高中物理 第四章 牛顿运动定律 第6节 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、6用牛用牛顿顿运运动动定律解决定律解决问题问题(一一)1知道动力学的两类问题：从受力情况确定运动情况和从运动情况确定受力情况2理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁3掌握解决动力学问题的基本思路和方法，会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2一、由受力确定运动情况如果已知物体的受力情况，可以由_求出物体的_，再通过_确定物体的运动情况二、由运动情况确定受力如果已知物体的运动情况，根据_ 求出物体的_，再根据_就可以确定物体所受的力牛牛顿顿第二定律第二定律加速度加速度运运动动学公式学公式运运动动学公式学公式加速度加速度牛牛顿顿第二定律第二定律

2、2021/8/11 星期三3一、由物体的受力情况确定物体的运动情况1基本思路已知物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学公式就可以确定物体的运动情况2对物体进行受力分析的依据(1)每分析一个力，都应能找出该力的施力物体，以防止多分析出没有施力物体的并不存在的力不要把物体惯性的表现误认为物体在运动方向上受到一种力的作用2021/8/11 星期三4(2)不要把某个力和它的分力同时作为物体所受的力，也不要把某几个力与它们的合力同时作为物体受到的力，应只保留物体实际受到的力(3)要养成先画非接触力(如重力)再画接触力(如弹力、摩擦力)的顺序分析物体受力的习惯2021/8/11 星期

3、三5(4)画受力示意图时，只画物体受的力，不要画研究对象对其他物体施加的力(5)有时要结合物体的运动状态，应用牛顿第二定律进行受力分析(6)从牛顿第三定律出发，依据力的相互性，转换研究对象，分析物体受力，可以化难为易，即需研究“甲对乙的力”，可先研究“乙对甲的力”2021/8/11 星期三61如右图所示，一质量m=2 kg的木块静止于水平地面上现对物体施加一大小为10 N的水平方向拉力(g取10 N/kg)(1)若地面光滑，求物体运动的加速度大小；(2)若物体与地面间动摩擦因数0.1，求物体的加速度大小和经过2 s物体的位移大小2021/8/11 星期三7【解析解析】(1)对木块受力分析如右图

4、所示，据牛顿第二定律，有a=5 m/s22021/8/11 星期三8(2)对木块受力分析如右图所示，根据牛顿第二定律，有F-Ff=ma，又Ff=FN=mg=2 N所以，a=4 m/s2经过2 s物体的位移x=at2=8 m.【答案答案】(1)5 m/s2(2)4 m/s28 m2021/8/11 星期三9二、由物体的运动情况确定受力情况1基本思路是解决第一类问题的逆过程，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而可以求出物体所受的其他力2常用的与加速度有关的匀变速直线运动的公式2021/8/11 星期三103无论是哪种情况，解决问题的关键是对物体正确地受

5、力分析和运动过程分析，要善于画图分析物体的受力情况和运动过程不论哪类问题，都要抓住加速度始终是联系运动和力的桥梁这一枢纽，通过加速度把运动情况和受力情况联系起来，解题思路可表示为：2021/8/11 星期三112.质量为0.2 kg的物体从36 m高处由静止下落，落地时速度为24 m/s，则物体在下落过程中所受的平均阻力是多少？(g取10 m/s2)【解析解析】2021/8/11 星期三12由运动学公式v2-v02=2ax得加速度a=m/s2=8 m/s2物体受力分析如图所示由牛顿第二定律得F合=ma=0.28 N=1.6 N而F合=mg-F阻则物体在下落过程中所受的平均阻力F阻=mg-F合=

6、0.210 N-1.6 N=0.4 N.【答案答案】0.4 N2021/8/11 星期三13质量为m2 kg的物体，受到与水平方向成37角的拉力F的作用，由静止开始沿水平面做直线运动，物体与水平面的动摩擦因数0.1，拉力F20 N当物体运动2 s后，撤去拉力F，当撤去外力后，物体又运动了一段后停下来，问物体从静止开始运动了多远的距离？物体一共运动了多长时间？(g取10 m/s2，sin 370.6)2021/8/11 星期三14【解析解析】物体受力F作用时，受力分析如图甲所示，可列方程解得a17.6 m/s2由va1t1，所以v15.2 m/sF撤去后，受力分析如图乙所示，可得：2021/8/

