《用牛顿运动定律解决问题(一)》PPT课件.ppt

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1、第四章牛第四章牛顿运运动定律定律 用牛用牛顿运运动定律解决定律解决问题（一）（一）1.牛牛顿第二定律的两第二定律的两类基本基本问题1、已知受力情况求运、已知受力情况求运动情况。情况。2、已知运、已知运动情况求受力情况。情况求受力情况。受受力力情情况况受受力力分分析析，画画受受力力图处理理受受力力图，求求合合力力aF=ma运运动情情况况（s s v v t t a a)运动学规律初始条件 解解题思路：思路：2.例例1 1：一个静止在水平地面上的物体，：一个静止在水平地面上的物体，质量是量是2Kg2Kg，在在6.4N6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物，物

2、体与水平地面体与水平地面间的滑的滑动摩擦力是摩擦力是4.2N4.2N。求物体。求物体4s4s末末的速度和的速度和4s4s内内发生的位移。生的位移。3.解：物体的受力如解：物体的受力如图所示：所示：4s内的位移内的位移FNGfa（正）（正）由由图知：知：F合合=F-f=6.4N-4.2N=2.2N由牛由牛顿第二定律：第二定律：F=ma4s末的速度末的速度由运由运动学公式：学公式：4.例例2:一个滑雪的人，一个滑雪的人，质量量m=75kg，以，以V0=2m/s的初的初速度沿山坡匀加速地滑下，山坡的速度沿山坡匀加速地滑下，山坡的倾角角=300，在，在t=5s的的时间内滑下的路程内滑下的路程s=60m

3、，求滑雪人受到的阻，求滑雪人受到的阻力力(包括滑包括滑动摩擦力和空气阻力，摩擦力和空气阻力，g=10m/s2)。5.解：解：对人人进行受力分析画受力行受力分析画受力图，如下，如下因因为：V0=2m/s，x=60m，t=5s取沿取沿钭面向下方向面向下方向为正正 G2G1mgNf则：根据运：根据运动学公式：学公式：求得求得a=4m/s2再由牛再由牛顿第二定律可得：第二定律可得：6.例例3 3：质量量为100t100t的机的机车从停从停车场出出发，经225m225m后，后，速度达到速度达到54km/h54km/h，此，此时，司机关，司机关闭发动机，机，让机机车进站，机站，机车又行又行驶125m125

4、m才停止在站上。才停止在站上。设运运动阻力不阻力不变，求机求机车关关闭发动机前所受到的机前所受到的牵引力。引力。7.解：机解：机车的运的运动情况和受力情况如情况和受力情况如图所示所示加速加速阶段：段：v0=0,vt=54km/h=15m/s,s1=225mS1=225mV0=0S2=125mV1=15m/sV3=0FNGfGNfa(正正）加速运加速运动a减速运减速运动V（正正）由运由运动学公式：学公式：8.由牛由牛顿第二定律得：第二定律得：减速减速阶段：段：以运以运动方向方向为正方向正方向 v2=54km/h=15m/s，s2=125m，v3=0故故由牛由牛顿第二定律得：第二定律得：-f=ma

5、2故阻力大小故阻力大小f=-maf=-ma2 2=-10=-105 5(-0.9)N=910(-0.9)N=9104 4N N因此因此牵引力引力F=f+ma1=（9104+5104）N=1.4105N9.例例4：如图4所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L8 m、倾角37的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面.人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下.人与接触面间的动摩擦因数均为0.25，不计空气阻力，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：图4(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；(2)人在离C点多远处停下？10.解析解析人

6、在斜坡上下滑时，受力分析如图所示.设人沿斜坡下滑的加速度为a，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得mgsin FfmaFfFN垂直于斜坡方向有FNmgcos 0联立以上各式得agsin gcos 4 m/s2 t2 s答案答案2 s11.解解析析人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用.设在水平面上人减速运动的加速度为a，由牛顿第二定律得-mgma设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得人在斜面上下滑的过程：v22aL人在水平面上滑行时：0v22ax联立以上各式解得x12.8 m答案答案12.8 m12.【例例1】一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，

