物理4.6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題一人教必修一

1、4.6 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律 解決問題(一),一、牛頓第二定律,1、內(nèi)容：物體的加速度跟所受合力成正比,跟物體質(zhì)量成反比; 加速度方向跟合力方向相同。,復(fù)習(xí)：,2、公式: F=ma,注意：（1）同時(shí)性 （2）同向性,二、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,速度公式 ：v = vo+at,位移公式：x= vot +at2 /2,導(dǎo)出公式：vt 2 vo 2 =2ax,例1.一個(gè)靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦力為4.2N。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：,G,F,N,f,2.物體所受的合力如何？

2、,豎直方向：,合力為零，加速度為零。,水平方向：,大小：F合=Ff；方向與拉力F方向相同,3.物體的運(yùn)動(dòng)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(shí)間t，要求末速度Vt和位移,還差加速度a。,4.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(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。,例1.一個(gè)靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量是2Kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。物體與地面間的摩擦力是4.2N。求物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。,思考:如果物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2， 其

3、他條件不變。其結(jié)果如何？,一、 從受力確定運(yùn)動(dòng)情況,已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。 處理這類問題的基本思路是：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(yùn)動(dòng)學(xué)公式求所求量(運(yùn)動(dòng)學(xué)量)。,練習(xí)：一木箱質(zhì)量為m，與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成角的力F推木箱，求經(jīng)過t秒時(shí)木箱的速度。,水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma 豎直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at,建立直角坐標(biāo)系,X,Y,X方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma Y方向：N=G+F2

4、=G+Fsin f=N Vt=V0+at,思路：已知運(yùn)動(dòng)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。,解：第一步求a 因?yàn)閂0=2m/s，s=60m，t=5s 據(jù)公式 求得a = 4m/s2,例2.一個(gè)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= 30o，在 t = 5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。,第二步求F合、阻力 要對(duì)人進(jìn)行受力分析畫受力圖，,第二步求F合、阻力 要對(duì)人進(jìn)行受力分析畫受力圖,所以：F合=ma=300Nx軸方向：F合=G1f y軸方向：F1G2=0

5、滑雪人所受的阻力 f=G1 F合 =mgsin F合 =67.5N,解： 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：xv0t at2 得： 代入已知量得：a4m/s2 對(duì)人進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系， 根據(jù)牛頓第二定律Fma，得： mgsinF阻ma 即：F阻mgsinma 代入數(shù)值得：F阻67.5N 即：滑雪人受到的阻力是67.5N。,二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況（知道三個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量（如動(dòng)摩擦因數(shù)等）。 處理這類問題的基本思路是：先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，據(jù)運(yùn)動(dòng)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

6、(力)。,上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板與雪面間動(dòng)摩擦因數(shù)多大?,如果坡長(zhǎng)只有60m，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？,如果下坡后立即滑上一個(gè)300的斜坡 。請(qǐng)問滑雪者最高能上升多高？,更上一層：,一、 從受力確定運(yùn)動(dòng)情況,二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題,加速度a是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁,牛頓第二定律公式(F=ma)和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2v02=2ax等)中，均包含有一個(gè)共同的物理量加速度a。 由物體的受力情況，用牛頓第二定律可求加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式便可確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化；反過來，由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及

7、其變化，用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求加速度，再由牛頓第二定律便可確定物體的受力情況。 可見，無論是哪種情況，加速度始終是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁。求加速度是解決有關(guān)力和運(yùn)動(dòng)問題的基本思路，正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析則是解決問題的關(guān)鍵。,1.基本思路:加速度a是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁,所求量,所求量,動(dòng)力學(xué)問題的求解,2.解題步驟：,(1)確定研究對(duì)象； (2)分析受力情況和運(yùn)動(dòng)情況， 畫示意圖(受力和運(yùn)動(dòng)過程)； (3)用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 求加速度； (4)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律 求所求量。,動(dòng)力學(xué)問題的求解,【練習(xí)1】質(zhì)量為40kg的物體靜止在水平面上, 當(dāng)在400N的水平拉力作用下由靜止開始經(jīng)過1

8、6m時(shí), 速度為16 m/s, 求物體受到的阻力是多少?,【答案】80N,【練習(xí)2】用彈簧秤拉著一個(gè)物體在水平面上做勻速運(yùn)動(dòng), 彈簧秤的示數(shù)是0.40N. 然后用彈簧秤拉著這個(gè)物體在水平面上做勻變速運(yùn)動(dòng), 測(cè)得加速度是0.85 m/s2, 彈簧秤的示數(shù)是2.10N。這個(gè)物體的質(zhì)量是多大?,【答案】m=2 kg,【練習(xí)3】一個(gè)木箱沿著一個(gè)粗糙的斜面勻加速下滑， 初速度是零，經(jīng)過5.0 s的時(shí)間, 滑下的路程是10m, 斜面的夾角是300，求木箱和粗糙斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(g取10 m/s2),【答案】=0.48,練習(xí)：,蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，一個(gè)質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員，從離水平網(wǎng)面3.2高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0高處。已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2，若把在這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大?。╣取10m/s2）。 F = 1.5103N,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(jìn)。求： （1）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(jìn)2.3m時(shí)，它的速度多大？ （2）在前進(jìn)2.3m時(shí)撤去拉力，又經(jīng)過3s鐘，物體的速度多大？ （3）物體總共通過多大位移？（g取10m