用牛顿第二定律解决问题一

1、问题问题1.牛顿运动定律能解决哪些问题？牛顿运动定律能解决哪些问题？ 场景场景1 1.下了一场大雪，小明坐在雪车里，爸爸用下了一场大雪，小明坐在雪车里，爸爸用200N的的水平恒力水平恒力推着雪车，使小明从静止开始沿推着雪车，使小明从静止开始沿水平地面向右运动水平地面向右运动. 小明和雪车的总质量为小明和雪车的总质量为20kg,车与地面的摩擦力恒为车与地面的摩擦力恒为100N.你能推算出小明你能推算出小明2s末的速度吗？末的速度吗？ 我的发现：我的发现：1.已知受力情况可以求已知受力情况可以求运动物理量运动物理量F-Ff=maatvv0a=5m/s2答案：答案：v=10m/sFFNFfG变式变式

2、.爸爸用爸爸用200N的的水平恒力水平恒力推着雪车，小明和推着雪车，小明和雪车的总质量为雪车的总质量为20kg,若坐在冰车里的小明从静若坐在冰车里的小明从静止开发，在止开发，在2S内向前运动了内向前运动了10m。你能推算出你能推算出小明与地面的摩擦力吗小明与地面的摩擦力吗？ F-Ff=maa=5m/s2x= vot + at221答案：答案：Ff=100N我的发现：我的发现：2.已知运动情况可以求已知运动情况可以求出受力出受力FFNFfG1.已知力求运动已知力求运动2.已知运动求力已知运动求力问题问题1.牛顿运动定律能解决哪些问题？牛顿运动定律能解决哪些问题？ 问题问题2.怎样应用牛顿运动定律

3、解决两类问题怎样应用牛顿运动定律解决两类问题FFNFfG 0 0=O t=2s =? a 受力分析受力分析运动过程分析运动过程分析加速度是加速度是“桥梁桥梁” 0 0=O t=2s =2m F-Ff=maatvv0a=5m/s2F-Ff=maa=5m/s2x= vot + at221我的发现：我的发现：1应用牛顿运动定律解决问题时，我们必须应用牛顿运动定律解决问题时，我们必须对物体进行对物体进行受力受力分析分析和和运动运动分析分析。并画出相。并画出相应的应的受力分析受力分析图图和和运动草运动草图图。然后从条件充分的入手求加速度！然后从条件充分的入手求加速度！ 质量为质量为30kg的雪橇在与水平

4、面成的雪橇在与水平面成37度角的拉度角的拉力力F作用下作用下,沿水平地面向右做直线运动沿水平地面向右做直线运动,经过经过0.5S,速度由速度由0.6m/s均匀地减至均匀地减至0.4 m/s。已知雪橇与。已知雪橇与地面间的动摩擦因数地面间的动摩擦因数0.2,求作用力求作用力F的大小。的大小。 GFNFFfFXFY解：雪橇受力如图解：雪橇受力如图FN+FY =mgFf=FNFx -FfmaFX=Fcos370FY=Fsin370求得：求得：a=-0.4m/s2运动分析：运动分析： 0 0=0.6 a V0.4t=0.5s 由由v 2 vo 2 =2ax52.2N我的发现：我的发现：1.当物体受力较

5、多时，我们常采用正交分解法当物体受力较多时，我们常采用正交分解法求合力。求合力。2.一般情况下，我们都以一般情况下，我们都以a的方向和垂直的方向和垂直a的方向的方向建立坐标系。建立坐标系。这样使得加速度方向上，这样使得加速度方向上，FX合合=ma，另一个方向上，另一个方向上，F FX X合合=0=0FX合合=maFY合合=0更上一层更上一层拓展：拓展：若突然撤去拉力若突然撤去拉力，那么雪橇在撤掉拉力后那么雪橇在撤掉拉力后2s内还能滑多远呢？内还能滑多远呢？（g取取10 m/s2） 0 0=0.4m/s a1 =? t=2s FfFfmaFNGa= 2 m/s2x= vot + at221t=

