高中物理 第4章 牛顿运动定律 6 用牛顿运动定律解决问题（一）课件 新人教版必修1.ppt

6用牛顿运动定律解决问题 一 填一填 练一练 一 从受力情况确定运动情况 见课本第85页 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 见课本第86页 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 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 都涉及加速度 因此加速度在解决动力学问题中起到了关键作用 填一填 练一练 质量为1kg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1s内的位移为2m 则力f的大小为 a 1nb 2nc 4nd 6n 答案 c 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 由物体的受力情况确定运动情况如图所示 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 解题思路 2 一般步骤 1 确定研究对象 对研究对象进行受力分析 并画出物体的受力图 2 根据力的合成与分解 求出物体所受的合外力 包括大小和方向 3 根据牛顿第二定律列方程 求出物体运动的加速度 4 结合物体运动的初始条件 选择运动学公式 求出所需的运动学量 任意时刻的位移和速度 以及运动轨迹等 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题1 在海滨游乐场里有一种滑沙的娱乐活动 如图所示 人坐在滑板上从斜坡的高处a点由静止开始滑下 滑到斜坡底端b点后沿水平的滑道再滑行一段距离到c点停下来 若某人和滑板的总质量m 60 0kg 滑板与斜坡滑道和水平滑道的动摩擦因数均为 0 50 斜坡ab的长度l 36m 斜坡的倾角 37 sin37 0 6 cos37 0 8 斜坡与水平滑道间是平滑连接的 整个运动过程中空气阻力忽略不计 重力加速度g取10m s2 1 人从斜坡顶端滑到底端的时间为多少 2 人滑到水平面上后还能滑行多远 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 点拨 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 1 人在斜坡上下滑时 受力如图所示 设人沿斜坡下滑的加速度为a 由牛顿第二定律得mgsin ff ma又ff fn垂直于斜坡方向有fn mgcos 0解得a 2m s2解得t 6s 2 设人滑到水平面时的速度为v 则有v at解得v 12m s在水平面上滑行时 设加速度为a 根据牛顿第二定律 有 mg ma 解得a 5m s2设还能滑行的距离为x 则v2 2a x解得x 14 4m 答案 1 6s 2 14 4m 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练1如图所示 放置于水平地面质量是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 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 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 试求 1 5s末物体的速度大小和5s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 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 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fcos37 ff may方向有fsin37 fn mg 0又ff fn联立解得a 6m s25s末物体的速度大小v at 6 5m s 30m s5s内物体通过的位移 2 物体做匀速运动时加速度为零 可得fcos37 mg fsin37 0解得f 45 5n 答案 1 30m s75m 2 45 5n 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 由物体的运动情况确定受力情况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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 解题思路2 解题步骤 1 确定研究对象 2 对研究对象进行受力分析 并画出物体受力示意图 3 根据相应的运动学公式 求出物体的加速度 4 根据牛顿第二定律列方程求出物体所受的力 5 根据力的合成和分解方法 求出所需求解的力 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动 4s内通过8m的距离 此后关闭发动机 汽车又运动了2s停止 已知汽车的质量m 2 103kg 汽车运动过程中所受的阻力大小不变 求 1 关闭发动机时汽车的速度大小 2 汽车运动过程中所受到的阻力大小 3 汽车牵引力的大小 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 答案 1 4m s 2 4 103n 3 6 103n 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2静止在水平面上的物体的质量为2kg 在水平恒力f推动下开始运动 4s末它的速度达到4m s 此时将力撤去 又经6s物体停下来 若物体与地面的动摩擦因数不变 求f的大小 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 连接体问题及处理方法如图 用力f把水迅速提起来 如何知道桶中的水对桶底的压力呢 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 连接体及其特点多个相互关联的物体连接 叠放 并排或由绳子 细杆联系 在一起的物体组称为连接体 连接体一般具有相同的运动情况 速度 加速度 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 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 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题3 北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点燃了主火炬 体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神 为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用 可将过程简化 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮 一端挂一吊椅 另一端被坐在吊椅上的运动员拉住 如图所示 设运动员的质量为65kg 吊椅的质量为15kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度g取10m s2 当运动员与吊椅一起正以加速度a 1m s2上升时 试求 1 运动员竖直向下拉绳的力的大小 2 运动员对吊椅的压力大小 点拨 先将运动员和座椅作为一个整体 根据牛顿第二定律可求得运动员对绳子的拉力 然后再隔离运动员进行分析 可以求得运动员对吊椅的压力 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 1 设运动员受到绳向上的拉力为f 由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等 吊椅受到绳的拉力也是f 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示 则有2f m人 m椅 g m人 m椅 af 440n由牛顿第三定律 运动员竖直向下拉绳的力的大小f 440n 2 设吊椅对运动员的支持力为fn 对运动员进行受力分析如图所示 则有f fn m人g m人afn 275n由牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力也为275n 答案 1 440n 2 275n 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究三 当堂检测 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练3 多选 如图所示 在光滑地面上 水平外力f拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动 小车质量是m 木块质量是m 力大小是f 加速度大小是a 木块和小车之间动摩擦因数是 则在这个过程中 木块受到的摩擦力大小是 a mgb c m m gd ma解析 因为m m在力f的作用下一起做无相对滑动的加速运动 所以取m m为一整体 由牛顿第二定律可知f m m a 设木块m受的摩擦力向右 大小为ff 由牛顿第二定律得ff ma 以上两式联立可得 b d正确 答案 bd 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 5 答案 d 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 5 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 xbb xa 3xbc 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 则xa xb 答案 a 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 5 3 用30n的水平外力f拉一个静止在光滑水平面上的 质量为20kg的物体 力f作用3s后消失 则第5s末物体的速度大小和加速度大小分别是 a v 4 5m s a 1 5m s2b v 7 5m s a 1 5m s2c v 4 5m s a 0d v 7 5m s a 0解析 由牛顿第二定律得力f作用时物体的加速度m s2 1 5m s2 力f作用3s时速度大小为v at 1 5 3m s 4 5m s 而力f消失后 其速度不再变化 物体加速度为零 c正确 答案 c 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 5 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 a2 3t 解以上四式得 故b正确 答案 b 探究三 当堂检测 探究一 探究二 1 2 3 4 5 5 abs系统是一种能防止车轮被抱死而导致车身失去控制的安全