牛顿运动定律的应用(经典课件)ppt.ppt

牛顿运动定律 牛顿运动定律知识结构 一 动力学的两类基本问题 1 已知物体的受力情况 要求确定物体的运动情况处理方法 已知物体的受力情况 可以求出物体的合外力 根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度 再利用物体的初始条件 初位置和初速度 根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度 也就是确定了物体的运动情况 2 已知物体的运动情况 要求推断物体的受力情况处理方法 已知物体的运动情况 由运动学公式求出加速度 再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力 由此推断物体受力情况 应用牛顿定律解题规律分析题目流程 F合 ma a 物体受力情况 加速度 牛顿第二定律 运动学基本公式 物体运动情况 核心 牛顿第二定律F ma 把物体的受力和物体的运动情况有机地结合起来了 因此它就成了联系力和运动的纽带 综合运用牛顿定律就可以来解决一些生活中的实际问题 力 运动 F ma 解题步骤 一般步骤 1 确定研究对象 2 进行受力及状态分析 3 取正方向 求合力 列方程 4 统一单位 解方程 5 检验结果 分析 题目要求4s末的速度和4s内的位移 物体的初始状态是静止的 在力的作用下应当作匀加速直线运动 我们就要应用运动学的规律求解问题 例一 一个静止在水平面上的物体 质量是2kg 在10N的推力作用下沿水平地面向右运动 物体与水平地面间的滑动摩擦力是4N 求物体在4s末的速度和4s内的位移 公式 vt v0 atx v0t 1 2at2 因为v0 0 所以vt atx 1 2at2 只要加速度a知道了 问题将迎刃而解 问题的关键就是要找到加速度a 总结 已知物体的受力情况 求物体的运动 通过刚才题目的分析和解答 对于已知物体的受力情况 求物体的运动情况 一般思路为 研究对象 受力分析 F合 ma a 运动情况 v s t 受力情况 力的合成或分解 正交分解求出合力 运动学公式 由此纽带计算出 即 由研究对象的受力入手 求得它运动的加速度 然后再利用运动学公式去求相关的运动物理量 例题二 有一辆汽车质量为1吨 已知发动机正常工作时的牵引力为800N 汽车行驶时的阻力为300N 求汽车由静止开始运动10秒内的位移 分析 本题是一道已知力求运动的题目 思路 解题的关键求出加速度a 加速度a 受力分析 求合力F合 物体的运动 解题思路 G F 800N N f 300N 解 受力分析如右图所示 F合 F f 800 300 500N m 1吨 1000kg 500 1000 0 5m s2 V0 0 t 10s 1 2 0 5 102 25m 2 已知物体的运动情况 要求推断物体的受力情况处理方法 已知物体的运动情况 由运动学公式求出加速度 再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力 由此推断物体受力情况 第二类问题 已知物体的运动情况求受力 例三 一个滑雪人 质量为m 75kg 以v0 2m s的初速度沿山坡加速滑下 山坡倾角为30 在t 5s的时间内滑下的位移为x 60m 求滑雪人受到的阻力 g 10N kg 30 分析 本题要求滑雪人所受的阻力 我们就必须清楚他的受力情况 因此先对他进行受力分析 受力分析 物体一共受到重力G 弹力N 阻力 包括摩擦力和空气阻力 f G N f 由于物体是沿着山体方向即斜面方向滑动 所以合力方向为沿斜面向下 将重力分解为垂直于斜面向下的G1和沿斜面向下的G2 G1 G2 v 30 x y 解题过程 解 由运动学公式 s v0t 0 5at2得 a 2 s v0t t2 2x 60 2x5 52 4m s根据牛顿第二定律 F合 ma 结合物体的受力情况 F合 G2 f 得 f G2 F合 mg sin30 ma 75 10 sin30 75 4 75N答 物体受到的阻力为75N 总结 已知物体的运动情况 求物体的受力 通过刚才题目的分析和解答 对于已知物体的运动情况 求物体的受力情况 一般思路为 运动情况 v s t a F合 ma 受力分析 所求的力 运动学公式 