高中物理 4.5牛顿第二定律的应用课件 新人教必修1.ppt

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1、牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用2021/8/11 星期三1一、动力学问题的分类1、第一类：已知受力情况求运动情况即先由物体的受力情况求出合力，利用牛顿第 二 定律求出物体的加速度，再根据物体的初始条件利用运动学公式求出物体的运动情况-即任一时刻的位置、速度等2、第二类：已知运动情况求受力情况即先根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律推断或者求出物体的受力情况 但不管哪一类问题，确定物体的加速度是解题的关键第三章第三章 第六节第六节 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用2021/8/11 星期三2二、应用牛顿第二定律解题规律分析二、应用牛顿第二定律解题规律分析

2、 题目类型及流程如下：题目类型及流程如下：F合合=maa1、Vt=V0+at3、Vt2-V02=2as1、由左向右是已知力求运动状态，可将、由左向右是已知力求运动状态，可将V、a、s、t中任何一个物理量作为未知量求解中任何一个物理量作为未知量求解2、由右向左是已知运动求受力情况，可将未知、由右向左是已知运动求受力情况，可将未知力力F、m中任何一个物理量作为未知量求解中任何一个物理量作为未知量求解2021/8/11 星期三32021/8/11 星期三4例题1：一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N。求物体4s

3、末的速度和4s内发生的位移。解：对物体进行受力分析画图如右由图知：F合=F-f=ma a=4s末的速度末的速度4s内的位移内的位移Ff2021/8/11 星期三5三三.应用牛顿运动定律解题步骤：应用牛顿运动定律解题步骤：1、明确研究对象和研究过程；、明确研究对象和研究过程；2、分析受力情况、画出受力示意图；、分析受力情况、画出受力示意图；3、分析运动情况、画出运动过程示意图；、分析运动情况、画出运动过程示意图；4、应用、应用F合合=ma及运动学公式列方程解题。及运动学公式列方程解题。2021/8/11 星期三6例例题题：2一静止木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为，现用斜向右下方与水平方向

4、成角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma竖直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐标系建立直角坐标系XYX方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=at2021/8/11 星期三7练习练习练习练习1 1 1 1、如图，一质量为、如图，一质量为、如图，一质量为、如图，一质量为m=5Kgm=5Kgm=5Kgm=5Kg的物体沿水平地面向左的物体沿水平地面向左的物体沿水平地面向左的物体

5、沿水平地面向左运动，物体与地面间的动摩擦因数为运动，物体与地面间的动摩擦因数为运动，物体与地面间的动摩擦因数为运动，物体与地面间的动摩擦因数为u=0.4u=0.4u=0.4u=0.4，当物体当物体当物体当物体向左的水平速度为向左的水平速度为向左的水平速度为向左的水平速度为v v v v1 1 1 1=10m/s=10m/s=10m/s=10m/s时，开始受到一个水平向时，开始受到一个水平向时，开始受到一个水平向时，开始受到一个水平向右的拉力右的拉力右的拉力右的拉力F=30NF=30NF=30NF=30N的作用。取的作用。取的作用。取的作用。取g=10m/sg=10m/sg=10m/sg=10m

6、/s2 2 2 2，问（问（问（问（1 1 1 1）经过多长时间物体的速度变为）经过多长时间物体的速度变为）经过多长时间物体的速度变为）经过多长时间物体的速度变为8 8 8 8m/sm/sm/sm/s，向向向向右运动？右运动？右运动？右运动？（2 2 2 2）这段时间内物体通过的位移是多大？）这段时间内物体通过的位移是多大？）这段时间内物体通过的位移是多大？）这段时间内物体通过的位移是多大？分析：物体水平向左运动时，水平方向上受向右分析：物体水平向左运动时，水平方向上受向右分析：物体水平向左运动时，水平方向上受向右分析：物体水平向左运动时，水平方向上受向右的滑动摩擦力和水平向右的拉力的滑动摩擦

7、力和水平向右的拉力的滑动摩擦力和水平向右的拉力的滑动摩擦力和水平向右的拉力F F而做匀减速直线而做匀减速直线而做匀减速直线而做匀减速直线运动，直到速度为运动，直到速度为运动，直到速度为运动，直到速度为0,0,由于水平向右由于水平向右由于水平向右由于水平向右 的拉力的拉力的拉力的拉力F Fumg=20Numg=20N，物体再由静止开始向右匀加速物体再由静止开始向右匀加速物体再由静止开始向右匀加速物体再由静止开始向右匀加速,直到速直到速直到速直到速度达到题目中的要求为止。度达到题目中的要求为止。度达到题目中的要求为止。度达到题目中的要求为止。2021/8/11 星期三82021/8/11 星期三9

