河北师大附中高考物理第一轮复习牛顿运动定律精品课件专题七 已知运动情况求力.ppt

第三章牛顿运动定律 河北师大附中李喜昌 专题七已知运动情况求受力 受力分析 合力 加速度 运动学量 动力学的两类基本问题 1 已知受力求运动 分析物体的受力 应用牛顿第二定律求加速度 根据物体的运动特征 应用运动学公式求物体的运动情况 2 已知运动求力 根据物体的运动情况 求出物体的加速度 应用牛顿第二定律 推断或求出物体的受力情况 无论哪类问题 联系力和运动的桥梁是加速度 运用牛顿运动定律解题解决动力学问题的关键是对物体进行受力分析和运动分析 受力分析要求 按比例 画出物体的受力图 需要正交分解的进行分解 标出角度来 并且标上加速度方向 正方向 运动分析要求根据物体所受合外力和初速度能确定物体的运动性质 不论哪类问题 都应抓住力与运动是通过加速度联系起来的这一关键枢纽 专题二已知运动情况求力 根据物体的运动 由运动学公式可以求出加速度 再根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力 从而求出未知的力 或与力相关的某些物理量 如动摩擦因数 劲度系数 力的方向等 根据物体的运动情况求解物体的受力情况的一般步骤 确定研究对象 分析研究对象的运动过程 多过程的要画出运动草图 由运动学公式列方程 求出加速度 对研究对象进行受力分析 画出受力图 根据牛顿第二定律列方程求解 必要时对结果进行讨论 例1 物体由16m高处从静止开始下落 落至地面共用时间2s 若空气阻力大小恒定 则空气阻力是重力的多少倍 g取10m s2 解 物体做初速度为零的匀加速运动 加速度是联系力和运动的桥梁 发散思维 若空气阻力与物体的速度成正比 求最大速度 例2 蹦床是运动员在一张蹦紧的弹性网上蹦跳 翻滚并作各种空中动作的运动项目 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2m高处自由落下 着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5 0m高处 已知运动员与网接触的时间为1 2s 若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理 求此力的大小 g取10m s2 解 运动员与弹性网接触前的速度大小 运动员与弹性网接触后的速度大小 规定竖直向上为正方向 运动员的加速度 牛顿第二定律和匀变速直线运动的运动学公式都是矢量方程 物体在共线力作用下做直线运动时 建立符号规则 化矢量运算为代数运算 发散思维 本题还有没有更简解法 解 在0 2s内 电梯匀加速上升 其加速度 根据牛顿第二定律 解出钢绳所受的拉力 在2 6s内 电梯匀速上升 钢绳拉力 在6 9s内 电梯匀减速上升 其加速度 根据牛顿第二定律 解出钢绳所受的拉力 根据v t图像确定物体的运动性质 由图像斜率求出物体的加速度 然后根据牛顿第二定律求力的情况 答 mg 竖直向上 与竖直方向夹角 a方向 f合方向 例5 如图示 倾斜索道与水平方向夹角为 已知tan 3 4 当载人车厢匀加速向上运动时 人对厢底的压力为体重的1 25倍 这时人与车厢相对静止 则车厢对人的摩擦力是体重的a 1 3倍b 4 3倍c 5 4倍d 1 4倍 解 将加速度分解如图示 对人进行受力分析 a 例6 一倾角为300的斜面上放一木块 木块上固定一支架 支架末端用丝线悬挂一小球 木块在斜面上下滑时 小球相对于斜面静止共同运动 当细线 沿竖直方向 与斜面方向垂直 沿水平方向时滑块下滑的加速度和丝线对小球的拉力 解 细线沿竖直方向时 细线与斜面方向垂直时 细线与斜面方向平行时 例7 在如图所示的升降机中 物体m静止于固定的斜面上 当升降机加速上升时 与原来相比a 物体受到斜面的支持力增加b 物体受到的合力增加c 物体受到的重力增加d 物体受到的摩擦力增加 abd 作图法是解决动态分析问题的有效方法 例8 如图所示 质量为m的光滑小球a放在盒子b内 然后将容器放在倾角为 的斜面上 在以下几种情况下 小球对容器b的侧壁的压力最大的是a 小球a与容器b一起静止在斜面上 b 小球a与容器b一起匀速下滑 c 小球a与容器b一起以加速度a加速上滑 d 小球a与容器b一起以加速度a减速下滑 cd 解 a b 小球与容器一起处于平衡状态 c d 小球与容器的加速度大小均为a 方向均沿斜面向上 例9 质量为m的物体放在倾角为 的斜面上 物体和斜面间的动摩擦因数为 如果沿水平方向加一个力f 使物体沿斜面向上以加速度a做匀加速直线运动 求力f多大 解 根据牛顿第二定律 联立 式解出水平推力 例10 一质量为m的木块 放在倾角为 的传送带上 随带一起向下做匀加速运动 加速度为a 试求物体所按的摩擦力ff 解 假设物体受到传送带的摩擦力为ff沿斜面向下 根据牛顿第二定律mgsin ff ma讨论 1 传送带的加速度a gsin 可得ff 0 物体不受摩擦力作用 2 若传送带的加速度agsin 可得ff ma mgsin 0物体受到的摩擦力沿斜面向下 大小为ma mgsin 又如木杆一端固定作为圆心 另一端固定小球 使小球在竖直平面内做变速圆周运动 求小球到最高点时杆对小球的弹力 可先假定杆对小球的作用力方向向上或向下 根据计算结果的正负再判定是假定方向还是跟假定方向相反 解 支架以加速度a向下加速运动 a可能小于g 则球受到重力和bc板的支持力两个力 a也可能大于或等于g 则球只受到重力一个力 cd 由于加速度a的大小不能确定 从而有多种可能 容易漏选 特别注意的是ab对球始终没有作用力 解 以a为研究对象 a受mg重力和其它土豆的作用f 而产生水平向右的加速度 得d正确 连接体问题的解题策略整体法求加速度 隔离法求相互作用力 根据力的互成和分解思想 我们把其它土豆对a的作用力看成一个力 结合运动状态根据牛顿第二定律求解 bc 解 金属球刚好放入箱子 球与箱子以共同的加速度向下运动 先以整体为研究对象 根据牛顿第二定律得 例13 在一粗糙的斜面上放置一正方形的箱子 其内部刚好放入一个质量一定的金属球 现在从斜面顶端释放箱子 在其加速下滑的过程