7、山坡的倾角角=30，滑雪板，滑雪板 与雪地的与雪地的动摩擦因数是摩擦因数是0.04，求，求5 s内滑下来的路程和内滑下来的路程和5 s末的速度大小。末的速度大小。（取（取g=10 m/s2）【答案答案】58 m 23.3 m/s【解析解析】以滑雪人以滑雪人为研究研究对象，受力情况如象，受力情况如图4-6-1所示。所示。研究研究对象的运象的运动状状态为：垂直于山坡方向：垂直于山坡方向处于平衡，沿山坡方向做匀加速于平衡，沿山坡方向做匀加速直直线运运动。将重力将重力mg分解分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向的分力，据牛垂直于山坡方向和沿山坡方向的分力，据牛顿第二定律第二定律列方程：列方程：FN-mgc

8、os=0 mgsin-F=ma 又因又因为F=FN 由由可得可得:a=g(sin-cos)故故x=1/2at2=1/2g(sin-cos)t2=1/210(1/2-0.04 )52 m58 m v=at=10(1/2-0.04 )5 m/s=23.3 m/s。图4-6-14-6-1【评析析】这是一个典型的已知物体的受力情况求物体的运是一个典型的已知物体的受力情况求物体的运动情况的情况的问题，解，解 据据F=ma决此决此类问题的基本思路是：根据受力分析的基本思路是：根据受力分析 确定合力确定合力 确定加速度确定加速度 据运据运动学公式学公式a 确定运确定运动情况。情况。13.变式式训练：一：一质

9、点从距离光滑的斜面底端点从距离光滑的斜面底端10 m处以速度以速度v0=10 m/s沿着斜面上滑，已沿着斜面上滑，已知斜面的知斜面的倾角角=30，求，求质点滑到斜面底端点滑到斜面底端所用的所用的时间。【答案】4.83s 14.（1）从运）从运动情况确定受力的基本思路情况确定受力的基本思路 运运动学公式学公式 受力情况受力情况 说明：明：求解求解动力学的两力学的两类问题，其中，受力分析是基，其中，受力分析是基础，牛，牛顿第二定律和运第二定律和运动学公式是工具，加速度是学公式是工具，加速度是桥梁。梁。（2）从运）从运动情况确定受力的解情况确定受力的解题步步骤 确定研究确定研究对象，象，对研究研究对

10、象象进行受力分析和运行受力分析和运动分析，分析，并画出物体的受力示意并画出物体的受力示意图；选择合适的运合适的运动学公式，求出物体的加速度；学公式，求出物体的加速度；根据牛根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力；第二定律列方程，求出物体所受的合力；根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。如果已知物体的运如果已知物体的运动情况，根据运情况，根据运动学公式求出物体的学公式求出物体的加速度，再根据牛加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力。第二定律就可以确定物体所受的力。学点学点2 从运从运动情况确定受力情况确定受力15.【例例2】如如

11、图4-6-2所示，一位滑雪者如果以所示，一位滑雪者如果以v020 m/s的初的初 速度沿直速度沿直线冲上一冲上一倾角角为30的山坡，从冲坡开始的山坡，从冲坡开始计 时，至，至3.8 s末，雪橇速度末，雪橇速度变为零。零。如果雪橇与人的如果雪橇与人的质 量共量共为m=80 kg，求滑雪人受到的阻力是多少？（取，求滑雪人受到的阻力是多少？（取 g=10 m/s2）【答案答案】20.8 N，沿斜面向下，沿斜面向下图4-6-2【评析析】这是典型地根据是典型地根据运运动情况确定受力情况的情况确定受力情况的问题。对于于这一一类问题关关键是理清基本的解是理清基本的解题思路，思路，做好受力分析，把握好加做好受

