高一物理用牛顿定律解决问题(一)课件必修1.ppt

4 6用牛顿运动定律解决问题 一 第四章牛顿运动定律 一 牛顿第二定律 1 内容 物体的加速度跟所受合力成正比 跟物体质量成反比 加速度方向跟合力方向相同 复习 2 公式 f ma 注意 1 同时性 2 同向性 二 运动学公式 速度公式 v vo at 位移公式 x vot at2 2 导出公式 vt2 vo2 2ax 例1 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 问题 1 物体的受力情况如何 受力分析如图示 g f n f 2 物体所受的合力如何 竖直方向 合力为零 加速度为零 水平方向 大小 f合 f f 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vo和时间t 要求末速度vt和位移 还差加速度a 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 例1 一个静止在水平地面上的物体 质量是2kg 在6 4n的水平拉力作用下沿水平地面向右运动 物体与地面间的摩擦力是4 2n 求物体在4s末的速度和4s内发生的位移 思考 如果物体与地面的动摩擦因数为0 2 其他条件不变 其结果如何 一 从受力确定运动情况 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 练习 一木箱质量为m 与水平地面间的动摩擦因数为 现用斜向右下方与水平方向成 角的力f推木箱 求经过t秒时木箱的速度 水平方向 f合 f1 f fcos f ma竖直方向 n g f2 g fsinf nvt v0 at 建立直角坐标系 x y x方向 f合 f1 f fcos f may方向 n g f2 g fsinf nvt v0 at 思路 已知运动情况求受力 应先求出加速度a 再利用牛顿第二定律f合 ma求滑雪人受到的阻力 解 第一步求a因为v0 2m s s 60m t 5s据公式求得a 4m s2 例2 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 30o 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 第二步求f合 阻力要对人进行受力分析画受力图 第二步求f合 阻力要对人进行受力分析画受力图 所以 f合 ma 300nx轴方向 f合 g1 fy轴方向 f1 g2 0滑雪人所受的阻力f g1 f合 mgsin f合 67 5n 解 根据运动学公式 x v0t at2得 代入已知量得 a 4m s2对人进行受力分析 建立坐标系 根据牛顿第二定律f ma 得 mgsin f阻 ma即 f阻 mgsin ma代入数值得 f阻 67 5n即 滑雪人受到的阻力是67 5n 二 从运动情况确定受力 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 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 上题中如果忽略空气阻力作用 求滑雪板与雪面间动摩擦因数多大 如果坡长只有60m 下端是水平雪面 滑雪者在水平面上还能滑多远 如果下坡后立即滑上一个300的斜坡 请问滑雪者最高能上升多高 更上一层 一 从受力确定运动情况 二 从运动情况确定受力 动力学的两类基本问题 加速度a是联系力和运动的桥梁 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 2 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 用牛顿第二定律可求加速度 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 用运动学公式可求加速度 再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况 可见 无论是哪种情况 加速度始终是联系力和运动的桥梁 求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路 正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键 1 基本思路 加速度a是联系力和运动的桥梁 所求量 所求量 动力学问题的求解 2 解题步骤 1 确定研究对象 2 分析受力情况和运动情况 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 动力学问题的求解 练习1 质量为40kg的物体静止在水平面上 当在400n的水平拉力作用下由静止开始经过16m时 速度为16m s 求物体受到的阻力是多少 答案 80n 练习2 用弹簧秤拉着一个物体在水平面上做匀速运动 弹簧秤的示数是0 40n 然后用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变速运动 测得加速度是0 85m s2 弹簧秤的示数是2 10n 这个物体的质量是多大 答案 m 2kg 练习3 一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑 初速度是零 经过5 0s的时间 滑下的路程是10m 斜面的夹角是300 求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数 g取10m s2 答案 0 48 练习 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并做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 2 高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5 0 高处 已知运动员与网接触的时间为1 2 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 f 1 5 103n 质量为20kg的物体若用20n的水平力牵引它 刚好能在水平面上匀速前进 求 1 若改用50n拉力沿与水平方向成37 的夹角向斜上方拉它 使物体由静止出发在水平面上前进2 3m时 它的速度多大 2 在前进2 3m时撤去拉力 又经过3s钟 物体的速度多大 3 物体总共通过多大位移 g取1