江西省永丰中学高中物理 4.6用牛顿运动定律解决问题（一）课件 新人教版必修1.ppt

4 6用牛顿运动定律解决问题 一 第四章牛顿运动定律 速度公式 v vo at 位移公式 x vot at2 2 导出公式 vt2 vo2 2ax 1 运动学公式 2 牛顿第二定律 f ma 1 瞬时性 2 同向性 3 同体性 4 因果性 5 独立性 加速度a 一 牛顿第二定律确定了运动和力的关系 第四章牛顿运动定律 二 从受力确定运动情况 受力分析 正交分解 运动学公式 2 已知受力确定运动情况的解题步骤 确定研究对象 对研究对象进行受力分析 并画出物体的受力示意图 根据力的合成与分解的方法 求出物体所受的合力 包括大小和方向 根据牛顿第二定律列方程 求出物体的加速度 结合给定的物体运动的初始条件 选择运动学公式 求出所需的运动参量 第四章牛顿运动定律 p85例题1 问题 1 物体的受力情况如何 受力分析如图示 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 已知初速度v0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 用牛顿第二定律f合 ma 利用合力来求加速度 第四章牛顿运动定律 解 物体受力如图由图知 f合 f f ma 4s末的速度 4s内的位移 解题步骤 第四章牛顿运动定律 f 解析 以滑雪人为研究对象 受力情况如图 mgcos mgsin 据牛顿第二定律列方程 垂直斜面方向受力平衡 沿斜面做匀加速直线运动 将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向的分力 由 可得 a g sin cos f合y fn mgcos 0 f合x mgsin f ma 又因为f fn 习题1 一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下 山坡的倾角 30 滑雪板与雪地的动摩擦因数是 求5s内滑下来的位移和5s末的速度大小 取g 10m s2 2 5m s2 第四章牛顿运动定律 2 从运动情况确定受力的解题步骤 确定研究对象 对研究对象进行受力分析和运动分析 并画出物体的受力示意图 三 从运动情况确定受力 运动学公式 选择合适的运动学公式 求出物体的加速度 根据牛顿第二定律列方程 求出物体所受的合力 根据力的合成与分解的方法 由合力求出所需的力 第四章牛顿运动定律 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 p86例题2 第二步求f合 阻力 要对人进行受力分析画受力图示 x轴方向 f合x gx f阻 may轴方向 fn gy 0 所以 f合 ma 300n 第四章牛顿运动定律 解 根据运动学公式 解得 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合 ma 在x轴上 f合x 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 解题步骤 在y轴上 受力平衡 f合y 0 第四章牛顿运动定律 习题2 如图所示 一位滑雪者如果以v0 20m s的初速度沿直线冲上一倾角为30 的山坡 从冲坡开始计时 至2s末 雪橇速度变为零 如果雪橇与人的质量共为m 80kg 求滑雪人受到的阻力是多少 取g 10m s2 建立坐标系 以v0方向为x轴的正方向 并将重力进行分解 x轴方向 f合 gx f阻 may轴方向 fn gy 0 解 代入数据解得 f阻 400n 第四章牛顿运动定律 四 连接体问题利用牛顿第二定律处理连接体问题时常用的方法是整体法与隔离法 整体法 当系统中各物体的加速度相同时 可以把系统内的所有物体看成一个整体 隔离法 当求系统内物体间相互作用的内力时 常把某个物体从系统中 隔离 出来 进行受力分析 这个整体的质量等于各物体的质量之和 说明 处理连接体问题时 整体法与隔离法往往交叉使用 一般的思路是先用其中一种方法求加速度 再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合外力 第四章牛顿运动定律 习题3 如图所示 在小车顶部有细线悬挂一个小球 现使小车向右做匀加速直线运动 当小球与小车保持相对静止时 求 1 当小球质量为m时 细线与竖直方向成 角 小车的加速度为多少 2 当小球质量为m时 小车的加速度为a 细线与竖直方向的夹角为多少 a gtan tan a g 第四章牛顿运动定律 习题4 如图所示 光滑水平面上并排放置着a b两个物体 ma 5kg mb 3kg 用f 16n的水平外力推动这两个物体 使它们共同做匀加速直线运动 求a b间弹力的大小 答案 6n 习题5 如图所示 光滑水平面上放置质量分别为m 2m的a b两个物体 a b间的最大静摩擦力 mg 现用水平拉力f拉b 使ab以同一加速度运动 则拉力f的最大值为 a mgb 2 mgc 3 mgd 4 mg c 第四章牛顿运动定律 6 把质量为m的小车放在光滑的木板上 用轻绳跨过定滑轮与质量为m的物体相连 求 1 物体的加速度a 2 轻绳的拉力t 变式 若小车与木板间的动摩擦因数为 求 1 物体的加速度a 2 轻绳的拉力t 第四章牛顿运动定律 五 瞬时加速度问题分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态 此类问题应注意两种基本模型的建立 刚性绳 或接触面 一种不发生明显形变就能产生弹力的物体 剪断 或脱离 后 弹力立即改变或消失 不需要形变恢复时间 弹簧 或橡皮绳 此种物体的特点是形变量大 形变恢复需要较长时间 在瞬时问题中 其弹力的大小往往可以看成是不变的 细线 轻杆和接触面在不加特殊说明时 均可按此模型处理 第四章牛顿运动定律 习题7 如图所示 a b质量均为m 中间有一轻质弹簧相连 a用绳悬于o点 当突然剪断oa绳时 关于a b物体的加速度分别是 a aa 0 ab gb aa 0 ab gc aa g ab gd aa 2g ab 0 d 习题8 如题所示 用细线拉着小球a向上做匀加速运动 小球a b间弹簧相连 两球的质量分别为m 2m 加速度的大小为a 若拉力f突然撤去 则a b两球的加速度大小分别为多少 答案 aa 3g 2a ab a 第四章牛顿运动定律 习题9 如图甲所示 一质量为m的物体系于长度分别为l1 l2的两根细线上 l1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 l2水平拉直 物体处于平衡状态 求解下列问题 1 现将线l2剪断 求剪断l2的瞬时物体的加速度 评析 求解此题应注