6、0.2 s问题问题3 3：在解运动过程复杂的问题有什么技巧？在解运动过程复杂的问题有什么技巧？ 我的发现：我的发现：在多过程问题中，在多过程问题中，1.每个过程都必须重新受力分析每个过程都必须重新受力分析。2.上一过程的末速度是下一过程初速度。上一过程的末速度是下一过程初速度。3.注意每个过程加速度方向与速度方向注意每个过程加速度方向与速度方向情景情景3：小勇是个大男孩，他质量小勇是个大男孩，他质量m = 60Kg，只见他只见他踏着滑板以踏着滑板以v0 = 3m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角山坡的倾角= 37o，已知在仅已知在仅5s的时间他就下滑的时间他就下

7、滑x = 40m的路程的路程，求滑板与雪地的摩擦因数（不计空气求滑板与雪地的摩擦因数（不计空气阻力）。阻力）。GFNFfaV0=3m/sX=40mt=5smgsin -FfmaFN= mgcosFf=FNx= vot + at221解得：解得：a=2m/s2解得：解得：5 . 0更上一层更上一层：（g=10m/s2)拓展：瞧！小勇开始他的表演了，只见他从拓展：瞧！小勇开始他的表演了，只见他从40m的斜坡滑下来后的斜坡滑下来后立即滑上另一个立即滑上另一个370的斜的斜坡坡 。若两个斜坡的。若两个斜坡的摩擦因数均为摩擦因数均为0.5，你能算，你能算出他能沿出他能沿斜面上滑多远吗？斜面上滑多远吗？（

8、不计空气阻力）（不计空气阻力）。V13m/sx8.45m牛顿运动定律牛顿运动定律Fma，实际上是揭示了力、加速实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系度和质量三个不同物理量之间的关系. . 受力受力分析分析运动过运动过程分析程分析加速度是加速度是“桥梁桥梁”总结总结实力展示：实力展示：F370GFNFFfF1F21. 1. 再说质量为再说质量为2020kgkg的小红的小红, ,在爸爸的拉力在爸爸的拉力F F的的作用下从静止开始沿水平匀加速运动作用下从静止开始沿水平匀加速运动3 3m m后撤后撤去拉力去拉力F F，小红继续滑行，小红继续滑行1.81.8m m停止，已知物体停止，已知

9、物体与地面的动摩擦因数为与地面的动摩擦因数为0.50.5，拉力与水平面夹，拉力与水平面夹角为角为37370 0, , 求拉力求拉力F.F. 0 0=O a1 =? x1=3m a2 0 0m/sm/s x2=1.8m F1 -FfmaFfFfmaFNG谈一谈有几个程？谈一谈有几个程？从哪里突破？从哪里突破？2. 质量为质量为m=20kg的的小明也被妈妈小明也被妈妈从静止从静止开始，从斜面底端用开始，从斜面底端用 F=250N沿斜面匀加沿斜面匀加速向上推，速向上推，斜面斜面倾角为倾角为=370(sin37=0.6)的的, 动摩擦因数为动摩擦因数为0.5，如图所示，如图所示, 小明沿小明沿斜面上升

10、了斜面上升了3.2m后妈妈撤去力后妈妈撤去力F. 求小明回求小明回到斜面底端的速度到斜面底端的速度. （g取取10 m/s2） F谈一谈有几个程？谈一谈有几个程？从哪里突破？从哪里突破？ 质量为质量为m=2.5kg的物体放在倾角为的物体放在倾角为=370(sin37=0.6)的斜面底端的斜面底端, 在在F=50N的水平推力作用下以速度的水平推力作用下以速度v=4m/s沿斜面匀速上升沿斜面匀速上升, 如图所示如图所示, 物体沿斜面上物体沿斜面上升了升了3.2m后撤去力后撤去力F. 求物体回到斜面底端的速度求物体回到斜面底端的速度. （g取取10 m/s2） 4m/s4m/s多多过过程程问问题题

11、如图如图4 4所示所示, ,在光滑水平面在光滑水平面ABAB上上, ,水平恒力水平恒力F F推动质量为推动质量为m m=1 =1 kgkg的物体从的物体从A A点由静止开始做匀加速直线运动点由静止开始做匀加速直线运动, ,物体到达物体到达B B点点时撤去时撤去F F, ,接着又冲上光滑斜面接着又冲上光滑斜面( (设经过设经过B B点前后速度大小不点前后速度大小不变变, ,最高能到达最高能到达C C点点, ,用速度传感器测量物体的瞬时速度用速度传感器测量物体的瞬时速度, ,表表中记录了部分测量数据中记录了部分测量数据),),求求: :图图4 4多多过过程程问问题题t t(s)(s)0.00.00

