高中物理必修1人教版课件-4 用牛顿运动定律解决 问题（一）

高中物理必修1人教版课件-4 用牛顿运动定律解决 问题（一）

6 用牛顿运动定律解决 问题（一） 1、进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的 运动情况进行受力分析。 2、能够从物体的受力情况确定物体的运动状态。 3、能够从物体的运动状态确定物体的受力情况。 一、复习： 1、牛顿第二定律 内容：物体的加速度跟所受合力成正比,跟物体质 量成反比;加速度方向跟合力方向相同。 2、公式:F=ma 注意：（1）同时性 （2）同向性 2、运动学公式 速度公式：v=vo+at 位移公式：x=vot +at2/2 导出公式：vt2－vo2=2ax 例1.一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4N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4.2N。求物体4s末的速度和4s内发生的 位移? 问题： 1.物体的受力情况如何？ 2.物体所受的合力如何？ F FN F1 解析：竖直方向： 合力为零，加速度为零。 水平方向： 大小：F合=F－ F1 ；方向与拉力F方向相同 mg 3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移， 还差什么量？ 4.如何求加速度？ 借助于牛顿第二定律F合=ma，利用合力来求加速度。 5.本题的解题思路如何？ 先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度， 最后用运动学公式求解。 vo=O t=4s vt=? x=? 物体运 动情况 运动学 公式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 一、 从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。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情 况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动 学公式求所求量(运动学量)。 例2.一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿 山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=30o，在t=5s的时间内滑 下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气 阻力）。 思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度a，再利用 牛顿第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。 分析： 第一步求a因为v0=2m/s， x=60m，t=5s 据公式 求得a=4m/s2 x=v0t+ at2 人 )30o G G1 G2 y x F阻 a 第二步 求F合、阻力 要对人进行受力 分析画受力图，FＮ 1 2 解：根据运动学公式：x＝v0t＋ at2 得： 代入已知量得：a＝4m/s2 对人进行受力分析，建立坐标系， 根据牛顿第二定律F＝ma，得： mgsinθ－F阻＝ma 即：F阻＝mgsinθ－ma 代入数值得：F阻＝67.5N 即：滑雪人受到的阻力是67.5N。 a＝ 2（x－v0t） t2 1 2 扩展问题1：如果忽略空气阻力作用，求滑雪板与雪 面间动摩擦因数多大? 扩展问题2：如果坡长只有60m，下端是水平雪面，滑 雪者在水平面上还能滑多远？ 扩展问题3：如果下坡后立即滑上一个30°的斜坡。请 问滑雪者最高能上升多高？ 物体运 动情况 运动学 公式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 二、从运动情况确定受力 已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况 （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（如动摩擦因数等）。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况， 据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础 上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。 动力学的两类基本问题 一、从受力确定运动情况 二、从运动情况确定受力 物体运 动情况 运动学 公式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 物体运 动情况 运动学 公式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 加速度a是联系力和运动的桥梁 牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速直线 运动公式vt=v0+at, x=v0t+at2/2,vt2－v02=2ax等)中， 均包含有一个共同的物理量——加速度a。 由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再 由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来， 由物体的运动状态及其变化，用运动学公式可求加速度， 再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。 可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和运动 的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路， 正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。 动力学问题的求解 (1)确定研究对象； (2)分析受力情况和运动情况,画示意图(受力和 运动过程)； (3)用牛顿第二定律或运动学公式求加速度； (4)用运动学公式或牛顿第二定律求所求量。 例3.某工厂用传送带传送零件，设两轮圆心的距离为11m， 传送带与零件的动摩擦因数为μ=0.2，传送带的速度为 v=2m/s，在传送带的最左端A处，轻放一质量为m=0.2kg的 零件(可视为质点)，并且被传送到右端的B处. (1)物体在传送带上做什么样的运动？ (2)物体从A到B所需的时间为多少？ A B 解析:（1）由于零件初速度为零，传送带粗糙并足够长，故 零件在滑动摩擦力的作用下先做匀加速直线运动，当零件的 速度和传送带的速度相等时，零件开始做匀速直线运动。 （2）物体做匀加速运动时加速度大小为 由 知 故位移 物体做匀速运动的时间为 故物体从A到B所用的时间为 答案:（1）先做匀加速直线运动后做匀速直线运动 （2）6s 2 F mg ma g 2 sm m      atv  matx 1122 1 2 1 22 1  ssv xxt 52 111 0 1 2  sttt 621  sa vt 11  例4.光滑水平面上放置紧靠在一起的两木块A、B，质量分 别为2kg和8kg，推力FA作用在A上，拉力FB作用在B上，且 FA=（8-2t）N，FB=（2+2t）N，问从t=0开始到A、B脱离， A、B的共同位移是多少？ A B FA FB 解析:以AB整体为研究对象,合外力F合=FA+FB=10N, 加速度 =1m/s2 AB刚要脱离时,ＡB间弹力为零,则FA=mAa, 解得t=3s 位移 A B Fa m m   合 21x at 4.5m2   练习1.质量为40kg的物体静止在水平面上, 当在400N的 水平拉力作用下由静止开始经过16m时, 速度为16 m/s, 求物体受到的阻力是多少? F 练习2.用弹簧测力计拉着一个物体在水平面上做匀速运动, 弹簧测力计的示数是0.40N. 然后用弹簧测力计拉着这个 物体在水平面上做匀变速运动, 测得加速度是0.85 m/s2, 弹簧测力计的示数是2.10N。这个物体的质量是多大? 练习3.一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑，初 速度是0，经过5.0 s的时间, 滑下的路程是10m,斜面 的夹角是300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。 (g取10 m/s2)  练习4.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚 并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动 员，从离水平网面3.2ｍ高处自由下落，着网后沿竖直方 向蹦回到离水平网面5.0ｍ高处。已知运动员与网接触的 时间为1.2ｓ，若把在这段时间内网对运动员的作用力当 作恒力处理，求此力的大小。（g取10m/s2）。 练习5.一静止在水平地面上的物体,质量为2kg,在6N的水 平拉力作用下沿水平地面向右运动(物体与地面间的摩擦 力为4N),4s末撤掉水平拉力.求撤掉水平拉力后4s内物体 发生的位移.(g=10m/s2) 一、从受力确定运动情况 二、从运动情况确定受力 物体运 动情况 运动学 公式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 物体运 动情况 运动学 公式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况