8、例、一个滑雪的人，质量m=75kg，以V0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地滑下，山坡的倾角=300，在t=5s的时间内滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力(包括滑动摩擦力和空气阻力)。思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度a，再利再利用牛顿第二定律用牛顿第二定律F合合=ma求滑雪人受到的阻力。求滑雪人受到的阻力。解：第一步求第一步求a因为V0=2m/s，s=60m，t=5s据公式求得a=4m/s2第二步求第二步求F合合阻力阻力要对人进行受力分析画受力图，如下GfN因为是匀加速滑下，所以加速度向下，速度向下XYGYGX2021/8/11 星期三10练

9、习练习2 2、质量为、质量为5 5KgKg的物体在与水平面成的物体在与水平面成37370 0角角斜向右上方的拉力斜向右上方的拉力F F的作用下，沿水平桌面向的作用下，沿水平桌面向右做直线运动，经过右做直线运动，经过5 5m m的距离，速度由的距离，速度由4 4m/sm/s变为变为6 6m/sm/s，已知物体跟桌面间的动摩擦因数已知物体跟桌面间的动摩擦因数u=0.1u=0.1，求作用力求作用力F F的大小的大小.(g=10m/sg=10m/s2 2 sin37 sin370 0=3/5 cos37=3/5 cos370 0=4/5)=4/5)分析分析分析分析：此题的物理情景是物体在拉力：此题的物

10、理情景是物体在拉力：此题的物理情景是物体在拉力：此题的物理情景是物体在拉力F F的作用下做的作用下做的作用下做的作用下做匀加速直线运动，运动匀加速直线运动，运动匀加速直线运动，运动匀加速直线运动，运动5 5mm的路程，速度由的路程，速度由的路程，速度由的路程，速度由4 4m/sm/s增增增增加到加到加到加到6 6m/sm/s，是一个已知物体的运动状态，求物体是一个已知物体的运动状态，求物体是一个已知物体的运动状态，求物体是一个已知物体的运动状态，求物体受力的问题。受力的问题。受力的问题。受力的问题。2021/8/11 星期三11解题步骤解题步骤解题步骤解题步骤：1 1。确定研究对象，分析物体运

11、动状态。确定研究对象，分析物体运动状态。确定研究对象，分析物体运动状态。确定研究对象，分析物体运动状态此题的研究对象为物块，运动状态为匀加速直线运动此题的研究对象为物块，运动状态为匀加速直线运动此题的研究对象为物块，运动状态为匀加速直线运动此题的研究对象为物块，运动状态为匀加速直线运动2 2。由运动学公式求出物体的加速度。由运动学公式求出物体的加速度。由运动学公式求出物体的加速度。由运动学公式求出物体的加速度由由由由 v v2 2t t-v-v2 20 0=2as =2as 得得得得a=(va=(v2 2t t-v-v2 20 0)/2s=(6)/2s=(62 2-4-42 2)/(25)=2

12、m/s)/(25)=2m/s2 2 3 3。由牛顿第二定律求物体所受的合外力。由牛顿第二定律求物体所受的合外力。由牛顿第二定律求物体所受的合外力。由牛顿第二定律求物体所受的合外力 F F合合合合=ma=52Nma=52N=10=10N N4 4。分析物体受力情况，建立直角坐标系，由力的合分析物体受力情况，建立直角坐标系，由力的合分析物体受力情况，建立直角坐标系，由力的合分析物体受力情况，建立直角坐标系，由力的合 成与分解求出成与分解求出成与分解求出成与分解求出F F X X方向方向方向方向 FcosFcos 37370 0-f=ma=F-f=ma=F合合合合 Y Y方向方向方向方向 N+Fsi

