高中物理四章運動定律節(jié)用解決問題一課件新人教版必修

6用牛頓運動定律解決問題(一)1．知道動力學的兩類問題：從受力情況確定運動情況和從運動情況確定受力情況．2．理解加速度是解決兩類動力學問題的橋梁．3．掌握解決動力學問題的基本思路和方法，會用牛頓運動定律和運動學公式解決有關問題．一、由受力確定運動情況如果已知物體的受力情況，可以由________________求出物體的________________，再通過________________確定物體的運動情況二、由運動情況確定受力如果已知物體的運動情況，根據________________求出物體的________________，再根據________________就可以確定物體所受的力．牛頓第二定律加速度運動學公式運動學公式加速度牛頓第二定律一、由物體的受力情況確定物體的運動情況1．基本思路已知物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運動學公式就可以確定物體的運動情況．2．對物體進行受力分析的依據(1)每分析一個力，都應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誤認為物體在運動方向上受到一種力的作用．(2)不要把某個力和它的分力同時作為物體所受的力，也不要把某幾個力與它們的合力同時作為物體受到的力，應只保留物體實際受到的力．(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慣．(4)畫受力示意圖時，只畫物體受的力，不要畫研究對象對其他物體施加的力．(5)有時要結合物體的運動狀態(tài)，應用牛頓第二定律進行受力分析．(6)從牛頓第三定律出發(fā)，依據力的相互性，轉換研究對象，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，一質量m=2kg的木塊靜止于水平地面上．現對物體施加一大小為10N的水平方向拉力．(g取10N/kg)(1)若地面光滑，求物體運動的加速度大??；(2)若物體與地面間動摩擦因數μ＝0.1，求物體的加速度大小和經過2s物體的位移大小．【解析】

(1)對木塊受力分析如右圖所示，據牛頓第二定律，有a==5m/s2(2)對木塊受力分析如右圖所示，根據牛頓第二定律，有F-Ff=ma，又Ff=μFN=μmg=2N所以，a==4m/s2經過2s物體的位移x=at2=8m.【答案】

(1)5m/s2

(2)4m/s2

8m二、由物體的運動情況確定受力情況1．基本思路是解決第一類問題的逆過程，一般是應用運動學公式求出物體的加速度，再應用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進而可以求出物體所受的其他力．2．常用的與加速度有關的勻變速直線運動的公式3．無論是哪種情況，解決問題的關鍵是對物體正確地受力分析和運動過程分析，要善于畫圖分析物體的受力情況和運動過程．不論哪類問題，都要抓住加速度始終是聯系運動和力的橋梁這一樞紐，通過加速度把運動情況和受力情況聯系起來，解題思路可表示為：2.質量為0.2kg的物體從36m高處由靜止下落，落地時速度為24m/s，則物體在下落過程中所受的平均阻力是多少？(g取10m/s2)【解析】

由運動學公式v2-v02=2ax得加速度a==m/s2=8m/s2物體受力分析如圖所示由牛頓第二定律得F合=ma=0.2×8N=1.6N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=0.2×10N-1.6N=0.4N.【答案】

0.4N質量為m＝2kg的物體，受到與水平方向成θ＝37°角的拉力F的作用，由靜止開始沿水平面做直線運動，物體與水平面的動摩擦因數μ＝0.1，拉力F＝20N．當物體運動2s后，撤去拉力F，當撤去外力后，物體又運動了一段后停下來，問物體從靜止開始運動了多遠的距離？物體一共運動了多長時間？(g取10m/s2，sin37°＝0.6)【解析】

物體受力F作用時，受力分析如圖甲所示，可列方程解得a1＝7.6m/s2由v＝a1t1，所以v＝15.2m/sF撤去后，受力分析如圖乙所示，可得：【答案】

130.72m

17.2s這類問題的解題步驟：(1)確定研究對象，對研究對象進行受力分析，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)根據牛頓第二定律列方程，求出物體運動的加速度．(4)結合物體運動的初始條件，選擇運動學公式，求出所需的運動學量——任意時刻的位移和速度，以及運動軌跡等．其流程圖為受力分析―→合力F合a運動情況(v、s、t)1－1：(2009年全國卷Ⅱ)以初速度v0豎直向上拋出一質量為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的速率分別為(

)【答案】

A質量為100t的機車從停車場出發(fā)，經225m后，速度達到54km/h，此時，司機關閉發(fā)動機，讓機車進站，機車又行駛了125m才停在站上．設所受阻力不變，求機車關閉發(fā)動機前所受到的牽引力．【思路點撥】

機車關閉發(fā)動機前在牽引力和阻力的共同作用下向前加速；關閉發(fā)動機后，機車只在阻力作用下做減速運動．因加速階段的初、末速度及位移均已知，故可由運動學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】

1.4×105N這類問題的解題步驟：(1)確定研究對象，對研究對象進行受力分析和運動分析，并畫出受力圖．(2)選擇合適的運動學公式，求出物體的加速度．(3)根據牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力．(4)根據力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力．其流程圖為：運動情況(x、v、t)a合力F合―→受力分析(求所需的力)一輛質量為1.0×103kg的小汽車正以10m/s的速度行駛，現在讓它在12.5m的距離內勻減速停下來，求所需的阻力．【解析】

研究對象汽車m＝1.0×103kg.運動情況，勻減速運動至停止v＝0，x＝12.5m.初始條件v0＝10m/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：多個相互關聯的物體組成的物體組(或物體系)．如幾個物體疊放在一起，或并排擠放在一起，或用繩子、細桿連在一起．(2)隔離法與整體法①隔離法：在解決連接體問題時，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，單獨分析研究的方法．②整體法：在解決連接體問題時，將整個系統(tǒng)作為一個整體分析研究的方法．如右圖所示，質量為m的物塊放在傾角為θ的斜面上，斜面體的質量為M，斜面與物塊無摩擦，地面光滑．現對斜面施一個水平推力F，要使物體相對斜面靜止，力F應為多大？【解析】兩物體無相對滑動，說明兩物體加速度相同，方向水平．對于物塊m，受兩個力作用，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F=(m+M)a，求出推力F.選擇物塊為研究對象，受兩個力，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=mgtanθ，a=g·tanθ.再選整體為研究對象，根據牛頓第二定律F=(m+M)a=(m+M)gtanθ.【答案】

(m+M)gtanθ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各物體具有相同的加速度，應先把連接體當做一個整體，分析整體受力，利用牛頓第二定律求出加速度．若求連接體內各物體間的相互作用，再把物體隔離，對該物體單獨受力分析，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、牛頓定律應用的臨界、極值問題在連接體問題中，經常遇到討論相互接觸的物體是否會發(fā)生相對滑動，相互接觸的物體是否會發(fā)生分離等，這類問題往往具體表現為：兩物體剛要發(fā)生相對滑動時，接觸面上必須出現最大靜摩擦力；當兩物體剛要分離時，相互的壓力必為零，這就是問題的臨界狀態(tài)．解這一類問題的關鍵就是要找出諸如此類的臨界狀態(tài)，進而對此類狀態(tài)列方程求解．在牛頓運動定律的問題中，有數量不少的題目涉及到求有關物理量的極值．應注意對題意進行分析，看是否存在臨界狀態(tài)．一個彈簧秤放在水平地面上，Q為與輕彈簧上端連在一起的秤盤，P為一重物，已知P的質量M=10.5kg