12、.20.20.40.42.22.22.42.4 2.62.6v v(m/s)(m/s) 0.00.00.40.40.80.83.03.02.02.0 1.01.0(1)(1)恒力恒力F F的大小的大小. .(2)(2)斜面的倾角斜面的倾角. .(3)(3)t t=2.1 s=2.1 s时物体的速度时物体的速度. .小结：解题思路与步骤小结：解题思路与步骤1.确定研究对象。确定研究对象。2.分析研究对象的分析研究对象的受力情况受力情况，必要时，必要时画出受力画出受力分析图。分析图。3.分析研究对象的分析研究对象的运动情况运动情况，必要时，必要时画运动过画运动过程的简图。程的简图。4.利用牛顿第二

13、定律或运动学公式利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度求加速度5.利用牛顿第二定律或运动学公式进一步利用牛顿第二定律或运动学公式进一步求解求解要求的物理量要求的物理量受力受力分析分析运动过运动过程分析程分析加速度是加速度是“桥梁桥梁”解析解析 (1)(1)物体从物体从A A到到B B过程中过程中: : a a1 1= =2 m/s= =2 m/s2 2 则则 F=maF=ma1 1= =2 2 N N (2) (2)物体从物体从B B到到C C过程中过程中 a a2 2= =5 m/s = =5 m/s 由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知 mgmgsinsin= =mama2 2 代入数据解得

14、代入数据解得 sinsin=1/2,=1/2,=30=3011tv22tv规规范范解解题题自自我我评评分分(3)(3)设设B B点的速度为点的速度为v vB B, ,从从v v=0.8 m/s=0.8 m/s到到B B点过程中点过程中v vB B=0.8+=0.8+a a1 1t t1 1 从从B B点到点到v v=3 m/s=3 m/s过程过程v vB B=3+=3+a a2 2t t2 2 t t1 1+ +t t2 2=1.8 s =1.8 s 解得解得t t1 1=1.6s =1.6s t t2 2=0.2 s =0.2 s v vB B=4 m/s =4 m/s 所以所以, ,当当t

15、 t=2 s=2 s时物体刚好达到时物体刚好达到B B点点当当t t=2.1 s=2.1 s时时v v= =v vB B- -a a2 2( (t t-2) -2) v v=3.5 m/s.=3.5 m/s.答案答案 (1)2 N (1)2 N (2)30(2)30(3)3.5 m/s(3)3.5 m/s本题共本题共20分分.其中式各其中式各2分分,式各式各1分分.变式练习变式练习(11(11分分) )在消防演习中在消防演习中, ,消防队员从一根竖直的长消防队员从一根竖直的长直轻绳上由直轻绳上由静止滑下静止滑下, ,经一段时间落地经一段时间落地. .为为了获得演习中的一些数据了获得演习中的一些

16、数据, ,以以提高训练质量提高训练质量, ,研究人员在轻研究人员在轻绳上端安装一个力传感器并与数据处理系统相连接绳上端安装一个力传感器并与数据处理系统相连接, ,用来用来记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力的比值随时间变化的情况如图的比值随时间变化的情况如图5 5所示所示. .已知某队员在一次演已知某队员在一次演习中的数据如图所示习中的数据如图所示, ,经经2.5 s2.5 s时间落地时间落地.(.(g g取取10 m/s10 m/s2 2) )求求: :(1)(1)该消防队员下滑过程中该消防队员下滑过程中, ,在在0 01 s1

17、 s内的加速度是多少？内的加速度是多少？(2)(2)该消防队员在下滑过程中的最大速度是多少？该消防队员在下滑过程中的最大速度是多少？(3)(3)该消防队员在落地时速度是多少？该消防队员在落地时速度是多少？图图5 5规规范范解解题题自自我我评评分分解析解析 (1)(1)该队员在该队员在0 01 s1 s时间内以时间内以a a1 1匀加速下滑匀加速下滑由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得: :mg-Fmg-F1 1= =mama1 1 (2(2分分) )所以所以a a1 1= =g g- =4 m/s- =4 m/s2 2 (1 (1分分) )(2)(2)该队员在该队员在0 01s1s内加速下滑内加速

