6--用牛顿运动定律解决问题(一)

1、2021/3/10讲解：XX1 6 6 用牛顿运动定律解决用牛顿运动定律解决 问题（一）问题（一） 2021/3/10讲解：XX2 1 1、进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的、进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的 运动情况进行受力分析。运动情况进行受力分析。 2 2、能够从物体的受力情况确定物体的运动状态。、能够从物体的受力情况确定物体的运动状态。 3 3、能够从物体的运动状态确定物体的受力情况。、能够从物体的运动状态确定物体的受力情况。 2021/3/10讲解：XX3 2021/3/10讲解：XX4 一、复习：一、复习： 1 1、牛顿第二定律、牛顿第二定律 内容：内容：物体

2、的加速度跟所受合力成正比物体的加速度跟所受合力成正比, ,跟物体质量成反跟物体质量成反 比比; ;加速度方向跟合力方向相同。加速度方向跟合力方向相同。 2 2、公式、公式: :F=maF=ma 注意：注意：（1 1）同时性）同时性 （2 2）同向性）同向性 2021/3/10讲解：XX5 2 2、运动学公式、运动学公式 速度公式：速度公式：v=vv=vo o+at+at 位移公式：位移公式：x=vx=vo ot +att +at2 2/2/2 导出公式：导出公式：v vt t2 2v vo o2 2=2ax=2ax 2021/3/10讲解：XX6 例例1.1.一个静止在水平面上的物体，质量是一

3、个静止在水平面上的物体，质量是2kg2kg，在，在6.4N6.4N的的 水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间 的滑动摩擦力为的滑动摩擦力为4.2N4.2N。求物体。求物体4s4s末的速度和末的速度和4s4s内发生的内发生的 位移位移? ? 问题：问题： 1.1.物体的受力情况如何？物体的受力情况如何？ 2.2.物体所受的合力如何？物体所受的合力如何？ F F F FN N F F1 1 解析：竖直方向：解析：竖直方向： 合力为零，加速度为零。合力为零，加速度为零。 水平方向：水平方向：大小：大小：F F合 合=F =F F F1 1

4、；方向与拉力；方向与拉力F F方向相同方向相同 mgmg 2021/3/10讲解：XX7 3.3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，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？还差什么量？ 4.4.如何求加速度？如何求加速度？ 借助于牛顿第二定律借助于牛顿第二定律F F合 合=ma =ma，利用合力来求加速度。，利用合力来求加速度。 5.5.本题的解题思路如何？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，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。最后用运动学公式求解。 v vo o=O=O t=4st=4s v

5、 vt t=?=? x=?x=? 2021/3/10讲解：XX8 物体运物体运 动情况动情况 运动学运动学 公式公式 加速度加速度 a a 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况 一、一、 从受力情况确定运动情况从受力情况确定运动情况 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、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。位移等。 处理这类问题的基本思路是：处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，先分析物体受力情况求合力， 据牛顿第二定律求

6、加速度，再用运动学公式求所求量据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量( (运运 动学量动学量) )。 2021/3/10讲解：XX9 例例2.2.一个滑雪的人，质量一个滑雪的人，质量m=75kgm=75kg，以，以v v0 0=2m/s=2m/s的初速度沿的初速度沿 山坡匀加速滑下，山坡的倾角山坡匀加速滑下，山坡的倾角=30=30o o，在，在t=5st=5s的时间内滑的时间内滑 下的路程下的路程x=60mx=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气 阻力）。阻力）。 思路：思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度已知运动情况求受力。应先求出加速度

7、a a，再利用，再利用 牛顿第二定律牛顿第二定律F F合 合=ma =ma求滑雪人受到的阻力。求滑雪人受到的阻力。 2021/3/10讲解：XX10 分析：分析： 第一步求第一步求a a因为因为v v0 0=2m/s=2m/s， x=60mx=60m，t=5st=5s 据公式据公式 求得求得a=4m/sa=4m/s2 2 x=vx=v0 0t+ att+ at2 2 人 )30o G G1 G2 y x F阻 a a 第二步第二步 求求F F合 合、阻力 、阻力 要对人进行受力要对人进行受力 分析画受力图，分析画受力图， F F 1 2 2021/3/10讲解：XX11 解：解：根据运动学公式