13、n 37N+Fsin 370 0-mg=0-mg=0 又又又又 f=uNf=uN 联立三式可得联立三式可得联立三式可得联立三式可得F=17.6NF=17.6N2021/8/11 星期三12隔离法和整体法隔离法和整体法 1、连接体、连接体有相互作用的两个或两个以上的物体所组成的比较复杂的有相互作用的两个或两个以上的物体所组成的比较复杂的系统连接体系统连接体.解答有关连接体问题的关键是解答有关连接体问题的关键是确定研究对象确定研究对象.2、整体法、整体法:把整个系统作为一个对象进行分析的方法把整个系统作为一个对象进行分析的方法 3、隔离法、隔离法:把连接体中的某一部分从整体中隔离出来进行把连接体中

14、的某一部分从整体中隔离出来进行研究的方法研究的方法 运用整体法分析连接体的前题条件是，连接体内各物体的运用整体法分析连接体的前题条件是，连接体内各物体的加速度加速度相同；此时连接体内各个物体间的相互作用力属于相同；此时连接体内各个物体间的相互作用力属于内力内力，在列式时不予考虑而简化了受力情况。，在列式时不予考虑而简化了受力情况。4、整体法、隔离法选择的原则、整体法、隔离法选择的原则:对于不要求讨论连接体系统内部情况的问题对于不要求讨论连接体系统内部情况的问题，一般用，一般用整整体法体法；对要讨论系统内部情况的问题，一般用；对要讨论系统内部情况的问题，一般用隔离法隔离法。实际解答中两种方法交替

15、使用，先用实际解答中两种方法交替使用，先用整体法整体法求加速度，求加速度，再用再用隔离法隔离法求物体间的相互作用力。求物体间的相互作用力。例题例题2021/8/11 星期三13超重与失重超重与失重1、超重现象、超重现象超重：物体对支持物的压力超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)大于大于物体所受的重力。物体所受的重力。失重：物体对支持物的压力失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)小于小于物体所受的重力。物体所受的重力。特点：特点：存在一个向上的加速度存在一个向上的加速度可能的运动形式：可能的运动形式：向上加速、向下减速向上加速、向下减速2、失重现象、

16、失重现象特点：特点：存在一个向下的加速度存在一个向下的加速度可能的运动形式：可能的运动形式：向下加速、向上减速向下加速、向上减速3、完全失重现象、完全失重现象只受重力、只受重力、物体间不存在相互作用力物体间不存在相互作用力竖直上抛竖直上抛自由落体自由落体例题例题2021/8/11 星期三14下面所示的情况中，对物体下面所示的情况中，对物体m来说，哪几种发生超重现象？来说，哪几种发生超重现象？哪几种发生失重现象？哪几种发生失重现象？mvamvamvamav甲甲乙乙丙丙丁丁NG 超重超重NG 超重超重 总结：物体具有竖直向上的加速度，即处于超重状态；物体具有竖直向下的加速度，即处于失重状态。与运动

17、的方向无关。GNGNGNGN2021/8/11 星期三15（五）超重和失重现象的应用（五）超重和失重现象的应用近地卫星近地卫星近地卫星近地卫星远离地球的卫星远离地球的卫星远离地球的卫星远离地球的卫星航天器中的宇航员航天器中的宇航员航天器中的宇航员航天器中的宇航员g gg g0 0g g 人造地球卫星、宇宙人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机都绕地飞船、航天飞机都绕地球做圆周运动。所受的球做圆周运动。所受的地球引力只改变物体的地球引力只改变物体的速度方向，不改变速度速度方向，不改变速度大小。大小。航天飞机中的人和物航天飞机中的人和物都处于都处于 状态。状态。完全失重完全失重2021/8/11 星期三

18、160在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法测量物弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小。拉力或压力的大小。无法用天平测量物体的质量无法用天平测量物体的质量2021/8/11 星期三17利用完全失重条件的科学研究利用完全失重条件的科学研究液体呈绝对球形液体呈绝对球形制造理想的滚珠制造理想的滚珠制造泡沫金属制造泡沫金属2021/8/11 星期三18练习练习1、一个人在地面上最多能举起、一个人在地面上最多能举起300N的重物，在沿竖直方的重物，在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起250N的重物。求电的重物。求电梯的加速度。梯的加速度。(g=10m/s2)分析：对同一个人来说，他能提供的最大举力是一定的，因此，它在电梯里对物体的支持力也为300N，对物体受力分析可求出F合，从而求出加速度。解：设物体的质量为m，对其受力分析如图。mgN得：F合=N G=300 250=50(N)由题意：m=25Kg故：a=F合/m=2m/s2方向：竖直向上2021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20