12、力分析，把握好加速度速度a这一一桥梁。梁。【解析解析】如如图4-6-3所示，建立坐所示，建立坐标系，以系，以v0方向方向为x轴的的正方向，并将重力正方向，并将重力进行分解。行分解。G1=Gsin30G2=Gcos30 在在x方向上，方向上，为物体受到的阻力大小；在物体受到的阻力大小；在y方向上，方向上，因因为物体的运物体的运动状状态没有没有变化，所以重力的一个分力化，所以重力的一个分力等于斜坡的支持力等于斜坡的支持力FN。FN 沿沿x方向可建立方程方向可建立方程 -F3-G1=ma 又因又因为a=(v1-v0)/t 所以所以a=(0-20)/3.8 m/s2-5.26 m/s2。其中其中“”号

13、表示加速度方向与号表示加速度方向与x轴正方向相反。正方向相反。又因又因为G1=mgsin30 所以所以F3=1012 N-80(-5.26)N=-400 N+420.8 N=20.8 N，方向沿斜面向下。，方向沿斜面向下。图4-6-316.变式式训练：质量量m=1.5 kg的物的物块（可（可视为质点），在水点），在水平恒力平恒力F作用下，从水平面上作用下，从水平面上点由静止开始运点由静止开始运动，运，运动一段距离撤去一段距离撤去该力，物力，物块继续滑行滑行t=2.0 s后停在后停在B点点,已知已知A、B两点两点间的距离的距离s=5.0 m，物，物块与水平面与水平面间的的动摩擦因数摩擦因数=0.

14、20，求恒力，求恒力F的大小。（取的大小。（取g=10 m/s2）【答案】15N17.(3)连接体接体问题 利用牛利用牛顿第二定律第二定律处理理连接体接体问题时常用的方法是整体常用的方法是整体法与隔离法。法与隔离法。整体法：整体法：当系当系统中各物体的加速度相同中各物体的加速度相同时，我，我们可以可以把系把系统内的所有物体看成一个整体，内的所有物体看成一个整体，这个整体的个整体的质量等于各量等于各物体的物体的质量之和，当整体受到的外力量之和，当整体受到的外力F已知已知时，可用牛，可用牛顿第二第二定律求出整体的加速度，定律求出整体的加速度，这种种处理理问题的思的思维方法叫做整体方法叫做整体法。法

15、。隔离法：隔离法：从研究的方便出从研究的方便出发，当求系，当求系统内物体内物体间相互相互作用的内力作用的内力时，常把某个物体从系，常把某个物体从系统中中“隔离隔离”出来，出来，进行行受力分析，依据牛受力分析，依据牛顿第二定律列方程，第二定律列方程，这种种处理理连接体接体问题的思的思维方法叫做隔离法。方法叫做隔离法。说明：明：处理理连接体接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种用，一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种方法求物体方法求物体间的作用力或系的作用力或系统所受合外力所受合外力.18.如如图-6-5所示，

16、光滑水平面上并排放置着所示，光滑水平面上并排放置着A、B两个物体，两个物体，mA=5 kg，mB=3 kg，用，用F=16 N的的水平外力推水平外力推动这两个物体，使它两个物体，使它们共同做匀加共同做匀加速直速直线运运动，求，求A、B间弹力的大小。力的大小。【答案答案】6 N图4-6-54-6-519.【例【例3】如】如图4-6-4所示所示,光滑水平面上放置光滑水平面上放置质量量 分分别为m、2m的的A、B两个物体，两个物体，A、B间 的最大静摩擦力的最大静摩擦力为mg，现用水平拉力用水平拉力F 拉拉B，使，使AB以同一加速度运以同一加速度运动，则拉力拉力F 的最大的最大值为（）A.mg B.

