浙江省高三物理复习 第3章 第4讲 牛顿运动定律的运用(二)课件 新人教版.ppt

第4讲牛顿运动定律的运用 二 一 牛顿运动定律两类基本问题解题的一般步骤 1 由物体所受的力的情况推断出物体运动的情况 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 根据力的合成或分解求出合外力 大小 方向 根据牛顿第二定律列方程 并求出物体的加速度 结合题中所给的物体运动的初始条件 选择运动学公式求出所需要的运动学量 2 由物体运动的情况推断出物体所受的未知力的情况 确定研究对象 根据运动情况 利用运动学公式求出物体的加速度 对研究对象进行受力分析 根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力从而求出未知力 二 注意事项 1 由于物体的受力情况与运动状态有关 所以受力分析和运动分析往往同时考虑 交叉进行 在画受力分析图时 把所受的外力画在物体上 也可视为质点 画在一点上 把v0和a的方向标在物体的旁边 以免混淆不清 2 建立坐标系时应注意 a 如果物体所受外力都在同一直线上 应建立一维坐标系 也就是选一个正方向就行了 如果物体所受外力在同一平面上 应建立二维直角坐标系 b 仅用牛顿第二定律就能解答的问题 通常选加速度a的方向和垂直于a的方向作为坐标轴的正方向 综合应用牛顿定律和运动学公式才能解答的问题 通常选初速度v0的方向和垂直于v0的方向为坐标轴正方向 否则易造成 号混乱 c 如果所解答的问题中 涉及物体运动的位移或时间 通常把所研究的物理过程的起点作为坐标原点 3 解方程的方法一般有两种 一种是先进行方程式的文字运算 求得结果后 再把单位统一后的数据代入 算出所求未知量的值 另一种是把单位统一后的数据代入每个方程式中 然后直接算出所求未知量的值 前一种方法的优点是 可以对结果的文字式进行讨论 研究结果是否合理 加深对题目的理解 一般都采用这种方法 后一种方法演算比较方便 但是结果是一个数字 不便进行分析讨论 特别指出的是 在高考试题的参考答案中 一般都采用了前一种方法 2 当系统内各个物体的加速度相同时 则可把系统作为一个整体来研究 但这并不是使用整体法的必要条件 有些问题中系统内物体的加速度不同 也可用整体法来研究处理 如图中物块m沿斜面体m以加速度a下滑 斜面体不动 欲求地面对斜面体的静摩擦力f时 就可把此系统 m和m 作为整体处理 由牛顿第二定律得f macos m 0 macos 式中acos 为物块加速度的水平分量 一 已知物体受力情况分析物体运动例1 质量为12kg的箱子放在水平地面上 箱子和地面的动摩擦因数为0 3 现用倾角为37 的60n力拉箱子 如图3 4 1所示 3s末撤去拉力 则撤去拉力时箱子的速度为多少 箱子继续运动多少时间而静止 解析 选择木箱为研究对象 受力分析如图所示 沿水平和竖直方向将力正交分解 并利用牛顿运动定律 得水平方向 fcos37 n ma竖直方向 fsin37 n mg解得 a 1 9m s2v at 5 7m s 当撤去拉力f后 物体的受力变为如图所示 则由牛顿第二定律得 n mg ma a g 3m s2t v a 1 9s 点评 本例考查了支持力和摩擦力的被动特征 当主动力f变化时 支持力n 摩擦力f都随之变化 同时本例还针对已知物体受力情况进而研究其运动情况 这是动力学和运动学综合类问题的研究 变式训练1 如图3 4 2所示 风力实验室中可产生水平方向的 大小可调节的风力 现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室 小球孔径略大于细杆直径 图3 4 2 1 当杆在水平方向上固定时 调节风力的大小 使小球在杆上做匀速运动 这时小球所受的风力为小球所受重力的0 5倍 求小球与杆间的动摩擦因数 2 保持小球所受风力不变 使杆与水平方向间夹角为37 并固定 则小球从静止出发在细杆上滑下距离x所需时间为多少 sin37 0 6 cos37 0 8 c 二 已知物体运动情况分析物体受力情况例2 如图3 4 3所示 质量m 10kg的木楔abc静置于粗糙水平地面上 动摩擦因数 0 02 木楔的倾角 为30 有一质量m 1 0kg的物块由静止开始沿木楔的斜面下滑 当滑行路程s 1 4m时 其速度v 1 4m s 在这个过程中木楔保持静止 求地面对木楔的摩擦力大小和方向 g取10m s2 图3 4 3 变式训练2 如图3 4 4所示 直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火 悬挂着m 500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角 1 45 直升机取水后飞往火场 加速度沿水平方向 大小稳定在a 1 5m s2时 悬索与竖直方向的夹角 2 14 如果空气阻力大小不变 且忽略悬索的质量 试求水箱中水的质量m 取重力加速度g 10m s2 sin14 0 242 cos14 0 970 三 图象呈现信息的牛顿运动定律问题1 从图象中获取运动信息 有些问题 往往是通过图象给出运动信息 再通过牛顿第二定律研究物体的受力情况 2 通过图象建立运动过程 在研究力与物体运动关系的有些问题时 物体可能是多个运动过程 或几个物体同时做不同的运动 过程往往比较复杂 这类问题可以通过运动学图象来建立物体的运动过程 例3 如图3 4 5 a 所示 固定光滑细杆与地面成一定倾角 在杆上套有一个光滑小环 小环在沿杆方向的推力f作用下向上运动 推力f与小环速度v随时间变化规律如图 b c 所示 取重力加速度g 10m s2 求小环的质量