:1.1.确定研究对象确定研究对象,并对该物体进行受力分析并对该物体进行受力分析,2.
8、2.画出受力示意图。画出受力示意图。3.3.根据力的合成与分解法根据力的合成与分解法,求出物体所受的合力。求出物体所受的合力。4.4.根据牛顿第二定律列方程根据牛顿第二定律列方程,求出加速度。求出加速度。5.5.结合给定的运动学参量结合给定的运动学参量,选择运动学公式求未选择运动学公式求未知量并加以讨论。知量并加以讨论。归纳归纳2 2、从运动情况确定受力、从运动情况确定受力 已知物体运动情况确定受力情况已知物体运动情况确定受力情况,指的是,指的是在运动情况(知道三个运动学量)已知的条件在运动情况(知道三个运动学量)已知的条件下,要求得出物体所受的力或者相关物理量下,要求得出物体所受的力或者相关
9、物理量(如动摩擦因数等)。(如动摩擦因数等)。知识要点知识要点 处理这类问题的处理这类问题的基本思路基本思路是:先分析物是:先分析物体的运动情况,据运动学公式求加速度,再体的运动情况,据运动学公式求加速度,再在分析物体受力情况的基础上,用牛顿第二在分析物体受力情况的基础上,用牛顿第二定律列方程求所求量定律列方程求所求量(力力)。物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学 公式公式公式公式加速度加速度加速度加速度a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况例例:一个滑雪的人,质量一个滑雪的人,质量m=75kg
10、,以以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地滑下,的初速度沿山坡匀加速地滑下,山坡的倾角山坡的倾角=30o,在,在t=5s的时间内滑下的时间内滑下的路程的路程s=60m,求滑雪人受到的阻力,求滑雪人受到的阻力(包包括滑动摩擦力和空气阻力括滑动摩擦力和空气阻力)。例题例题G2G1mgNf解:解:对人进行受力分析得对人进行受力分析得右图因为右图因为v0=2m/s,x=60m,t=5s取取沿钭面向下方向为正则:根据沿钭面向下方向为正则:根据运动学公式:运动学公式:求得求得a=4m/s2再由牛顿第二定律可得:再由牛顿第二定律可得:例例:一个质量为一个质量为0.2Kg的物体用的物体用细绳吊在倾角为细绳吊在
11、倾角为的光滑斜的光滑斜倾面顶端如图所示,斜面静止时,倾面顶端如图所示,斜面静止时,物体紧靠在斜面上,绳与斜面平行,物体紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦,当斜面以不计摩擦,当斜面以2的加速度向右运动时,求绳中的拉的加速度向右运动时,求绳中的拉力及斜面对物体的弹力。力及斜面对物体的弹力。例题例题解:解:cos-Fcos-Fsinsin sin+Fsin+Fcoscos 故随着加速度的增长故随着加速度的增长,拉力拉力增大增大,支持力减小。支持力减小。当加速度达到某一值当加速度达到某一值0 0时时,F,F刚好为零,刚好为零,F cos=maF cos=ma0 0 F sin=mg F sin=mg
12、 FmgFN 0 0=gcot=7.5 m=gcot=7.5 ms s2 2 因为因为2 20 0故物故物体飞起,压力大小体飞起,压力大小如图,由三角形知识得:如图,由三角形知识得:mamgFT从运动确定受力解题步骤:从运动确定受力解题步骤:1.1.确定研究对象确定研究对象,结合给定的运动学参量结合给定的运动学参量,选选择运动学公式求加速度。择运动学公式求加速度。2.2.对研究对象进行受力分析对研究对象进行受力分析,画出受力示意画出受力示意图图.3.3.根据力的合成与分解法根据力的合成与分解法,表示出物体所受表示出物体所受的合力。的合力。4.4.根据牛顿第二定律列方程根据牛顿第二定律列方程,求
13、出未知力。求出未知力。例例:质量为质量为100t的机车从停车场出发,经的机车从停车场出发,经225m后,速度达到后,速度达到54km/h,此时,司机关闭发,此时,司机关闭发动机,让机车进站,机车又行驶动机,让机车进站,机车又行驶125m才停止在才停止在站上。设运动阻力不变,求机车关闭发动机前所站上。设运动阻力不变,求机车关闭发动机前所受到的牵引力。受到的牵引力。例题例题S1=225mV0=0S2=125mV1=15m/sV3=0FNGfGNfa(正正)加速运动加速运动a减速运动减速运动V(正正)解:解:火车的运动情况和受力情况如图所示火车的运动情况和受力情况如图所示加速阶段:加速阶段:v0=0
14、,vt=54km/h=15m/s,s1=225m由运动学公式:由运动学公式:由牛顿第二定律得:由牛顿第二定律得:减速阶段:以运动方向为正方向减速阶段:以运动方向为正方向v2=54km/h=15m/s,s2=125m,v3=0由牛顿第二定律得:由牛顿第二定律得:-f=ma2故阻力大小故阻力大小f=-ma2=-105(0.9)N=9104N因此牵引力因此牵引力F=f+ma1=(9104+5104)N=1.4105N 1.1.加速度加速度a a是联系力和运动的桥梁。是联系力和运动的桥梁。2.2.牛顿第二定律公式和运动学公式中,均包牛顿第二定律公式和运动学公式中,均包含有一个共同的物理量含有一个共同的
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