《牛頓第二定律的應(yīng)用》課件

牛頓第二定律的應(yīng)用一、動力學(xué)問題的分類1、第一類：已知受力情況求運動情況即先由物體的受力情況求出合力，利用牛頓第二定律求出物體的加速度，再根據(jù)物體的初始條件利用運動學(xué)公式求出物體的運動情況----即任一時刻的位置、速度等例1.一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6N的水平拉力作用下沿水平面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力為2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。問題：1.物體的受力情況如何？受力分析如圖示：GFNf2.物體所受的合力如何？豎直方向：合力為零，加速度為零。水平方向：大小：F合=F－f；方向與拉力F方向相同3.物體的運動情況中已知哪些量？要求末速度和位移，還差什么量？已知初速度VO和時間t，要求末速度Vt和位移Ｘ,還差加速度a。

ＶＯ=O

t=4s

Ｖt=?

Ｘ=?

解：物體受力如圖由圖知：F合=F－f=maa=4s末的速度4s內(nèi)的位移GFNfO4.如何求加速度？借助于牛頓第二定律F合=ma，利用合力來求加速度。5.本題的解題思路如何？先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，最后用運動學(xué)公式求解。

基本思路是：先分析物體受力情況求合力，據(jù)牛頓第二定律求加速度，再用運動學(xué)公式求所求量(運動學(xué)量)。

物體運動情況運動學(xué)公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況P92頁：例1:交通警察在處理交通事故時,有時會根據(jù)汽車在路面上留下的剎車痕跡,來判斷發(fā)生事故前汽車是否超速.在一個限速為40km／h的大橋路面上,有一輛汽車緊急剎車后仍發(fā)生交通事故,交警在現(xiàn)場測得該處的痕跡為12m,已知汽車輪胎與地面的動摩擦因數(shù)為0.6,請判斷汽車是否超速.問：1、汽車的運動情況怎樣？2、如何判斷汽車是否超速？3、據(jù)題中的已知運動情況，可通過哪些公式求得未知量？還有哪些量是未知的？比較v0或s,可知是否超速無論哪種方法，都需要知道物體的加速度a；我們怎樣求得a?解：以初速度方向為正此處符號為“減”號還是“負”號?則有：由牛頓第二定律得：由運動規(guī)律得：v0=12m/s=43.2km/h>40km/h超速補例：一靜止木箱質(zhì)量為m，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成θ角的力F推木箱，求經(jīng)過t秒時木箱的速度。水平方向：F合=F1-f=Fcos-f=ma豎直方向：N=G+F2=G+Fsinf=μNVt=V0+at=atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐標(biāo)系XYX方向：F合=F1-f=Fcos-f=maY方向：N=G+F2=G+Fsinf=μNVt=V0+at=at2、第二類：已知運動情況求受力情況即先根據(jù)物體的運動情況，利用運動學(xué)公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律推斷或者求出物體的受力情況但不管哪一類問題，確定物體的加速度是解題的關(guān)鍵例2、質(zhì)量為5Kg的物體在與水平面成370角斜向右上方的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直線運動，經(jīng)過5m的距離，速度由4m/s變?yōu)?m/s，已知物體跟桌面間的動摩擦因數(shù)u=0.1，求作用力F的大小.(g=10m/s2sin370=0.6cos370=0.8)分析：此題的物理情景是物體在拉力F的作用下做勻加速直線運動，運動5m的路程，速度由4m/s增加到6m/s，是一個已知物體的運動狀態(tài)，求物體受力的問題。解：1．確定研究對象，分析物體運動狀態(tài)此題的研究對象為物塊，運動狀態(tài)為勻加速直線運動2．由運動學(xué)公式求出物體的加速度由v2t-v20=2as得a=(v2t-v20)/2s=(62-42)/(2×5)=2m/s2

3．由牛頓第二定律求物體所受的合外力

F合=ma=5×2N=10N4．分析物體受力情況，建立直角坐標(biāo)系，由力的合成與分解求出FX方向Fcos

370-f=ma=F合

Y方向N+Fsin370-mg=0又f=uN聯(lián)立三式可得F=17.6N

基本思路是：先分析物體的運動情況，據(jù)運動學(xué)公式求加速度，再在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列方程求所求量(力)。

物體運動情況運動學(xué)公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況P93頁：例2：一列靜止在站臺里的火車，總質(zhì)量為6.0×105kg.伴隨著一聲笛響，這列火車從站臺緩緩開處出，1min20s后顯示其速度達到了72km/h.若火車作勻加速直線運動，求火車在加速過程中的合外力要多大才能滿足加速的要求？要求：1、找出題目中的已知條件和未知量，畫出示意圖；2、思考可能用到的公式、定律等；已知：v0=o,vt=72km/h=20m/s,t=80s,m=6.0x105kg,a不變求：F合=？加速度a=Δv/Δt=20/80m/s2.=0.25m/s2.火車所受合外力為：F=ma=6.0×105×0.25=1.5×105N.解:選取火車前進方向為正方向，由于火車做勻加速運動，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律有：根據(jù)牛頓第二定律：ΣF=ma物體運動分析物體受力分析運動學(xué)公式牛頓第二定律加速度