8、：根据运动学公式：x xv v0 0t t atat2 2 得： 得： 代入已知量得：代入已知量得：a a4m/s4m/s2 2 对人进行受力分析，建立坐标系，对人进行受力分析，建立坐标系， 根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F Fmama，得：，得： mgsinmgsinF F阻 阻 mama 即：即：F F阻 阻 mgsinmgsinmama 代入数值得：代入数值得：F F阻 阻 67.5N67.5N 即：滑雪人受到的阻力是即：滑雪人受到的阻力是67.5N67.5N。 a a 2 2（x xv v0 0t t） t t2 2 1 2 2021/3/10讲解：XX12 扩展问题扩展问题1 1：

9、如果忽略空气阻力作用，求滑雪板与雪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面间动摩擦因数多大? ? 扩展问题扩展问题2 2：如果坡长只有如果坡长只有60m60m，下端是水平雪面，滑，下端是水平雪面，滑 雪者在水平面上还能滑多远？雪者在水平面上还能滑多远？ 扩展问题扩展问题3 3：如果下坡后立即滑上一个如果下坡后立即滑上一个3030的斜坡。的斜坡。 请问滑雪者最高能上升多高？请问滑雪者最高能上升多高？ 2021/3/10讲解：XX13 物体运物体运 动情况动情况 运动学运动学 公式公式 加速度加速度 a a 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况 二、从运动情况确定

10、受力二、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（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）。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，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上，用牛顿第二定律列方程求所求量( (力力) )。 2021/3/10

11、讲解：XX14 动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题 一、从受力确定运动情况一、从受力确定运动情况 二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 物体运物体运 动情况动情况 运动学运动学 公式公式 加速度加速度 a a 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况 物体运物体运 动情况动情况 运动学运动学 公式公式 加速度加速度 a a 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况 2021/3/10讲解：XX15 加速度加速度a a是联系力和运动的桥梁是联系力和运动的桥梁 牛顿第二定律公式牛顿第二定律公式(F=ma)(F=ma)和运动学公式和运动学公式( (匀变速直线

12、匀变速直线 运动公式运动公式v vt t=v=v0 0+at, x=v+at, x=v0 0t+att+at2 2/2,v/2,vt t2 2v v0 02 2=2ax=2ax等等) )中，均包中，均包 含有一个共同的物理量含有一个共同的物理量加速度加速度a a。 由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由物体的受力情况，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，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

13、力情况。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，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。正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。 2021/3/10讲解：XX16 动力学问题的求解动力学问题的求解 (1)(1)确定确定研究研究对象对象； (2)(2)分析受力分析受力情况情况和运动和运动情况情况, ,画示意图画示意图( (受力和运动过受力和运动过 程程) )； (3)(3)用牛顿第二定

14、律或运动学公式用牛顿第二定律或运动学公式求加速度求加速度； (4)(4)用运动学公式或牛顿第二定律用运动学公式或牛顿第二定律求所求量求所求量。 2021/3/10讲解：XX17 2021/3/10讲解：XX18 例例3.3.某工厂用传送带传送零件，设两轮圆心的距离为某工厂用传送带传送零件，设两轮圆心的距离为11m11m， 传送带与零件的动摩擦因数为传送带与零件的动摩擦因数为=0.2=0.2，传送带的速度为，传送带的速度为 v=2m/sv=2m/s，在传送带的最左端，在传送带的最左端A A处，轻放一质量为处，轻放一质量为m=0.2kgm=0.2kg的的 零件零件( (可视为质点可视为质点) )，

