吉林省长市第五中学高中物理 第四章 第六节 用牛顿运动定律解决问题(一)同步创新课件 新人教版必修1.ppt

第六节用牛顿运动定律解决问题 一 学习目标 1 进一步学习分析物体的受力情况 达到能结合物体的运动情况进行受力分析 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 重点难点 1 能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析 2 用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题 易错问题 对物体进行受力分析时 往往出现遗漏 虚构 重复的现象 一 从受力确定运动情况如果已知物体的受力情况 可以由牛顿第二定律求出物体的 再通过就可以确定物体的运动情况 基础知识梳理 加速度 运动学的规律 二 从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况 根据运动学公式求出物体的 再根据确定物体所受的力 说明 1 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或受力情况联系起来 2 在动力学的两类问题中 都涉及到加速度 因此加速度在解决动力学问题中起到了关键作用 加速度 牛顿第二定律 一 对动力学问题的分析思路1 两类基本问题 核心要点突破 1 加速度在两类动力学问题中起到了桥梁或通道的作用 2 确定运动情况主要指确定描述运动的几个物理量 如x v t等 2 解决动力学问题的一般步骤 1 确定研究对象 2 对研究对象进行正确的受力分析和运动情况的分析 3 根据牛顿第二定律或运动学公式列方程求加速度 4 根据加速度分析判断物体的运动情况或受力情况 5 通过解方程得出的结果不一定都符合物理事实 所以解题的最后一步就是对结果进行讨论 检验结果的合理性 对物体的受力情况和运动情况有时我们不能完全确定 这就要根据已知的受力情况及运动情况列方程求解 从而进一步确定未知的受力情况及运动情况 三 连接体问题及处理方法1 连接体 指运动中几个物体叠放在一起 或并排挤放在一起 或由绳子 细杆联系在一起的物体组 2 处理连接体问题的常用方法 1 整体法 若连接物具有相同的加速度 可以把连接体看成一个整体作为研究对象 在进行受力分析时 要注意区分内力和外力 采用整体法时只分析外力 不分析内力 如图4 6 1所示 置于光滑水平面上的两个物体m和m 用轻绳连接 绳与水平方向的夹角为 在m上施一水平力f1 求两物体运动的加速度 可把m和m为整体作为研究对象 有f1 m m a a 图4 6 1 以整体为对象来求解 可以不考虑系统中物体之间内在的作用力 如上例中绳的作用 列方程简单 求解容易 2 隔离法 把研究的物体从周围物体中隔离出来 单独进行分析 从而求解物体之间的相互作用力 如图4 6 1中 若要求绳的拉力 就必须将m 或m 隔离出来 单独进行研究 这时绳的拉力f对m来说是外力 则 1 处理连接体问题时 往往整体法和隔离法相互配合使用 如求两物体之间的相互作用力时 可先用整体法求a 再隔离其中一物体 求相互作用力 2 用整体法求解问题时 各物体的加速度的大小和方向均应相同 如加速度大小相同而方向不同时 要用隔离法求解 如图4 6 2 有一水平传送带以10m s的速度匀速运动 现将一物体轻轻放在传送带上 若物体与传送带间的动摩擦因数为0 5 则传送带将该物体传送16m的距离所需时间为多少 取g 10m s2 课堂互动讲练 图4 6 2 思路点拨 首先对物体进行受力分析 求出合力 再根据牛顿第二定律求出加速度 最后由运动学公式求出时间 图4 6 3 解析 以传送带上轻放的物体为研究对象 如图4 6 3在竖直方向受重力和支持力 在水平方向受滑动摩擦力 做v0 0的匀加速运动 据牛顿第二定律有水平方向 ff ma 竖直方向 fn mg 0 ff fn 由 式解得a 5m s2 设经时间t1 物体速度达到传送带的速度 据匀加速直线运动的速度公式vt v0 at1 解得t1 2s 时间t1内物体的位移 物体位移为10m时 物体的速度与传送带的速度相同 物体在2s后不受摩擦力 开始做匀速运动 x2 v2t2 v2 10m s 而x2 x x1 16 10 m 6m 所以t2 0 6s 则传送16m所需时间为t t1 t2 2 6s 答案 2 6s 方法总结 对物体进行正确的受力分析是解决问题的前提 要注意动态分析物体受力的情况 随速度的变化 物体受力可能发生变化 其运动性质也将随之改变 1 2010年玉溪高一检测 如图4 6 4所示 水平地面上放置一个质量为m 10kg的物体 在与水平方向成 37 角的斜向右上方的拉力f 100n的作用下沿水平地面从静止开始向右运动 物体与地面间的动摩擦因数为 0 5 求 5s末物体的速度大小和5s内物体的位移 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 图4 6 4 解析 以物体为研究对象进行受力分析 由牛顿第二定律得 水平方向 fcos ff ma 竖直方向 fn fsin mg 0 ff fn 联立 得 a 6m s2 5s末的速度为 v at 6 5m s 30m s 答案 30m s75m 如图4 6 5所示 中国选手何雯娜在2008年北京奥运会女子蹦床项目的比赛中摘取金牌 已知何雯娜的体重为49kg 设她从3 2m高处自由下落后与蹦床的作用时间为1 2s 离开蹦床后上升的高度为5m 试求她对蹦床的平均作用力 g取10m s2 图4 6 5 解析 当她从3 2m高处下落到与蹦床接触的过程中做自由落体运动 由运动学公式v2 2gx得 她接触蹦床时的速度大小为 解得蹦床对她的平均作用力f 1225n 方向竖直向上 答案 1225n方向竖直向上 方法总结 解决此类问题的基本思路是 根据物体的运动情况 确定加速度 确定合力 确定物体的受力 2 一个蒸气球 质量为200kg 系一根绳子使它静止不动 且绳子竖直 如图4 6 6所示 当割断绳子后 气球以2m s2的加速度匀加速上升 求割断绳子前绳子的拉力为多大 图4 6 6 解析 以气球为研究对象 绳断前 气球静止 故所受重力g 空气浮力f1 绳的拉力f2三力平衡 即g f2 f1 绳断后 气球在空气浮力f1和重力g的作用下匀加速上升 由牛顿第二定律得 f1 g ma 已知a 2m s2所以f1 g ma 2400n f2 f1 g 400n 答案 400n 在水平地面上有两个彼此接触的物体a和b 它们的质量分别为m1和m2 与地面间的动摩擦因数均为 若用水平推力f作用于物体a 使a b一起向前运动 如图4 6 7所示 求两物体间的相互作用力为多大 图4 6 7 思路点拨 由于两物体相互接触 在水平推力f的作用下做加速度相同的匀加速直线运动 因此可以先将两个物体看做一个整体 求出加速度a 再隔离物体a或b求相互作用力 解析 以a b为研究对象 对其受力分析如图4 6 8所示 由牛顿第二定律可得 f m1 m2 g m1 m2 a 图4 6 8 再以b为研究对象 其受力如图4 6 9所示 由牛顿第二定律可得f1 f2阻 m2a 图4 6 9 3 如图4 6 10所示 质量为m的物块放在倾角为 的斜面上 斜面体的质量为m 斜面与物块无摩擦 地面光滑 现对斜面施一个水平推力f 要使物体相对