高中物理+第四章第6節(jié)+用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題一課件+新人教版必修1

1、6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(一一)1知道動(dòng)力學(xué)的兩類問題：從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況和從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況2理解加速度是解決兩類動(dòng)力學(xué)問題的橋梁3掌握解決動(dòng)力學(xué)問題的基本思路和方法，會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決有關(guān)問題一、由受力確定運(yùn)動(dòng)情況如果已知物體的受力情況，可以由_求出物體的_ ，再通過_確定物體的運(yùn)動(dòng)情況二、由運(yùn)動(dòng)情況確定受力如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)_ 求出物體的_ ，再根據(jù)_就可以確定物體所受的力牛頓第二定律牛頓第二定律加速度加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度加速度牛頓第二定律牛頓第二定律一、由物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況1基本思路已知

2、物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以確定物體的運(yùn)動(dòng)情況2對物體進(jìn)行受力分析的依據(jù)(1)每分析一個(gè)力，都應(yīng)能找出該力的施力物體，以防止多分析出沒有施力物體的并不存在的力不要把物體慣性的表現(xiàn)誤認(rèn)為物體在運(yùn)動(dòng)方向上受到一種力的作用(2)不要把某個(gè)力和它的分力同時(shí)作為物體所受的力，也不要把某幾個(gè)力與它們的合力同時(shí)作為物體受到的力，應(yīng)只保留物體實(shí)際受到的力(3)要養(yǎng)成先畫非接觸力(如重力)再畫接觸力(如彈力、摩擦力)的順序分析物體受力的習(xí)慣(4)畫受力示意圖時(shí)，只畫物體受的力，不要畫研究對象對其他物體施加的力(5)有時(shí)要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行受力分析(

3、6)從牛頓第三定律出發(fā)，依據(jù)力的相互性，轉(zhuǎn)換研究對象，分析物體受力，可以化難為易，即需研究“甲對乙的力”，可先研究“乙對甲的力”1如右圖所示，一質(zhì)量m=2 kg的木塊靜止于水平地面上現(xiàn)對物體施加一大小為10 N的水平方向拉力(g取10 N/kg)(1)若地面光滑，求物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(2)若物體與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，求物體的加速度大小和經(jīng)過2 s物體的位移大小【解析解析】(1)對木塊受力分析如右圖所示，據(jù)牛頓第二定律，有a=5 m/s2(2)對木塊受力分析如右圖所示，根據(jù)牛頓第二定律，有F-Ff=ma，又Ff=FN=mg=2 N所以，a=4 m/s2經(jīng)過2 s物體的位移x=at2=8

4、m.【答案答案】(1)5 m/s2(2)4 m/s28 m二、由物體的運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況1基本思路是解決第一類問題的逆過程，一般是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進(jìn)而可以求出物體所受的其他力2常用的與加速度有關(guān)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式3無論是哪種情況，解決問題的關(guān)鍵是對物體正確地受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，要善于畫圖分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)過程不論哪類問題，都要抓住加速度始終是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁這一樞紐，通過加速度把運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)系起來，解題思路可表示為：2.質(zhì)量為0.2 kg的物體從36 m高處由靜止下落，落地時(shí)速度為24 m/s，則物體在下落過程中

5、所受的平均阻力是多少？(g取10 m/s2)【解析解析】由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2-v02=2ax得加速度a= m/s2=8 m/s2物體受力分析如圖所示由牛頓第二定律得F合=ma=0.28 N=1.6 N而F合=mg-F阻則物體在下落過程中所受的平均阻力F阻=mg-F合=0.210 N-1.6 N=0.4 N.【答案答案】0.4 N質(zhì)量為m2 kg的物體，受到與水平方向成37角的拉力F的作用，由靜止開始沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，物體與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，拉力F20 N當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)2 s后，撤去拉力F，當(dāng)撤去外力后，物體又運(yùn)動(dòng)了一段后停下來，問物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)的距離？物體一共運(yùn)動(dòng)了多長時(shí)間？(g取

6、10 m/s2，sin 370.6)【解析解析】物體受力F作用時(shí)，受力分析如圖甲所示，可列方程解得a17.6 m/s2由va1t1，所以v15.2 m/sF撤去后，受力分析如圖乙所示，可得：【答案答案】130.72 m17.2 s這類問題的解題步驟：(1)確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖要注意畫出物體所受到的所有力，不能漏力或添力，分析受力的順序一般是先重力，再彈力，最后是摩擦力(2)根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合外力(包括大小和方向)(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)量任意時(shí)刻的位移和