7、11 星期三15【答案答案】130.72 m17.2 s2021/8/11 星期三16这类问题的解题步骤：(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图要注意画出物体所受到的所有力，不能漏力或添力，分析受力的顺序一般是先重力，再弹力，最后是摩擦力(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动学量任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等其流程图为受力分析合力F合a运动情况(v、s、t)2021/8/11 星期三1711：(2009年全国卷)以初速度v0竖直向

8、上抛出一质量为m的小物块假定物块所受的空阻阻力f大小不变已知重力加速度为g，则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为()2021/8/11 星期三18【答案答案】A2021/8/11 星期三19质量为100 t的机车从停车场出发，经225 m后，速度达到54 km/h，此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶了125 m才停在站上设所受阻力不变，求机车关闭发动机前所受到的牵引力【思路点拨】机车关闭发动机前在牵引力和阻力的共同作用下向前加速；关闭发动机后，机车只在阻力作用下做减速运动因加速阶段的初、末速度及位移均已知，故可由运动学公式求出加速阶段的加速度，由牛顿第二定律可求出合力；在

9、减速阶段初、末速度及位移已知，同理可以求出加速度，由牛顿第二定律可求出阻力，则由两阶段的阻力不变可求出牵引力2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21【答案答案】1.4105 N这类问题的解题步骤：(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出受力图(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力其流程图为：运动情况(x、v、t)a合力F合受力分析(求所需的力)2021/8/11 星期三22一辆质量为1.0103 kg的小汽车正以10 m/s的速度行驶，现在让它在12.

10、5 m的距离内匀减速停下来，求所需的阻力【解析解析】研究对象汽车m1.0103 kg.运动情况，匀减速运动至停止v0，x12.5 m.初始条件v010 m/s，求阻力F阻对汽车受力分析如图所示2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三241整体法、隔离法求解连接体问题(1)连接体：多个相互关联的物体组成的物体组(或物体系)如几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆连在一起(2)隔离法与整体法隔离法：在解决连接体问题时，从研究的方便性出发，将物体系统中的某一部分隔离出来，单独分析研究的方法整体法：在解决连接体问题时，将整个系统作为一个整体分析研究的方法2021/8/11

11、 星期三25如右图所示，质量为m的物块放在倾角为的斜面上，斜面体的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑现对斜面施一个水平推力F，要使物体相对斜面静止，力F应为多大？2021/8/11 星期三26【解析解析】两物体无相对滑动，说明两物体加速度相同，方向水平对于物块m，受两个力作用，其合力水平向左先选取物块m为研究对象，求出它的加速度，它的加速度就是整体加速度，再根据F=(m+M)a，求出推力F.选择物块为研究对象，受两个力，重力mg、支持力FN，且二力合力方向水平如右图所示，由图可得：2021/8/11 星期三27ma=mgtan，a=gtan.再选整体为研究对象，根据牛顿第二定律F=(m+M)

12、a=(m+M)gtan.【答案答案】(m+M)gtan 2021/8/11 星期三28选取整体法与隔离法的原则(1)一般是先整体后隔离在连接体内各物体具有相同的加速度，应先把连接体当做一个整体，分析整体受力，利用牛顿第二定律求出加速度若求连接体内各物体间的相互作用，再把物体隔离，对该物体单独受力分析，再利用牛顿第二定律对该物体列式求解(2)求系统外力的问题，有的直接选取整体法求解，有的则先隔离后整体2021/8/11 星期三29二、牛顿定律应用的临界、极值问题在连接体问题中，经常遇到讨论相互接触的物体是否会发生相对滑动，相互接触的物体是否会发生分离等，这类问题往往具体表现为：两物体刚要发生相对

13、滑动时，接触面上必须出现最大静摩擦力；当两物体刚要分离时，相互的压力必为零，这就是问题的临界状态解这一类问题的关键就是要找出诸如此类的临界状态，进而对此类状态列方程求解在牛顿运动定律的问题中，有数量不少的题目涉及到求有关物理量的极值应注意对题意进行分析，看是否存在临界状态2021/8/11 星期三30一个弹簧秤放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量M=10.5 kg，Q的质量m=1.5 kg，弹簧的质量不计，劲度系数k=800 N/m，系统处于静止，如右图所示，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在前0.2 s时间内，F为变力，0.2 s以后，F为恒力求力F的最大值与最小值(取g=10 m/s2)2021/8/11 星期三31【答案答案】168 N72 N2021/8/11 星期三32随堂演练随堂演练点击进入链接点击进入链接2021/8/11 星期三33达标检测达标检测点击进入链接点击进入链接2021/8/11 星期三342021/8/11 星期三35