高中物理 4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)课件 新人教版必修1.ppt

高中物理 必修1 人教版 第四章牛顿运动定律 6用牛顿运动定律解决问题 一 目标定位 预习导学 一 从受力确定运动情况牛顿第二定律运动学二 从运动情况确定受力运动学公式牛顿第二定律 预习导学 想一想 如图4 6 1所示为某次真空实验中用频闪照相机拍摄到的金属球与羽毛在真空中下落时的照片 由照片可以看出 在真空中金属球与羽毛的下落运动是同步的 即它们有相同的加速度 问题 根据牛顿第二定律 物体的加速度与其质量成反比 羽毛与金属球具有不同质量 为何它们的加速度相同呢 图4 6 1 前提 合力不变 只受重力 一 从受力确定运动情况 课堂讲义 1 基本思路 首先对研究对象进行受力情况和运动情况分析 把题中所给的情况弄清楚 然后由牛顿第二定律 结合运动学公式进行求解 课堂讲义 2 解题步骤 1 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 2 根据力的合成与分解 求出物体所受的合力 包括大小和方向 3 根据牛顿第二定律列方程 求出物体运动的加速度 4 结合物体运动的初始条件 选择运动学公式 求出所需的运动学量 任意时刻的位移和速度 以及运动时间等 课堂讲义 例1 楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成 37 一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板 工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上 大小为f 10n 刷子的质量为m 0 5kg 刷子可视为质点 刷子与板间的动摩擦因数 为0 5 天花板长为l 4m 取sin37 0 6 试求 1 刷子沿天花板向上的加速度 2 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间 图4 6 2 mg fn ff f 由牛顿第二定律 得 f mg sin37 f mg cos37 ma a 2m s2 由运动学公式 得 t 2s 课堂讲义 针对训练一个静止在水平面上的物体 质量为2kg 受水平拉力f 6n的作用从静止开始运动 已知物体与平面间的动摩擦因数 0 2 求物体2s末的速度及2s内的位移 g取10m s2 mg fn f ff 根据牛顿第二定律得 f ff ma 又ff mg a 1m s2 所以物体2s末的速度为 v at 1 2m s 2m s 2s内的位移为 二 从运动情况确定受力 课堂讲义 1 基本思路 首先从物体的运动情况入手 应用运动学公式求得物体的加速度a 再在分析物体受力的基础上 灵活利用牛顿第二定律求出相应的力 课堂讲义 2 解题步骤 1 确定研究对象 对研究对象进行受力分析 画出力的示意图 2 选取合适的运动学公式 求得加速度a 3 根据牛顿第二定律列方程 求得合力 4 根据力的合成与分解的方法 由合力求出所需的力 已知物体运动情况 物体受力情况 匀变速直线运动公式 a 课堂讲义 例2 我国 侵权责任法 第87条 高空坠物连坐 条款规定 建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害 难以确定具体侵权人的 除能够证明自己不是侵权人外 由可能加害的建筑物使用人给予补偿 近日 绵阳一小伙就借助该条款赢得了应有的赔偿 假设质量为5 0kg的物体 从离地面36m高处 由静止开始加速下落 下落过程中阻力恒定 经3s落地 试求 1 物体下落的加速度的大小 2 下落过程中物体所受阻力的大小 g取10m s2 2 根据牛顿第二定律可得mg f ma f mg ma 10n 课堂讲义 针对训练如图4 6 3所示 水平恒力f 20n 把质量m 0 6kg的木块压在竖直墙上 木块离地面的高度h 6m 木块从静止开始向下作匀加速运动 经过2s到达地面 求 1 木块下滑的加速度a的大小 2 木块与墙壁之间的滑动摩擦系数 g取10m s2 图4 6 3 mg fn f ff 2 竖直方向 由牛顿第二定律有 mg ff ma 水平方向 由平衡条件有 f fn ff fn 三 多过程问题分析 课堂讲义 1 当题目给出的物理过程较复杂 由多个过程组成时 要明确整个过程由几个子过程组成 将过程合理分段 找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程 联系点 前一过程的末速度是后一过程的初速度 另外还有位移关系等 2 注意 由于不同过程中力发生了变化 所以加速度也会发生变化 所以对每一过程都要分别进行受力分析 分别求加速度 课堂讲义 例3 冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛 她领衔的中国女队在混合3000米接力比赛中表现抢眼 如图4 6 3所示 acd是一滑雪场示意图 其中ac是长l 0 8m 倾角 37 的斜坡 