力的合成或分解正交分解 由此纽带计算出F合 再进一步 即 由研究对象的运动情况入手 求得它运动的加速度 然再利用牛顿第二定律去求合力 再通过受力分析 结合力的合成或分解 以及正交分解求出所需要求的力 想到牛顿运动定律 2020 3 19 16 可编辑 例1 一个物体受到竖直向上的拉力 由静止开始向上运动 已知向上的拉力F为640N 物体在最初2S内的位移为6M 问物体的质量是多少 补充 一个物体在斜面上运动 已知斜面倾角为求以下情况物体沿斜面的加速度 1 若斜面光滑 2 若斜面粗糙 动摩擦因素为 物体沿斜面下滑 3 若斜面粗糙 动摩擦因素为 物体沿斜面上滑 跟踪练习 1 一物体以初速度20m s自倾角为37 的斜面向上滑动 2 5秒后速度为零 求斜面与物体间的动摩擦因数 g 10N kg 2 若它又滑下 最终到达斜面底端 又要用去多长时间 答案 0 25 学以致用 质量为2K 的物体从高处下落 经过某一位置时的速度是5 再经2 测得的速度为23 4 求空气的平均阻力 g 10 2 物体的运动示意图如图所示 由 对物体受力分析 由mg F ma得F mg ma 1 6 N 3 质量为m 4kg的小物块在一个平行于斜面的拉力F 40N的作用下 从静止开始沿斜面向上滑动 如图8所示 已知斜面的倾角 37 物块与斜面间的动摩擦因数 0 2 斜面足够长 力F作用5s后立即撤去 求 1 前5s内物块的位移大小及物块在5s末的速率 2 撤去外力F后4s末物块的速度 解 1 分析受力情况画受力图 G X 建立直角坐标系 Y GY GX 解 2 5s末撤去F 物块由于惯性仍向上滑行一定距离和一段时间 其受力如下 G N f V a 建立直角坐标系 X Y GY GX 请计算物块向上滑行的时间 时间不足4S 则4S末 物块已经向下滑了 二 简单连接体问题的处理方法 在连接体问题中 如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力 并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度 就可以把它们看成一个整体 当成一个质点 分析受到的外力和运动情况 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 如果需知道物体之间的相互作用力 就需要把物体从系统中隔离出来将内力转化为外力 分析物体的受力情况和运动情况 并分别应用牛顿第二定律列出方程 隔离法和整体法是互相依存 互相补充的 两种方法互相配合交替应用 常能更有效地解决有关连接体的问题 例 如图所示 光滑水平面上并排放置着A B两个物体 A的质量是5Kg B的是3Kg 用F 16N的水平外力推动这两个物体 使它们共同匀加速直线运动 求A B间的弹力大小 9 如图4 31所示 五快质量相同的木快并排放在光滑的平面上 水平外力F作用在第一快木块上 则第三快木块对第四快木块的作用力为 第四快木块所受合力为 16 10分 如图所示 A B两个物体间用最大张力为100N的轻绳相连 MA 4kg MB 8kg 在拉力F的作用下向上加速运动 为使轻绳不被拉断 F的最大值是多少 g取10m s2 图象问题 15 12分 放在水平地面上的一物块 受到方向不变的水平推力F的作用 力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示 取重力加速度g 10m s2 试利用两图线求 1 物块在运动过程中受到滑动摩擦力大小 2 物块在3 6s的加速度大小 3 物块与地面间的动摩擦因数 1 由v t图象可知 物块在6 9s内做匀速运动 由F t图象知 6 9s的推力F3 4N 故Ff F3 4N 解 2 由v t图象可知 3 6s内做匀加速运动 得a 2m s2 3 在3 6s内 由牛顿第二定律有 F2 Ff ma 且Ff N mg 由以上各式求得 m 1kg 0 4 二 应用牛顿运动定律解题的一般步骤 复习精要 1 审题 明确题意 清楚物理过程 2 选择研究对象 可以是一个物体 也可以是几个物体组成的物体组 3 运用隔离法对研究对象进行受力分析 画出受力的示意图 4 建立坐标系 一般情况下可选择物体的初速度方向或加速度方向为正方向 5 根据牛顿定律 运动学