17、2mg C.3mg D.4mg【解析解析】当当A、B之之间恰好不恰好不发生相生相对滑滑动时力力F最大，此最大，此时，对于于A物体所受的合外力物体所受的合外力为mg 由牛由牛顿第二定律知第二定律知aA=mg/m=g 对于于AB整体，加速度整体，加速度a=aA=g 由牛由牛顿第二定律得第二定律得F=3ma=3mg图4-6-44-6-4【评析析】整体法和隔离法是高中物理常用的方法，特整体法和隔离法是高中物理常用的方法，特别别是是涉及到两个或两个以上的物体涉及到两个或两个以上的物体时时，往往用到此法，但并不，往往用到此法，但并不是任何两个物体都可以看作整体，只有两物体加速度相同是任何两个物体都可以看作

18、整体，只有两物体加速度相同时时才可看作整体法。才可看作整体法。C C20.（4）瞬）瞬时加速度加速度问题 分析物体在某一分析物体在某一时刻的瞬刻的瞬时加速度，关加速度，关键是分析是分析该时刻刻物体的受力情况及运物体的受力情况及运动状状态，再由牛，再由牛顿第二定律求出瞬第二定律求出瞬时加加速度。此速度。此类问题应注意两种基本模型的建立。注意两种基本模型的建立。刚性性绳（或接触面）：（或接触面）：一种不一种不发生明生明显形形变就能就能产生生弹力的物体，剪断（或脱离）后，力的物体，剪断（或脱离）后，弹力立即改力立即改变或消失，不或消失，不需要形需要形变恢复恢复时间，一般，一般题目中所目中所给的的细线

19、、轻杆和接触面杆和接触面在不加特殊在不加特殊说明明时，均可按此模型，均可按此模型处理。理。弹簧（或橡皮簧（或橡皮绳）：）：此种物体的特点是形此种物体的特点是形变量大，形量大，形变恢复需要恢复需要较长时间，在瞬，在瞬时问题中，其中，其弹力的大小往往可力的大小往往可以看成是不以看成是不变的。的。说明：明：细绳弹力可以力可以发生突生突变而而弹簧簧弹力不能力不能发生突生突变。21.例例1.1.如如图所示所示,质量相同的量相同的A A、B B两球用两球用细线悬挂于天花板上且挂于天花板上且静止不动。两球。两球间是一个是一个轻质弹簧，如果突簧，如果突然剪断然剪断悬线，则在剪断在剪断悬线瞬间A A球球加速度加

20、速度为_；B B球加速度球加速度_瞬瞬时加加速速度度22.OAB 例例2 2如如图图所示，求剪断所示，求剪断ABAB绳绳瞬瞬间间小球的加速度。小球的加速度。GFK重重庆市璧山中学市璧山中学 高中物理高中物理组 陈井平井平23.例例4.4.如如图所示，一所示，一竖直直弹簧下端固定于簧下端固定于水平地面，小球从水平地面，小球从弹簧的正上方簧的正上方自由下自由下落到落到弹簧上端，直至小球簧上端，直至小球下降到最低点下降到最低点A A的的过程中程中，试分析小球的分析小球的F F合合和和a a、v v如何如何发生生变化。化。24.瞬时性和矢量性案例分析（1 1）F F合合先不先不变，然后减小，最后反向增

21、大。，然后减小，最后反向增大。（2 2）a a先不先不变，然后减小，最后反向增大。，然后减小，最后反向增大。最低点最低点FK=G，合力反向（3 3）v v先匀加，然后加得越来越慢，先匀加，然后加得越来越慢，最后减速得越来越快直至最后减速得越来越快直至为零。零。V=V最大重重庆市璧山中学市璧山中学 高中物理高中物理组 陈井平井平有弹力，但合力方向不变同同时产生、同生、同时变化、同化、同时消失。消失。瞬时性FKG25.思考与思考与讨论：学：学过本本节知知识后，你能否解后，你能否解释在在“探究加速度与探究加速度与力、力、质量的关系量的关系”的的实验中，需要重物的中，需要重物的质量量m远小于小小于小车的的质量量M吗？需要。在重物的下落需要。在重物的下落过程中，重物和小程中，重物和小车是一是一连接体，二者具有接体，二者具有相同的加速度相同的加速度a,a=mg/(M+m)对小小车而言，其拉力而言，其拉力 F=Ma=Mmg/(M+m)=mg/(1+m/M)由由知，只有当知，只有当 m/M 0，即，即mM时，才有，才有F=mg，所以需要重物的所以需要重物的质量量m远小于小小于小车的的质量量M。26.