cd段是与斜坡平滑连接的水平面 人从a点由静止下滑 经过c点时速度大小不变 又在水平面上滑行一段距离后停下 人与接触面间的动摩擦因数均为 0 25 不计空气阻力 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 人从斜坡顶端a滑至底端c所用的时间 2 人在离c点多远处停下 图4 6 3 mg fn ff 沿斜坡方向 mgsin ff ma ff fn 垂直于斜坡方向 fn mgcos 0 由匀变速运动规律得 联立以上各式得 a gsin gcos 4m s2 t 2s 课堂讲义 例3 冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛 她领衔的中国女队在混合3000米接力比赛中表现抢眼 如图4 6 3所示 acd是一滑雪场示意图 其中ac是长l 0 8m 倾角 37 的斜坡 cd段是与斜坡平滑连接的水平面 人从a点由静止下滑 经过c点时速度大小不变 又在水平面上滑行一段距离后停下 人与接触面间的动摩擦因数均为 0 25 不计空气阻力 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 人从斜坡顶端a滑至底端c所用的时间 2 人在离c点多远处停下 图4 6 3 mg fn ff mg ma 由牛顿第二定律得 联系v 下滑过程 v2 2al 水平面上 0 v2 2a x x 12 8m 课堂讲义 针对训练质量为m 2kg的物体静止在水平面上 物体与水平面之间的动摩擦因数 0 5 现在对物体施加如图4 6 4所示的力f f 10n 37 sin37 0 6 经t1 10s后撤去力f 再经一段时间 物体又静止 g取10m s2 则 1 说明物体在整个运动过程中经历的运动状态 2 物体运动过程中最大速度是多少 3 物体运动的总位移是多少 图4 6 4 1 当力f作用时 物体做匀加速直线运动 撤去f时物体的速度达到最大值 撤去f后物体做匀减速直线运动 mg fn ff fsin fn1 mg fcos ff ma1 ff fn1 v a1t1 x1 25m v 5m s 2 竖直方向 水平方向 由匀变速运动规律得 课堂讲义 针对训练质量为m 2kg的物体静止在水平面上 物体与水平面之间的动摩擦因数 0 5 现在对物体施加如图4 6 4所示的力f f 10n 37 sin37 0 6 经t1 10s后撤去力f 再经一段时间 物体又静止 g取10m s2 则 1 说明物体在整个运动过程中经历的运动状态 2 物体运动过程中最大速度是多少 3 物体运动的总位移是多少 图4 6 4 3 撤去f后 mg fn2 ff ff mg ma2 2a2x2 v2 x2 2 5m 物体运动的总位移 x x1 x2 27 5m 由匀变速运动规律得 1 如图4 6 5所示 某高速列车最大运行速度可达270km h 机车持续牵引力为1 57 105n 设列车总质量为100t 列车所受阻力为所受重力的0 1倍 如果列车在该持续牵引力牵引下做匀加速直线运动 那么列车从开始启动到达到最大运行速度共需要多长时间 g取10m s2 从受力确定运动情况 对点练习 图4 6 5 m 100t 1 0 105kg ff 0 1mg 1 0 105n v 270km h 75m s 由牛顿第二定律得 f ff ma 所以a 0 57m s2 由运动学公式 v v0 at t 131 58s 2 歼十 战机装备我军后 在各项军事演习中表现优异 引起了世界的广泛关注 如图4 6 6所示 一架质量m 5 0 103kg的 歼十 战机 从静止开始在机场的跑道上滑行 经过距离x 5 0 102m 达到起飞速度v 60m s 在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0 02倍 求飞机滑行时受到的牵引力多大 g取10m s2 从运动情况确定受力 对点练习 图4 6 6 ff 0 02mg mg fn ff f 由牛顿第二定律得 f ff ma 飞机匀加速滑行 v2 0 2ax f 1 9 104n a 3 6m s2 3 静止在水平面上的物体的质量为2kg 在水平恒力f推动下开始运动 4s末它的速度达到4m s 此时将力撤去 又经6s物体停下来 若物体与地面的动摩擦因数不变 求f的大小 多过程问题分析 对点练习 前4s 运动学公式 v a1t a1 1m s2 mg fn ff f f ff ma1 由牛顿第二定律得 后6s 运动学公式 0 v a2t mg fn ff ff ma2 由牛顿第二定律得 4 物体以12m s的初速度从斜面底端冲上倾角为37 的斜坡 已知物体与斜面间的动摩擦因数为0 25 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 物体沿斜面上滑的最大位移 2 物体再滑到斜面底端时的速度大小 对点练习 mg fn ff 垂直斜面方向 平行斜面方向 fn mgcos37 ff mgsin37 ma1 ff fn a1 8m s2 沿斜面上滑时做匀减速直线运动 v 0 故上滑的最大位移x 9m