18、下滑, ,1 s1 s2.5 s2.5 s内减速下滑内减速下滑, ,在在t t=1 s=1 s时速度达到最大时速度达到最大, ,则最大速度则最大速度v vm m= =a a1 1t t1 1(2(2分分) )代入数据解得代入数据解得: :v vm m=4 m/s (1=4 m/s (1分分) )(3)(3)设该队员减速下滑的加速度为设该队员减速下滑的加速度为a a2 2mF1由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得: :F F2 2- -mgmg= =mama2 2 (2(2分分) )a a2 2= -= -g g=2 m/s=2 m/s2 2队员落地时的速度队员落地时的速度v v= =v vm m-

19、 -a a2 2t t2 2 (2(2分分) )t t2 2=1.5 s=1.5 s代入数据解得代入数据解得: :v v=1 m/s (1=1 m/s (1分分) )答案答案 (1)4 m/s(1)4 m/s2 2 (2)4 m/s (3)1 m/s (2)4 m/s (3)1 m/smF2规规范范解解题题自自我我评评分分例例1 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安全检查如图所示，水平传送带客的行李进行安全检查如图所示，水平传送带AB长长L=4m，传送带以速度，传送带以速度v带带=2m / s向右运行，现将一向右运行，现将一

20、物物体体（可视为质点）轻轻地放在传送带（可视为质点）轻轻地放在传送带A端，物体与传送带之端，物体与传送带之间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为=0.2。求：。求：（1）物体从）物体从A运动到运动到B的时间的时间2.5s（2 2）怎样缩短）怎样缩短物体从物体从A A处传送到处传送到B B处的时间？处的时间？2s4m/s2s（3）若皮带的速度为）若皮带的速度为7m/s ，物体的传送时间？，物体的传送时间？例例3 如图所示，水平传送带如图所示，水平传送带AB长长L=4m，传送带以速，传送带以速度度v带带=1m / s逆时针转动，现有一物块（可视为质点）逆时针转动，现有一物块（可视为质点）以初速度以初速度

21、v物物=5m/s从传送带从传送带A端向端向B端运动，物块与传端运动，物块与传送带之间的动摩擦因数为送带之间的动摩擦因数为=0.2。求：。求：（1）物块能否到达）物块能否到达B端？端？(2)若若v物物=2m/s能否到达能否到达B端？端？能能不能不能0.8s(3) V物物=0.8m/s多长时间回到多长时间回到A端？端？1s多长时间到达多长时间到达B端？端？多长时间回到多长时间回到A端？端？2.25s回到回到A端时的速度多大端时的速度多大?1m/s回到回到A端时的速度多大端时的速度多大?0.8m/s例例4 如图，浅色传送带与地面成夹角如图，浅色传送带与地面成夹角=37，在，在传送带上端轻放一煤块，它

22、与传送带间的动传送带上端轻放一煤块，它与传送带间的动摩擦因数摩擦因数=0.5，已知传送带从，已知传送带从AB的长度的长度L=16m，求，求:(1)传送带以传送带以10m/s的速度的速度顺顺时针转动，煤块从时针转动，煤块从A到到B需要的时间为多少？需要的时间为多少？假设带面光滑假设带面光滑4s2s(2)传送带以传送带以10m/s的速度的速度逆逆时针转动，煤块从时针转动，煤块从A到到B需要的时间为多少？需要的时间为多少？例例4 如图，浅色传送带与地面成夹角如图，浅色传送带与地面成夹角=37，在，在传送带上端轻放一煤块，它与传送带间的动传送带上端轻放一煤块，它与传送带间的动摩擦因数摩擦因数=0.5，已知传送带从，已知传送带从AB的长度的长度L=16m，求，求:5m（3）传送带以）传送带以10m/s的速度的速度逆逆时针转动过程中时针转动过程中传送带上黑色痕迹的长度多长？传送带上黑色痕迹的长度多长？小结