吉林省长白山第一高中物理必修一课件：4.6用牛顿运动定律解决问题(一).ppt

学案6 用牛顿运动定律解决问题(一),学点1 从受力确定运动情况,(1)已知受力确定运动情况的基本思路 受力分析 运动学公式 受力情况 加速度a 运动情况 及正交分解,(2)已知受力确定运动情况的解题步骤 确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力示意图。 根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合力(包括大小和方向)。 根据牛顿第二定律列方程。求出物体的加速度。 结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。,这是一个典型的已知物体的受力情况求物体的运动情况的问题，解 决此类问题的基本思路是：根据受力分析 确定合力 确定加速度 a 确定运动情况。,以滑雪人为研究对象，受力情况如图4-6-1所示。 研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向处于平衡，沿山坡方向做匀加速直线运动。 将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向的分力，据牛顿第二定律列方程：FN-mgcos=0 mgsin-F=ma 又因为F=FN 由可得:a=g(sin-cos) 故x=(1/2)at2=(1/2)g(sin-cos)t2= (1/2)10(1/2)-0.04 52 m58 m v=at=10(1/2)-0.04 5 m/s=23.3 m/s。,图4-6-1,【例1】一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角=30，滑雪板 与雪地的动摩擦因数是0.04，求5 s内滑下来的路程和5 s末的速度大小。 (取g=10 m/s2),58 m 23.3 m/s,据F=ma,据运动学公式,1.一质点从距离光滑的斜面底端10 m处以速度v0=10 m/s沿着斜面上滑，已知斜面的倾角=30，求质点滑到斜面底端所用的时间。,4.83 s,(1)从运动情况确定受力的基本思路 运动学公式 受力情况,如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力。,学点2 从运动情况确定受力,说明：求解动力学的两类问题，其中，受力分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，加速度是桥梁。 (2)从运动情况确定受力的解题步骤 确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图； 选择合适的运动学公式，求出物体的加速度； 根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力； 根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。,(1)h=4.0 m，L=5.0 m，t=2.0 s，设斜面倾 角为，则sin=h/L，乘客沿气囊下滑过程中，由 L=(1/2)at2得a=2L/t2，代入数据得a=2.5 m/s2。 (2)在乘客下滑过程中，对乘客受力分析如图 4-6-2所示，沿x轴方向有mgsin-Ff=ma， 沿y轴方向有FN-mgcos=0， 又因为Ff=FN，联立方程解得=(gsin-a)/(gcos)0.92。,【例2】民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来。若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m。要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(取g=10 m/s2)，则： (1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？ (2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？,(1)2.5 m/s2 (2)0.92,图4-6-2,2.质量m=1.5 kg的物块(可视为质点)，在水平恒力F作用下，从水平面上A点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0 s后停在B点,已知A、B两点间的距离x=5.0 m，物块与水平面间的动摩擦因数=0.20，求恒力F的大小。(取g=10 m/s2),15 N,学点3 连接体问题,利用牛顿第二定律处理连接体问题时常用的方法是整体法与隔离法。 (1)整体法：当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力F已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫做整体法。 (2)隔离法：从研究的方便出发，当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中“隔离”出来，进行受力分析，依据牛顿第二定律列方程，这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法。,处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合外力。,以A、B为整体研究，则整体的加速度a=F/(mA+mB)=2 m/s2，以B为研究对象，则A对B的弹力FAB=mBa=6 N。,【例3】如图4-6-3所示，光滑水平面上并排放置着A、B两个物体，mA=5 kg，mB=3 kg，用F=16 N的水平外力推动这两个物体，使它们共同做匀加速直线运动，求A、B间弹力的大小。,6 N,图4-6-3,3. 两个物块M=8 kg，m=2 kg。如图4-6-4所示，放在光滑水平面上，在F=100 N的拉力作用下向右运动，m相对于M无位移。求： (1)M与m的共同加速度a； (2)m与M之间的摩擦力Ff。,(1)10 m/s2 (2)20 N,图4-6-4,学点4 瞬时加速度问题,分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。此类问题应注意两种基本模型的建立。 (1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理。 (2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的。,(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点。物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当然。 (2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变。,求解此题应注意以下两点： (1)其他力改变时，弹簧的弹力不能在瞬间发生突变。 (2)其他力改变时，细绳上的弹力可以在瞬间发生突变。,(1)当线L2被剪断的瞬间，因细线L2对球的弹力突然消失，而引起L1上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直L1斜向下方，为a=gsin (2)当线L2被剪断时，细线L2对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程，不能突变)，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合力与细线L2对球的弹力是一对平衡力，等值反向，所以线L2剪断时的瞬时加速度为a=gtan，方向水平向右。,【例4】如图4-6-5甲所示，一质量为m的 物体系于长度分别为L1、L2的两根细 线上，L1的一端悬挂在天花板上，与 竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体 处于平衡状态。求解下列问题： (1)现将线L2剪断，求剪断L2的瞬时物体的加速度； (2)若将图4-6-5甲中的细线L1换成长度相同，质量不计的轻弹簧,如图 4-6-5乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度。,图4-6-5,(1)gsin (2)gtan,4.如图4-6-6所示，A、B质量均为m，中间有一轻质弹簧相连，A用绳悬于O点，当突然剪断OA绳时，关于A物体的加速度，下列说法正确的是( ) A.0 B.g C.2g D.无法确定,C,图4-6-6,1.用30 N的水平力F，拉一静止在光滑水平面上质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失，则第5 s末物体的速度和加速度分别是( ) A.v=4.5 m/s，a=1.5 m/s2 B.v=7.5 m/s，a=1.5