高中物理 第四章 牛顿运动定律 第6节 用牛顿定律解决问题（一）课件 新人教版必修1.ppt

第四章牛顿运动定律 第六节用牛顿运动定律解决问题 1 利用视频 蜘蛛侠 的内容 蜘蛛侠拼尽全力使将要落水的火车停了下来 避免了悲剧的发生 牛顿运动定律是用来解决实际问题的 视频后接着给同学们展示一幅神舟九号与天宫一号交会对接的图片 这既展示了我国最新的科技成就 也激发了同学们学习的兴趣 导入新课 本节课的重点是要培养学生使用牛顿运动定律解决实际问题的能力 养成正确的使用牛顿运动定律解题的思路和规范的解题习惯 所以本节课设计了首先通过一道例题采取启发性教学 逐步启发 诱导 使学生形成解决问题的正确思路 然后总结出解决问题解题步骤 解题步骤的规范性是本节课的另一个重点 也是难点 本节课通过几道典例和练习的规范解题步骤 使学生有例可依 规范自己的解题步骤 解题思路的建立和解题步骤的规范 需要反复的训练 所以本节课安排了较多的典例和课后训练 课堂时间不够 也可以课下完成 1 知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题 2 掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法 3 会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题 学习重点 1 已知物体的受力情况 求物体的运动情况 2 已知物体的运动情况 求物体的受力情况 学习难点 1 物体的受力分析及运动状态分析 2 加速度的应用 神舟九号与天宫一号交会对接 1 科技工作者能准确地控制火箭的变轨 飞船的对接 预测卫星的着落点 他们依靠什么来控制物体的运动 2 利用我们已有的知识是否也能研究类似的较为简单的问题 一 匀变速直线运动规律 速度公式 v v0 at 位移公式 x v0t at2 2 导出公式 v2 v02 2ax 复习回顾 不受力 物体 静止或匀速直线运动a 0 受力 f合 0 静止或匀速直线运动a 0 f合 0 运动状态发生改变a 0 二 牛顿第一定律 三 牛顿第二定律 f ma力产生加速度 a是联系力和运动的桥梁 四 牛顿第三定律 f f 提供受力分析的方法 1 物体的受力情况如何 2 物体所受的合力如何 fy 0 fx f ff 方向与拉力f方向相同 3 物体的运动情况中已知哪些量 要求末速度和位移 还差什么量 已知初速度v0和时间t 要求末速度vt和位移x 还差加速度a 一 从受力确定运动情况 一个静止在水平面上的物体 质量是2kg 在6 4n的水平拉力作用下沿水平面向右运动 物体与水平地面间的滑动摩擦力为4 2n 求物体4s末的速度和4s内发生的位移 4 如何求加速度 借助于牛顿第二定律f合 ma 利用合力来求加速度 5 本题的解题思路如何 先受力分析求出合力 再用牛顿第二定律求出加速度 最后用运动学公式求解 已知物体受力情况确定运动情况 指的是在受力情况已知的条件下 要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度 位移等 处理这类问题的基本思路是 先分析物体受力情况求合力 据牛顿第二定律求加速度 再用运动学公式求所求量 运动学量 从受力确定运动情况 的基本思路 解 木箱受力如图 将f正交分解 则 例1 一木箱质量为m 10kg 与水平地面间的动摩擦因数为 0 2 现用斜向右下方f 100n的力推木箱 使木箱在水平面上做匀加速运动 f与水平方向成 37 角 求经过t 5s时木箱的速度 f2 fsin f1 fcos ff fn 联立解得 竖直方向 fn f2 mg 0 水平方向 f1ff ma v at 代入数据可得 v 24m s 一个滑雪的人 质量m 75kg 以v0 2m s的初速度沿山坡匀加速滑下 山坡的倾角 30 在t 5s的时间内滑下的路程x 60m 求滑雪人受到的阻力 包括摩擦和空气阻力 f1 mgsin 根据牛顿第二定律 f1 f阻 ma 方向沿斜面向上 滑雪的人滑雪时受力如图 将重力分解得 代入数据可得 f阻 67 5n 二 从运动情况确定受力 本题属于那类力学问题 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 待求力是谁 物体所受的合力沿什么方向 从运动确定受力情况 的基本思路 已知物体运动情况确定受力情况 指的是在运动情况 知道三个运动学量 已知的条件下 要求得出物体所受的力或者相关物理量 如动摩擦因数等 处理这类问题的基本思路是 先分析物体的运动情况 根据运动学公式求加速度 再在分析物体受力情况的基础上 