教科版必修一 第三章第5节牛顿运动定律的应用 课件（23张）.ppt

5牛顿运动定律的应用 第三章牛顿运动定律 牛顿运动定律知识结构 牛顿运动定律 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 牛顿运动定律 力 物体的运动 牛顿运动定律确立了力和运动的关系 受力分析 f合 f合 ma a 运动情况 1 由左向右是已知力求运动状态 可将v a x t中任何一个物理量作为未知量求解 2 由右向左是已知运动求受力情况 可将f a m中任何一个物理量作为未知量求解 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 取10m s2 答案 80n 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 取10m s2 答案 m 2kg 1 若斜面与物体间的动摩擦因数为0 5 求小物体下滑到斜面底端b点时的速度及所用时间 2 若给小物体一个沿斜面向下的初速度 恰能沿斜面匀速下滑 则小物体与斜面间的动摩擦因数 是多少 3 一斜面ab长为10 倾角为30o 一质量为 kg的小物体 大小不计 从斜面顶端a点由静止开始下滑 如图所示 取10m s2 a g 解 1 以小物体为研究对象 其受力情况如图所示 建立直角坐标系 n x y f 由牛顿第二定律得 把重力 沿 轴和 轴方向分解 又 由以上三式得 0 67m s2 x 设小物体下滑到斜面底端时的速度为v 所用时间为t 小物体由静止开始匀加速下滑 则 由 3 7m s 由 得 5 5s 2 小物体沿斜面匀速下滑时 处于平衡状态 其加速度a 则在图示的直角坐标系中 由牛顿第二定律得 又 所以 小物体与斜面间的动摩擦因数 tan30o 规律总结 若给物体一定的初速度 当 tan 时 物体沿斜面匀速下滑 当 tan mgcos mgsin 时 物体沿斜面减速下滑 当 tan mgcos mgsin 时 物体沿斜面加速下滑 书写笔记 一 对三个定律的深入理解1 牛顿第一定律是物体不受外力作用的理想情况 1 它的物理意义在于 说明了力是改变物体运动状态的原因 而不是维持物体运动状态的原因 说明一切物体都有保持原有运动状态不变的性质 惯性 2 对于惯性的理解要注意以下三点 一切物体都具有惯性 这里的一切 是没有例外的意思 不论构成物体的物质是何种类 质量多大 是否受力 处于怎样的运动状态 物体都具有惯性 规律方法 惯性是物体的固有属性 当物体不受外力时 惯性表现为保持原有的运动状态 或静止状态 物体受外力时它表现为改变运动状态的难易程度 质量是惯性大小的量度 一个物体质量保持不变 它的惯性大小就不会变 它与一切外界因素均无关 所谓 理想实验 又叫 假想实验 抽象的实验 或 思想上的实验 它是人们在思想中塑造的理想过程 是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法 理想实验 不同于科学实验 它是在真实的科学实验的基础上 抓住主要矛盾 忽略次要矛盾 对实际过程做出更深层次的抽象活动 惯性定律的得出就是理想实验的一个重要结论 关于伽利略理想实验 下列说法正确的是 a 完全是理想的 没有事实为基础b 是以可靠事实为基础 经科学抽象 深刻反映自然规律的c 没有事实为基础 只是理想推理d 以上说法都不对 解析 理想实验是有可靠实验事实为基础的 但却又包含科学抽象的成分 能更深刻反映自然规律 故正确答案为b 答案 b 2 牛顿第一定律只定性地说明了力是使物体产生加速度的原因 牛顿第二定律给出了定量结论 1 牛顿第一定律指出了力是产生加速度的原因 任何物体都有惯性 描述了物体不受力时保持匀速直线运动或静止状态 并建立了惯性参考系 只有在牛顿第一定律成立的惯性参考系中 牛顿第二定律才成立 因此说牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础 牛顿第二定律定量地描述了加速度与力的关系 明确了质量是物体惯性大小的量度 公式f ma这种形式只对应国际单位制 即f m a分别用n kg m s2作单位时 k 1 才能写成简化式 利用牛顿第二定律解答的两类问题 一是根据已知受力情况 研究物体的运动情况 二是根据已知物体的运动情况 求未知力 无论哪种情况 都要先对物体进行正确的受力分析和运动状态分析 画出受力示意图 利用力的正交分解法 根据牛顿第二定律建立物体所受的合力与加速度的关系式 建立物体的加速度与运动状态之间的关系 2 对于牛顿第三定律要明确 三个一样 两个不一样 三个一样 是指作用力和反作用力大小一样 力的性质一样 力产生和消失的时刻及变化情况一样 两个不一样 是指作用力和反作用力的方向不一样 作用对象即受力物体不一样 另外还需注意区别一个力的反作用力和它的平衡力这两个不同的概念 二 牛顿运动定律的应用方法1 力 加速度 速度的关系 要想了解一个物体运动的情况 必须分析受力情况 产生的加速度及达到的速度 根据它们之间的关系一步步分析 才能得出结论 特别是有些稍难的题目 不用此种方法很难求解 物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向 合力与加速度的关系式为f ma 只要有合力 不管速度是大 是小或是零 都有加速度 只有合力为零时 加速度才能为零 一般情况下 合力与速度无必然联系 只有加速度才与合力有必然的联系 2 掌握用牛顿第二定律解题的三种主要方法 1 合成法合成法一般适用于物体受两个力作用的情形 利用平行四边形定则将两个力合成 则f合 ma 2 正交分解法建立坐标系 确定x轴的正方向通常有两种方法 分解力不分解加速度 此时一般规定加速度方向为x轴正方向 方程为fx合 ma fy合 0 分解加速度不分解力 此种方法以某个力方向为x轴正方向 把加速度分解在x轴和y抽上 方程为fx合 max fy合 may 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 混乱 如下图所示 小物块以4m s的初速度从倾角为30 的斜面底端向上滑 物块与斜面间的动摩擦因数为 g取10m s2 斜面足够长 则 1 上滑多长时间 速度减小一半 2 物块上滑的最大距离是多少 思路点拨 本题属于已知受力情况求解运动情况的考查题 首先对物体进行受力分析 要注意物块上滑过程中 重力的下滑分力与滑动摩擦力的方向都沿斜面向下 产生的加速度方向与初速度方向相反 解析 确定运动情况 需要知道加速度 首先要进行受力情况分析 对物块受力分析 如右图所示 由牛顿第二定律得 mgsin30 f ma n mgcos30 0摩擦力f n mgcos30 加速度a gsin30 gcos30 8m s2 物块沿斜面向上做匀减速直线运动 以初速度方向为正方向则a 8m s2 答案 1 0 25s 2 1m 1 如图所示 一个质量为0 2kg的小球用细线吊在倾角为53 的光滑斜面顶端 斜面静止时 球紧靠在斜面上 绳与斜面平行 当斜面以8m s2的加速度向右做匀加速直线运动时 求绳子的拉力及斜面对小球的弹力 取10m s2 53 解 当斜面向右运动的加速度较小时 斜面对小球有支持力 当斜面向右运动的加速度较大时 小球将脱离斜面 飘 起来 设斜面向右的加速度刚好为a0时 斜面对小球的支持力恰好为0 f合 mgcot ma0 所以a0 gcot 7 5m s2 即a0 a 8m s2 当斜面向右运