7、速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等其流程圖為受力分析合力F合a運(yùn)動(dòng)情況(v、s、t)11：(2009年全國卷)以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物塊假定物塊所受的空阻阻力f大小不變已知重力加速度為g，則物塊上升的最大高度和返回到原拋出點(diǎn)的速率分別為()【答案答案】A質(zhì)量為100 t的機(jī)車從停車場出發(fā)，經(jīng)225 m后，速度達(dá)到54 km/h，此時(shí)，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓機(jī)車進(jìn)站，機(jī)車又行駛了125 m才停在站上設(shè)所受阻力不變，求機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受到的牽引力【思路點(diǎn)撥】 機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前在牽引力和阻力的共同作用下向前加速；關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，機(jī)車只在阻力作用下做減速運(yùn)動(dòng)因加速階段的初、末速度及位移均已知，故可由運(yùn)動(dòng)

8、學(xué)公式求出加速階段的加速度，由牛頓第二定律可求出合力；在減速階段初、末速度及位移已知，同理可以求出加速度，由牛頓第二定律可求出阻力，則由兩階段的阻力不變可求出牽引力【答案答案】1.4105 N這類問題的解題步驟：(1)確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫出受力圖(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力(4)根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力其流程圖為：運(yùn)動(dòng)情況(x、v、t)a合力F合受力分析(求所需的力)一輛質(zhì)量為1.0103 kg的小汽車正以10 m/s的速度行駛，現(xiàn)在讓它在12.5 m的距離內(nèi)勻減速停下來，求所需

9、的阻力【解析解析】研究對象汽車m1.0103 kg.運(yùn)動(dòng)情況，勻減速運(yùn)動(dòng)至停止v0，x12.5 m.初始條件v010 m/s，求阻力F阻對汽車受力分析如圖所示1整體法、隔離法求解連接體問題(1)連接體：多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體組成的物體組(或物體系)如幾個(gè)物體疊放在一起，或并排擠放在一起，或用繩子、細(xì)桿連在一起(2)隔離法與整體法隔離法：在解決連接體問題時(shí)，從研究的方便性出發(fā)，將物體系統(tǒng)中的某一部分隔離出來，單獨(dú)分析研究的方法整體法：在解決連接體問題時(shí)，將整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)整體分析研究的方法如右圖所示，質(zhì)量為m的物塊放在傾角為的斜面上，斜面體的質(zhì)量為M，斜面與物塊無摩擦，地面光滑現(xiàn)對斜面施一個(gè)水平推力

10、F，要使物體相對斜面靜止，力F應(yīng)為多大？【解析解析】兩物體無相對滑動(dòng)，說明兩物體加速度相同，方向水平對于物塊m，受兩個(gè)力作用，其合力水平向左先選取物塊m為研究對象，求出它的加速度，它的加速度就是整體加速度，再根據(jù)F=(m+M)a，求出推力F.選擇物塊為研究對象，受兩個(gè)力，重力mg、支持力FN，且二力合力方向水平如右圖所示，由圖可得：ma=mgtan ，a=gtan .再選整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律F=(m+M)a=(m+M)gtan .【答案答案】(m+M)gtan 選取整體法與隔離法的原則(1)一般是先整體后隔離在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，應(yīng)先把連接體當(dāng)做一個(gè)整體，分析整體受力，

11、利用牛頓第二定律求出加速度若求連接體內(nèi)各物體間的相互作用，再把物體隔離，對該物體單獨(dú)受力分析，再利用牛頓第二定律對該物體列式求解(2)求系統(tǒng)外力的問題，有的直接選取整體法求解，有的則先隔離后整體二、牛頓定律應(yīng)用的臨界、極值問題在連接體問題中，經(jīng)常遇到討論相互接觸的物體是否會(huì)發(fā)生相對滑動(dòng)，相互接觸的物體是否會(huì)發(fā)生分離等，這類問題往往具體表現(xiàn)為：兩物體剛要發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí)，接觸面上必須出現(xiàn)最大靜摩擦力；當(dāng)兩物體剛要分離時(shí)，相互的壓力必為零，這就是問題的臨界狀態(tài)解這一類問題的關(guān)鍵就是要找出諸如此類的臨界狀態(tài)，進(jìn)而對此類狀態(tài)列方程求解在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的問題中，有數(shù)量不少的題目涉及到求有關(guān)物理量的極值應(yīng)注意對題意進(jìn)行分析，看是否存在臨界狀態(tài)一個(gè)彈簧秤放在水平地面上，Q為與輕彈簧上端連在一起