用牛顿第二定律列方程求所求量 力 1 确定研究对象 对谁进行分析 2 分析受力情况或运动情况 画示意图 受力和运动过程 3 用牛顿第二定律或运动学公式求加速度 4 用运动学公式或牛顿第二定律求所求量 解题步骤 例2 2011年8月11日 我国的 辽宁号 航母出海试验 中国成为拥有航母的国家之一 已知该航母飞行甲板长度l 300m 歼15战斗机质量为10吨 起飞速度要达到60m s 战机被弹射装置弹出时的速度为v0 30m s 假设战机滑行时作匀加速运动 其阻力恒为ff 5103n 求为使战斗机安全起飞 发动机产生的推力至少为多大 解 对战斗机进行分析 滑行时初速度v0 2m s末速度v0 2m s 滑行长度l 300m由v2 v02 2ax得战斗机加速度a v2 v02 2l 45m s2根据牛顿第二定律 fff ma则推力f ma ff 5104n 受力情况 合力f合 a 运动情况 动力学的两类基本问题 一 从受力确定运动情况 二 从运动情况确定受力 牛顿第二定律公式 f ma 和运动学公式 匀变速直线运动公式v v0 at x v0t at2 v2 v02 2ax等 中 均包含有一个共同的物理量 加速度a 由物体的受力情况 利用牛顿第二定律可以求出加速度 再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化 反过来 由物体的运动状态及其变化 利用运动学公式可以求出加速度 再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况 加速度a是联系运动和力的桥梁 可见 无论是哪种情况 加速度始终是联系运动和力的桥梁 求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路 正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键 应用牛顿运动定律解题的一般步骤 1 确定研究对象 2 分析研究对象的受力情况 必要时画受力的示意图 3 分析研究对象的运动情况 必要时画运动过程简图 4 利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度 5 利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量 例3 光滑的水平面上有质量分别为m1 m2的两物体静止靠在一起 如图 现对m1施加一个大小为f方向向右的推力作用 求此时物体m2受到物体m1的作用力f1 解法一 分别以m1 m2为隔离体作受力分析 对m1有 f f1 m1a 对m2有 f1 m2a 联立可得 整体法与隔离法 解法二 对m1 m2视为整体作受力分析 有 f m1 m2 a 对m2作受力分析 有 f1 m2a 联立可得 连结体问题的处理方法 连结体 两个 或两个以上 物体相互连结参与运动的系统 1 隔离法 将各个物体隔离出来 分别对各个物体根据牛顿定律列式 并要注意标明各物体的加速度方向 找到各物体之间的速度制约关系 2 整体法 若连结体内 即系统内 各物体的加速度相同 又不需要系统内各物体间的相互作用力时 可取系统作为一个整体来研究 3 整体法与隔离法交叉使用 若连接体内各物体具有相同的加速度时 应先把连接体当成一个整体列式 如还要求连接体内物体相互作用的内力 则把物体隔离 对单个物体根据牛顿定律列式 应用牛顿运动定律解题的基本思路 力 g mgf fnf kx其他力 f合 a 运动规律 v0vxt 桥 运动 物理量 1 质量为m的木块位于粗糙水平桌面上 若用大小为f的水平力拉木块 木块做匀速直线运动 当水平拉力逐渐增大 方向不变 时 在这个过程中 物体的 a 加速度增大 速度增大b 加速度减小 速度增大c 加速度先增大后减小 速度增大d 加速度和速度都是先增大后减小 思考 若水平拉力逐渐减小呢 加速度增大 速度减小 a 2 质量为2kg的物体从高处下落 设空气阻力恒定 其经过某一位置时的速度是5m s 再经2s测得的速度为15m s 求空气的阻力 g 10m s2 解析 物体的运动示意图如图所示 对物体受力分析 如图 由牛顿第二定律mgf ma得f 10n a vv0 t 5m s2 答案 10n 3 质量为m的斜面放置于水平面上 其上有质量为m的小物块 各接触面均无摩擦力 将水平力f加在m上 要求m与m不发生相对滑动 力f应为多大 4 某城市的一条水平道路上 规定车辆行驶速度不得超过60km h 在一次交通事故中 肇事车是一辆卡车 量得这辆卡车紧急刹车时留下的刹车痕迹长25 0m 经过测