用牛顿运动定律解决问题一.ppt

第6节：用牛顿运动定律解决问题(一),第四章：牛顿运动定律,牛顿三个运动定律的内容及公式,牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止 状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。,牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的的方向跟作用力的方向相同。,牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反 ,作用在同一直线上。,F合=ma,F= - F,复习,1. 作用力与反作用力的二力平衡的区别,牛顿第一定律（惯性定律） 反映了力是物体运动状态改变的原因，并不是维持物体运动的原因 惯性物体本身固有的属性,牛顿第二定律（F合=m a） 反映了力和运动的关系,牛顿第三定律（作用力和反作用力定律) 反映了物体之间的相互作用规律,牛顿运动定律的意义,力是产生加速度的原因,牛顿第二定律确定了运动和力的关系,使我们能够把物体的 运动情况与受力情况联系起来.因此,它在天体运动的研究、 车辆的设计等许多基础科学和工程技术都有广泛的应用。,用牛顿运动定律解决问题(一),科技工作者能准确预测卫星的运行轨道、着地点，正是 利用了牛顿运动定律中的力和运动的关系，由于目前知识 的局限，这里让我们先从最简单的例子入手，体会这类问 题的研究方法。,用牛顿运动定律解决问题(一),例题1 一个静止在水平地面上的物体，质量是 2kg，在 6.4N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是4.2N。求物体在4s末的速度和4s内的位移。,问：l、本题研究对象是谁？它共受几个力的作用？物体所受的合力沿什么方向？大小是多少？ 2、本题要求计算位移和速度，而我们只会解决匀变速运动问题。这个物体的运动是匀变速运动吗？依据是什么？ 3、本题属于哪类动力学问题？,已知受力情况求运动情况,例题1 一个静止在水平地面上的物体，质量是 2kg，在 6.4N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是4.2N。求物体在4s末的速度和4s内的位移。,拓展： （1）求物体与地面间的动摩擦因数为多大？ （2）本题中若将F大小不变，方向改为与水平方向夹角为30O，则f变了没有？画出受力分析图，并求出物体在4s末的速度和4s内的位移。,G,一个滑雪的人，质量m75kg，以v02m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角30，在t5s的时间内滑下的路程x60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。,问：本题属于哪类动力学问题？ 人共受几个力的作用？各力方向如何？ 它们之中哪个力是待求量？哪个力实际上是己知的？ 物体所受的合力沿什么方向？,已知运动情况求受力情况,FN,X,Y,F阻,分析滑雪人的运动情况：,V0= 2m/s 、t=5s、x=60m,一个滑雪的人，质量m75kg，以v02m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角30，在t5s的时间内滑下的路程x60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。,分析滑雪人的受力情况：,GY =mgcos 300 =636.5N,GX =mgsin 300 =367.5N,F合 =GX-F阻 =ma,F阻 =GX-ma=367.5N-754N=67.5N,F阻 方向沿斜面向上,解：对滑雪人进行受力分析，建立坐标系， 把重力分解得： Gxmgsin Gymgcos 根据运动学规律：xv0t at2 得： 代入已知量的数值得：a4m/s2 根据牛顿第二定律Fma，即GxF阻ma得： F阻Gxmamgsinma 代入数值得：F阻67.5N 即：滑雪人受到的阻力是67.5N,方向沿斜面向上。,两类问题： 已知物体受力的情况，确定物体运动。 已知物体的运动情况，确定物体受力。,解题思路：,牛顿运动定律的应用,力的合成与分解,F合= m a,运动学公式,受力情况,合力F合,a,运动情况,加速度是连接”力”和”运动”的桥梁,1.对物体进行受力分析，建立坐标系（通常使运动在一个坐标轴的方向上），将合力表示出来。,2.由牛顿第二定律求出加速度。,1.对物体进行受力分析，建立坐标系（通常使运动在一个坐标轴的方向上），将合力求出来。,3.根据运动学的规律确定物体的运动情况。,从运动情况确定受力：,3.由牛顿第二定律列出方程，确定物体所受的未知力。,2.根据运动学公式求出加速度。,从受力确定运动情况：,两类动力学问题的解题步骤：,一斜面AB长为10 ,倾角为,一质量为kg的小物体(大小不计)从斜面顶端A点由静止开始下滑,如图所示(取10 m/s2),(1)若斜面与物体间的动摩擦因 数为0.5,求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间.,(2)若给小物体一个沿斜面向下 的初速度,恰能沿斜面匀速下滑,则小物体与斜面间的动摩擦因数是多少?,类题演练,A,G,(1)、以小物体为研究对象,其受力情况如图所示.建立直角坐标系.,小物体沿斜面即轴方向加速运动,设加速度为ax , 则ax,物体在轴方向没有发生位移,没有加速度则ay.,解析：,FN,x,y,由牛顿第二定律得：,把重力沿轴和轴方向分解：,又,所以：,设小物体下滑到斜面底端时的速度为,所用时间为,小物体由静止开始匀加速下滑, 则：,由,由,得,得, ,(2)小物体沿斜面匀速下滑时,处于平衡状态,其加速度，则在图示的直角坐标系中。,所以,又,所以,小物体与斜面间的动摩擦因数,由牛顿第二定律 得：,若给物体一定的初速度 当tg时, 物体沿斜面匀速下滑； 当tg（mgcosmgsin）时, 物体沿斜面减速下滑； 当tg（mgcosmgsin）时, 物体沿斜面加速下滑.,图表,受力情况F1、F2,运动情况v0、s,F合,a,力的合成与分解,牛顿第二定律,运动学公式,F,解：依题意作图：,由图可知合力F为：,F=250cos300N = 250 0.866N=87N,一个原来静止的物体，质量是2Kg,在两个大小都是50N且互成60角的力作用下，3S末物体的速度是多大？3S内物体发生的位移是多