2019_20学年高中物理第四章6用牛顿运动定律解决问题（一）课件新人教版必修.pptx

6 用牛顿运动定律解决问题(一),新知预习,自主检测,一、从受力情况确定运动情况 已知物体的受力情况,根据牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过物体的运动学条件(初、末位置和初、末速度及运动时间等),根据运动学公式求出物体的运动情况。 二、从运动情况确定受力情况 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求出物体所受的合外力,进而知道物体受到其他力的情况。 说明: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。,新知预习,自主检测,1.正误辨析 (1)物体的受力方向就是加速度方向,也就是其运动方向。( ) 解析物体的受力方向就是加速度方向,但加速度的方向不一定与运动方向相同。 答案 (2)同一个物体,其所受合外力越大,速度越大。( ) 解析物体的运动快慢由其速度大小决定,与物体的合力大小无关。 答案 (3)物体的速度越大,加速度一定越大。( ) 解析加速度由物体所受的合外力确定,与速度无关。 答案,新知预习,自主检测,2.物体受恒定的水平拉力F作用,恰能沿水平面匀速运动,当撤去这个拉力后,物体将( ) A.匀速运动 B.立即停止运动 C.产生加速度,做匀减速运动 D.不产生加速度,做匀减速运动 解析撤去拉力后,物体只受滑动摩擦力,合力不为零,产生加速度,大小不变、方向与速度方向相反,做匀减速运动,选项C正确。 答案C,新知预习,自主检测,3.质量为1 kg的物体,受水平恒力F的作用,由静止开始在光滑的水平面上做加速运动,它在1 s内的位移为2 m,则力F的大小为( ) A.1 N B.2 N C.4 N D.6 N 答案C,探究一,探究二,探究三,随堂检测,由物体的受力情况确定运动情况 情景导引 如图所示,汽车在高速公路上行驶,如果:(1)汽车做匀加速运动。(2)汽车关闭油门滑行。 试结合上述情况讨论:由物体的受力情况确定其运动的思路是怎样的? 要点提示通过分析物体的受力情况,根据牛顿第二定律求得加速度,然后由运动学公式求出物体运动的位移、速度及时间等。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,知识归纳 1.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,画出受力分析图。 (2)根据力的合成法或正交分解法,求合力(包括大小和方向)。 (3)根据牛顿第二定律列方程,求加速度。 (4)结合物体运动的初始条件,选择运动学公式,求运动学量任意时刻的位移和速度,以及运动时间等。 2.流程,探究一,探究二,探究三,随堂检测,典例剖析 例1如图所示,一固定不动的光滑斜面,倾角为,高为h。一质量为m的物体从斜面的顶端由静止开始滑下,求物体从顶端滑到底端所用的时间及滑到底端时速度的大小。,点拨,探究一,探究二,探究三,随堂检测,解析物体受力如图所示,答案见解析,探究一,探究二,探究三,随堂检测,规律方法应用牛顿第二定律解题时求合力的方法 (1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,合力的方向就是加速度的方向,解题时要求准确作出力的平行四边形,然后运用几何知识求合力F合。反之,若知道加速度方向就知道合力方向。 (2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,通常用正交分解法解答,一般把力正交分解为加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量。即沿加速度方向Fx=ma,垂直于加速度方向Fy=0。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,变式训练1如图所示,放置于水平地面质量是10 kg的物体,在与水平方向成37的斜向右上方的拉力F=100 N的作用下,由静止开始沿水平地面做直线运动,物体与地面间的动摩擦因数为=0.5(sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2),试求: (1)5 s末物体的速度大小和5 s内物体的位移; (2)拉力F多大时物体可以做匀速直线运动?,探究一,探究二,探究三,随堂检测,解析(1)以物体为研究对象进行受力分析,建立直角坐标系如图所示,根据牛顿第二定律得,x方向有 Fcos 37-Ff=ma y方向有Fsin 37+FN-mg=0 又Ff=FN 联立解得a=6 m/s2 5 s末物体的速度大小 v=at=65 m/s=30 m/s 5 s内物体通过的位移 x= at2= 652 m=75 m。,(2)物体做匀速运动时加速度为零,可得 Fcos 37-(mg-Fsin 37)=0 解得F=45.5 N。 答案(1)30 m/s 75 m (2)45.5 N,探究一,探究二,探究三,随堂检测,由物体的运动情况确定受力情况 情景导引 一运动员滑雪时的照片如图所示,如果:(1)知道在下滑过程中的运动时间。(2)知道在下滑过程中的运动位移。 试结合上述情况讨论:由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的? 要点提示先根据运动学公式,求得物体运动的加速度,比如 等,再由牛顿第二定律求物体的受力。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,知识归纳 1.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,画出力的示意图; (2)选取合适的运动学公式,求加速度a; (3)根据牛顿第二定律列方程,求合力; (4)根据力的合成与分解的方法,由合力求所需的力。 2.流程,探究一,探究二,探究三,随堂检测,典例剖析 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。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(g取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?,探究一,探究二,探究三,随堂检测,答案(1)2.5 m/s2 (2)0.92,探究一,探究二,探究三,随堂检测,规律方法由运动情况确定受力应注意的两点问题: (1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向和加速度的方向混淆。 (2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,变式训练2“歼-10”战机装备我军后,在各项军事演习中表现优异,引起了世界的广泛关注。如图所示,一架质量m=5.0103 kg的“歼-10”战机从静止开始在机场的跑道上滑行,经过距离x=5.0102 m,达到起飞速度v=60 m/s。在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的 。求飞机滑行时受到的牵引力多大?(g取10 m/s2) 解析滑行过程,飞机受重力G、支持力FN、牵引力F、阻力Ff四个力作用,在水平方向上,由牛顿第二定律得:F-Ff=ma,Ff= mg 飞机匀加速滑行v2-0=2ax,解得a=3.6 m/s2,F=1.9104 N。 答案1.9104 N,探究一,探究二,探究三,随堂检测,多过程问题分析 情景导引 游乐园内有一种大型游戏机叫“跳楼机”。参加游戏的游客质量为m,从离地面h高处由静止释放。忽略座椅与轨道间的摩擦力,让人与座椅沿轨道下落t时间后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,下落到离地面时速度刚好减小到零。如果把上述复杂的运动过程分为两个简单的过程,你认为这两个过程分别属于已知运动还是已知力的过程?你能提出哪些用牛顿定律和运动学公式可解决的问题?(重力加速度为g),探究一,探究二,探究三,随堂检测,要点提示第一个过程是已知力的过程,物体只受重力作用,做自由落体运动。第二个过程是已知运动的过程,已知物体的运动时间和运动距离,可以由运动学公式求出加速度。 第一个过程可以求出下落的加速度为多大和下落的高度为多少。第二个过程可以求得下落的加速度为多大和座椅给人的支持力为多大。,知识归纳 多过程问题的解决思路 1.合理划分:根据题意将整个过程合理划分为几个子过程; 2.两种分析:按照先后顺序,对每一个子过程中的研究对象进行受力分析和运动分析; 3.寻找关系:建立相邻子过程之间位移关系、速度关系等; 4.构建方程:应用牛顿运动定律或运动学规律建立方程。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,典例剖析 例3质量为m=2 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面之间的动摩擦因数=0.5,现在对物体施加如图所示的力F,F=10 N,=37(sin 37=0.6),经t1=10 s后撤去力F,再经一段时间,物体又静止,g取10 m/s2,则: (1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态。 (2)物体运动过程中最大速度是多少? (3)物体运动的总位移是多少?,探究一,探究二,探究三,随堂检测,解析(1)当力F作用时,物体做匀加速直线运动,撤去F时物体的速度达到最大值,撤去F后物体做匀减速直线运动。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,(3)撤去F后对物体受力分析如图所示,有:Ff=FN2=ma2,FN2=mg,2a2x2=v2,代入数据得x2=2.5 m 物体运动的总位移x=x1+x2,得x=27.5 m。 答案(1)见解析 (2)5 m/s (3)27.5 m,探究一,探究二,探究三,随堂检测,变式训练3在某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目。该山坡可看成倾角=30的斜面,一名游客连同滑草装置总质量m=80 kg,他从静止开始匀加速下滑,在时间t=5 s内沿斜面滑下的位移x=50 m。(不计空气阻力,g取10 m/s2)。问: (1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力Ff为多大? (2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数为多大? (3)设游客滑下50 m后进入水平草坪,试求游客在水平面上滑行的最大距离。,探究一,探究二,探究三,随堂检测,解析(1)设在山坡上游客连同滑草装置的加速度为a,则 at2=x 由牛顿第二定律可得mgsin -Ff=ma 联立可得Ff=80 N。 (2)由mgcos =Ff可得= 。 (3)设游客连同滑草装置刚到水平草坪时的速度为v,在水平草坪上的加速度为a2,则v=at=20 m/s,v2=2a2x2,解得x2=100 m。 答案(1)80 N (2) (3)100 m,探究一,探究二,探究三,随堂检测,1.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t,速度变为v,如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是( ) A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变 B.将物体质量减小一半,其他条件不变 C.物体质量不变,水平恒力和作用时间都增为原来的2倍 D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变 解析由牛顿第二定律:F-mg=ma,a= -g。对比A、B、C三项,均不能满足要求,故选项A、B、C均错。由v=at得2v=a2t,所以D项正确。 答案D,探究一,探究二,探究三,随堂检测,2.A、B两物体以相同的初速度在同一水平面上滑动,两个物体与水平面间的动摩擦因数相同,且mA=3mB,则它们所能滑行的距离xA、xB的关系为( ) A.xA=xB B.xA=3xB C.xA= xB D.xA=9xB 解析根据牛顿第二定律知,两物体加速度a=g,且初速度相同,根据运动学公式v2=2ax,知x= ,则xA=xB。 答案A,探究一,探究二,探究三,随堂检测,3.将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出,设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,则物体( ) A.刚抛出时的速度最大 B.在最高点的加速度为零 C.上升时间大于下落时间 D.上升时的加速度等于下落时的加速度,答案A,探究一,探究二,探究三,随堂检测,4.水平面上一质量为m的物体,在水平恒力F作用下,从静止开始做匀加速直线运动,经时间t后撤去外力,又经时间3t物体停下,则物体受到的阻力为( ),解析对物体由牛顿第二定律得力F作用时:F-Ff=ma1,v=a1t;撤去力F后:Ff=ma2,v=a23t,解以上四式得Ff= ,故B正确。 答案B,探究一,探