湖北省荆州市监利县柘木中学高中物理 用牛顿运动定律解决问题（一）课件 新人教版必修2.ppt

用牛顿运动定律解决问题 一 情景导入 引导 我国航天工作者能准确预测火箭的发射 升空 变轨 列车的提速 轿车的刹车等一系列的科学问题 这一切都得益于人们对力和运动的研究 今天我们从最简单的两类动力学问题着手 探究这类问题的研究方法 神七问天 2019 12 25 牛顿第二定律确定了运动和力的关系 让我们能够把物体的运动情况与受力情况紧密结合起来 故能在天体运动 车辆的设计等许多基础学科和工程技术中都有广泛的应用 下面我们仅通过一些最简单的例子作介绍 推进新课 2019 12 25 一 已知受力情况 求运动情况 如果已知受力情况 由牛顿第二定律求出物体的加速度 再利用运动学的规律就可以确定物体的运动情况 例1一个静止在水平地面上的物体 质量是2kg 在5n的水平拉力作用下沿水平方向向右运动 物体与地面间的摩擦力是1n 求物体在3s末的速度和3s内发生的位移 2019 12 25 分析 这个问题是已知物体所受的力 求它的速度和位移 即它的运动情况 教师设疑 物体受几个力作用 合力是多少 方向怎样 该物体所做的运动是匀变速直线运动吗 师生交流讨论 对物体进行受力分析 如图物体受四个力作用 重力g 方向竖直向下 地面的支持力n 竖直向上 拉力f 水平向右 摩擦力f 水平向左 竖直方向上没有发生位移 没有加速度 故重力g与地面支持力n大小相等 方向相反 彼此平衡 物体所受合力等于水平的拉力f与摩擦力f的合力 取水平向右的方向为正方向 则合力 f合 f f 4n 方向水平向右 物体原来静止 初速度为0 在恒定的合外力作用下产生恒定的加速度 所以物体做初速度为0的匀加速直线运动 2019 12 25 以小木块为研究对象进行受力分析 建立如图所示的直角坐标系及牛顿第二定律可知 解 a f f m 由运动学公式可知 v at 2 3 6m s s at2 2 32 9m fy 0 fx f f ma a 5 1 2 2m s2 2019 12 25 讨论交流 运用牛顿运动定律解决已知受力情况求运动情况的一般步骤 注意 受力分析的过程一定按照一定的顺序以免 多力 和 少力 一般应一重 二弹 三摩擦力 四其他 虽然每一个力可以产生一个加速度 但是理解过程中往往应用的是合外力所产生的加速度 一定要注意正方向的选取和直角坐标系的应用 d 应用运动学的公式求解物体的运动学量 c 建立直角坐标系 在相互垂直的方向上分别应用牛顿第二定律列式fx max fy may 求得物体运动的加速度 b 对确定的研究对象进行受力分析 画出物体的受力示意图 a 确定研究对象 2019 12 25 课堂训练 如图 一滑块以v0 5m s的初速度冲上水平地面 滑动摩擦力系数 0 2 求滑块能滑行多远 g 10m s2 解 受力情况如图所示 fy n mg 0 fx f ma f n 该物体作匀减速直线运动v02 2ass v02 2a 6 25m 代入数据 联立 得 a g 2m s2 2019 12 25 与第一类问题相反 若知道物体的运动情况 根据运动学公式求出物体的加速度 再由牛顿第二定律确定物体所受的外力 这也就是需要解决的第二类问题 例2一个滑雪的人 质量是60kg 以v0 2m s的初速度沿山坡匀加速滑下 山坡的倾角 300 在t 6s的时间内滑下的路程s 48m 求滑雪人受到的阻力 包括摩擦力和空气阻力 g 10m s2 二 已知运动情况求受力情况 合作探讨 这道题是已知人的运动 求人所受的力 1 受力分析 作出示意图 2 由运动学的关系得到下滑的加速度 求出对应的合力 再由合力求出人受的阻力 3 适当选取坐标系 坐标系的选择 注意两点 运动正好沿着坐标轴的方向 尽可能多的力落在坐标轴上 2019 12 25 2019 12 25 如图 确定研究对象 进行受力分析 建立如图所示的坐标系 把重力g沿x轴和y轴的方向分解 得到 解 gx mg sin gy mg cos 由运动学规律 x v0t at2得 a 2 x v0t t2 2m s2 由牛顿第二定律f ma得 fx gx f阻 mafy fn gy 0 f阻 gx ma mg sin ma 180n方向沿斜面向上 2019 12 25 综合两种类型中两个例题的解题过程 总结出运用牛顿运动定律解题的基本思路和解题步骤 1 选定研究对象 并用隔离法将研究对象隔离出来 2 分别对研究对象进行受力分析和运动情况分析 并作出受力图 3 建立适当的坐标系 选定正方向 正交分解 4 根据牛顿第二定律分别在两个正交方向上列出方程 5 把已知量代入方程求解 检验结果的正确性 2019 12 25 课堂训练 如图所示 在水平力作用下 长木板和小木块一起作初速度为零的匀加速直线运动 t秒内的位移为s 长木板质量为m 小木块质量为m 求小木块对长木板的摩擦力 解 由运动学规律s at2可知 fy n mg 0 fx f ma a 2s t2 隔离小木块作为研究对象进行受力分析 建立直角坐标系 代入数据 联立 得 f ma 2ms t2水平向右 由牛顿第三定律可知 f f 2ms t2水平向左 2019 12 25 布置