15、并且被传送到右端的，并且被传送到右端的B B处处. . (1)(1)物体在传送带上做什么样的运动？物体在传送带上做什么样的运动？ (2)(2)物体从物体从A A到到B B所需的时间为多少？所需的时间为多少？ A AB B 2021/3/10讲解：XX19 解析解析:（1 1）由于零件初速度为零，传送带粗糙并足够长，故由于零件初速度为零，传送带粗糙并足够长，故 零件在滑动摩擦力的作用下先做匀加速直线运动，当零件的零件在滑动摩擦力的作用下先做匀加速直线运动，当零件的 速度和传送带的速度相等时，零件开始做匀速直线运动。速度和传送带的速度相等时，零件开始做匀速直线运动。 （2 2）物体做匀加速运动时加

16、速度大小为）物体做匀加速运动时加速度大小为 由由 知知 故位移故位移 物体做匀速运动的时间为物体做匀速运动的时间为 故物体从故物体从A A到到B B所用的时间为所用的时间为 答案答案: :（1 1）先做匀加速直线运动后做匀速直线运动）先做匀加速直线运动后做匀速直线运动 （2 2）6s6s 2 Fmg m ag2 s mm atv matx112 2 1 2 1 22 1 ss v xx t5 2 111 0 1 2 sttt6 21 s a v t1 1 2021/3/10讲解：XX20 例例4.4.光滑水平面上放置紧靠在一起的两木块光滑水平面上放置紧靠在一起的两木块A A、B B，质量分，质

17、量分 别为别为2kg2kg和和8kg8kg，推力，推力F FA A作用在作用在A A上，拉力上，拉力F FB B作用在作用在B B上，且上，且 F FA A= =（8-2t8-2t）N N，F FB B= =（2+2t2+2t）N N，问从，问从t=0t=0开始到开始到A A、B B脱离，脱离， A A、B B的共同位移是多少？的共同位移是多少？ A A B B F FA AF FB B 2021/3/10讲解：XX21 解析解析: :以以ABAB整体为研究对象整体为研究对象, ,合外力合外力F F合 合=F =FA A+F+FB B=10N,=10N, 加速度加速度 =1m/s=1m/s2

18、2 ABAB刚要脱离时刚要脱离时, ,B B间弹力为零间弹力为零, ,则则F FA A=m=mA Aa,a, 解得解得t=3st=3s 位移位移 AB F a mm 合 2 1 xat4.5m 2 2021/3/10讲解：XX22 练习练习1.1.质量为质量为40kg40kg的物体静止在水平面上的物体静止在水平面上, , 当在当在400N400N的的 水平拉力作用下由静止开始经过水平拉力作用下由静止开始经过16m16m时时, , 速度为速度为16 m/s, 16 m/s, 求物体受到的阻力是多少求物体受到的阻力是多少? ? F F 2021/3/10讲解：XX23 练习练习2.2.用弹簧测力计

19、拉着一个物体在水平面上做匀速运动用弹簧测力计拉着一个物体在水平面上做匀速运动, , 弹簧测力计的示数是弹簧测力计的示数是0.40N. 0.40N. 然后用弹簧测力计拉着这个然后用弹簧测力计拉着这个 物体在水平面上做匀变速运动物体在水平面上做匀变速运动, , 测得加速度是测得加速度是0.85 m/s0.85 m/s2 2, , 弹簧测力计的示数是弹簧测力计的示数是2.10N2.10N。这个物体的质量是多大。这个物体的质量是多大? ? 2021/3/10讲解：XX24 练习练习3.3.一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑，初一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑，初 速度是速度是0 0，经过，经过5.0 s5.0 s的时间的时间, , 滑下的路程是滑下的路程是10m,10m,斜面斜面 的夹角是的夹角是3030 0 0，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。 ，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。 (g(g取取10 m/s10 m/s2 2) ) 2021/3/10讲解：XX25 练习练习4.4.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚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。一个质量为并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60k