a從受力確定運動從運動確定受力

加速度a是聯(lián)系力和運動的橋梁所求量所求量動力學(xué)問題的求解2.解題步驟：

(1)確定研究對象；(2)分析受力情況和運動情況，畫示意

圖(受力和運動過程)；(3)用牛頓第二定律或運動學(xué)公式求加

速度；(4)用運動學(xué)公式或牛頓第二定律求所

求量。動力學(xué)問題的求解動力學(xué)綜合應(yīng)用問題：例題:質(zhì)量為m的物體,放在與水平方向成θ角的光滑斜面上.拓展1：斜面問題：1、求物體運動的加速度？2、如斜面長為S，求物體運動到底端的時間？思路：1.已知運動情況求受力。2.先求出加速度a，再利用牛頓第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。補例.一個滑雪的人，質(zhì)量m=75Kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角θ=30o，在t=5s的時間內(nèi)滑下的位移S=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。解：根據(jù)運動學(xué)公式：x＝v0t＋at2得：

代入已知量得：a＝4m/s2

對人進行受力分析，建立坐標(biāo)系，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，得：

mgsinθ－F阻＝ma

即：F阻＝mgsinθ－ma

代入數(shù)值得：F阻＝67.5N即：滑雪人受到的阻力是67.5N。12a＝2（x－v0t）t2拓展2：簡單連體問題：一、把兩個質(zhì)量為m1、m2的物體，放在光滑的水平面上，中間用細線相連，用水平拉力F作用。分析1：整體加速度？分析2：細線的張力多大？分析3：氣墊道實驗中，為什么拉力小mg？，為什么m要遠小M？作業(yè)1：光滑水平面改為粗造水平面，求整體加速度？細線的張力？m1m2F12．如圖4-8-5所示，光滑水平面上有甲、乙兩物體用繩拴在一起，受水平拉力F1、F2作用，已知F1＜F2，以下說法中錯誤的是（

）圖4-8-5A．若撤去F1，甲的加速度一定增大

B．若撤去F2，乙的加速度一定增大C．若撤去F1，繩的拉力一定減小

D．若撤去F2，繩的拉力一定減小二、質(zhì)量為m1=1kg、m2=2kg的兩個物體疊在一起，放在光滑的水平面上，用水平拉力F作用在m2上。求1、整體加速度？2、作用在m1的摩擦力大小和方向？作業(yè)2、如果力F作用在m1上，情況又如何？3、如果m1，m2之間的動摩擦因數(shù)是0.1，問F的拉力最大是多少？Fm1m2

質(zhì)量為20kg的物體若用20N的水平力牽引它，剛好能在水平面上勻速前進。求：綜合訓(xùn)練講評：（1）0.1（2）2.3m／s（3）0（4）4.95m（4）物體總共通過多大位移？（g取10m/s2）（3）在前進2.3m時撤去拉力，又經(jīng)過3s鐘，

物體的速

度多大？（2）若改用50N拉力沿與水平方向成37°的夾角向斜上方拉它，使物體由靜止出發(fā)在水平面上前進2.3m時，它的速度多大？（1）物體與地面的滑動摩擦因數(shù)是多少？文科班（課件）牛頓第二定律的應(yīng)用一、動力學(xué)問題的分類1、第一類：已知受力情況求運動情況即先由物體的受力情況求出合力，利用牛頓第二定律求出物體的加速度，再根據(jù)物體的初始條件利用運動學(xué)公式求出物體的運動情況----即任一時刻的位置、速度等例題1：質(zhì)量m=5Kg的物體放在光滑水平面上，求物體在水平向右拉力F=20N作用下的加速度。（解答略。a=4m/s2）文科班課件變式1：質(zhì)量m=5Kg的物體放在水平面上,已知物體和水平面間的動摩擦因素μ=0.2.求物體在水平向右拉力F=20N作用下的加速度。（解答略。a=2m/s2）

變式2:質(zhì)量m=5Kg的物體放在光滑水平面上，受到與水平方向成θ=37O角斜向右上方拉力F=20N作用.求物體加速度。（解答略。a=3.2m/s2）例題2:質(zhì)量為m的物體,放在與水平方向成θ角的光滑斜面上.求物體運動的加速度.（解答略。a=gsinθ）例1.一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6N的水平拉力作用下沿水平面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力為2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。解：物體受力如圖由圖知：F合=F－f=maa=4s末的速度4s內(nèi)的位移GFNfO2、第二類：已知運動情況求受力情況即先根據(jù)物體的運動情況，利用運動學(xué)公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律推斷或者求出物體的受力情況但不管哪一類問題，確定物體的加速度是解題的關(guān)鍵例2、質(zhì)量為2Kg的物體在與水平拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直線運動，經(jīng)過5m的距離，速度由4m/s變?yōu)?m/s，已知物體跟桌面間的動摩擦因數(shù)u=0.1，求作用力F的大??？練習(xí)懸掛于小車?yán)锏男∏蚱x豎直方向θ角，則小車可能的運動情況是：A.

向右加速運動B.

向右減速運動C.

向左加速運動D.

向左減速運動A、D思路：已知運動情況求受力。應(yīng)先求出加速度a，再利用牛頓第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。補例.一個滑雪的人，質(zhì)量m=75Kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角θ=30o，在t=5s的時間內(nèi)滑下的位移S=60m，