2018_2019版高中物理第四章牛顿运动定律4.6用牛顿运动定律解决问题（一）课件新人教版.pptx

1、6用牛顿运动定律解决问题(一),1.知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题。 2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。 3.能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。 4.能根据物体的受力情况确定物体的运动情况。 5.会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。,一,二,牛顿第二定律确定了运动和力的定量关系,使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来。 一、已知物体的受力情况确定物体的运动情况 根据牛顿第二定律,已知物体的受力情况可以求出物体的加速度,再知道物体的初始条件(初位置和初速度),根据运动学公式,就可以求出物体在任意时刻的位置和速度,也就确定了物体的运动情况。,一

2、,二,二、已知物体的运动情况分析物体的受力情况 根据物体的运动情况,由运动学公式求出加速度,再根据牛顿第二定律可确定物体所受的合外力,从而求出某些未知力或与力相关的某些量,如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等。 高速公路上行车,如果车辆发生故障,要停车检修,应在车后方不小于150 m远的地方竖一警示牌。这 150 m 距离的依据是参考了哪些因素? 提示:放一警示牌的目的是引起其他车辆的注意,以免发生事故。主要考虑到了汽车运动的速度、驾驶员反应时间、刹车时的加速度等。,一,二,三,一、用牛顿运动定律解决两类问题的基本思路 加速度是物体的受力情况和运动情况联系的桥梁,无论哪一类动力学问题,都需要根据

3、已知条件,确定过渡方向这一思路。因此,充分利用已知条件,确定加速度的大小和方向是解题的着眼点。其分析流程为 温馨提示(1)加速度在动力学问题中起到了桥梁纽带的作用。 (2)确定物体的运动情况主要指确定描述物体运动的几个物理量,如x、v、t等。,一,二,三,二、应用牛顿运动定律解题的一般步骤 确定研究对象根据题意选取一个物体(或几个物体组成的整体)作为研究对象 分析研究对象的受力情况和运动情况把研究对象隔离出来,画出受力分析图,根据研究对象的运动情况,画出运动示意图 规定正方向牛顿第二定律公式F=ma为矢量式,运动学公式也大都为矢量式,应用时必须规定正方向。通常取加速度的方向为正方向比较方便,当

4、题目中物理量方向与规定的正方向相同时取正值,反之,取负值代入运算,一,二,三,列方程根据牛顿第二定律列出动力学方程,必要时再列运动学方程或在加速度垂直方向上列平衡方程 解方程一般先进行字母运算,之后将各已知量统一单位,再代入数值进行计算 检验和讨论必要时对结果进行检验,判断结果是否符合物理事实,还可以对解题结果进行分析、讨论,进一步扩大解题收获,一,二,三,温馨提示(1)在分析物体受力时,不要把惯性当成力,有时物体沿速度方向运动是惯性的表现,并不一定存在一个与之对应的力,受力分析时应抓住施力物体这个关键,不能凭空想象任意添加不存在的力。 (2)合力与分力是一种等效替代的关系,合力与分力不能共存

5、。,一,二,三,三、如何使用隔离法与整体法求解动力学问题,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题1】 一滑雪场示意图如图所示,其中AC是长l=8 m、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点前后的速度大小不变,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,(g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=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? 点拨:人沿斜坡做匀加速运动,在水平面上人做匀减速运动,由牛顿第二定律求出加速度,再根据运动学公式求出下滑时间和运动的距

6、离。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:(1)人在斜坡上下滑时,受力如图所示。设人沿斜坡下滑的加速度为a。沿斜坡方向,由牛顿第二定律得 mgsin -Ff=ma Ff=FN 垂直于斜坡方向有 FN-mgcos =0 由匀变速运动规律得 联立以上各式得 a=gsin -gcos =4 m/s2 t=2 s,类型一,类型二,类型三,类型四,(2)人在水平面上滑行时,水平方向只受到地面的摩擦力的作用。设在水平面上人减速运动的加速度为a,由牛顿第二定律得mg=ma 设人到达C处的速度为v,则由匀变速运动规律得 下滑过程:v2=2al 水平面上:0-v2=-2ax 联立以上各式解得x=12.8 m

7、答案:(1)2 s(2)12.8 m 题后反思求解此类问题的思路是根据物体的受力情况,由牛顿第二定律求出物体运动的加速度,然后根据运动学公式求物体运动的时间、位移、速度等。,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题2】 某航空公司的一架客机在正常航线上做水平飞行时,突然受到强大的垂直气流的作用,使飞机在 10 s 内下降高度为 1 800 m,造成众多乘客和机组人员的人身伤害。如果只研究在竖直方向上的运动,且假设这一运动是匀变速直线运动。 (1)求飞机在竖直方向上产生的加速度为多大? (2)试估算质量为65 kg的乘客所系安全带必须提供多大拉力才能使乘客不脱离座椅(g取10 m/s2)。 点拨:

8、飞机在竖直方向做匀加速运动,由位移公式可以求得飞机的加速度。乘客受到重力和安全带的拉力两个力的作用,根据牛顿第二定律可求得安全带提供的拉力。,类型一,类型二,类型三,类型四,(2)设安全带提供的拉力为F,由牛顿第二定律得 F+mg=ma 得F=m(a-g)=1 690 N 答案:(1)36 m/s2(2)1 690 N 题后反思求解此类问题的思路是:根据物体的运动情况,利用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力,从而求得未知的力,或与力相关的量。,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题3】 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉

9、住,如图所示。设运动员的质量为65 kg,吊椅的质量为15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度g取10 m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a=1 m/s2上升时,试求: (1)运动员竖直向下拉绳的力; (2)运动员对吊椅的压力。,点拨:先将运动员和座椅作为一个整体,根据牛顿第二定律可求得运动员对绳子的拉力;然后再隔离运动员进行分析,可以求得运动员对吊椅的压力。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:(1)设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示,则有 2F-(m人+m椅)g=(m人+m椅)a 解得

10、F=440 N 由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力 F=440 N。 (2)设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析如图所示,则有 F+FN-m人g=m人a,FN=275 N 由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力也为275 N。 答案:(1)440 N(2)275 N,类型一,类型二,类型三,类型四,题后反思两个或两个以上的物体在力的作用下共同加速运动,称为连接体。连接体问题一般涉及系统内部的相互作用力,一般方法是先对整个物体应用牛顿第二定律确定共同加速度,再对某一部分应用牛顿第二定律确定作用力。但两物体的加速度不同时,一般采用隔离法来研究。,类型一,类型二,类型三,类型四,【例题4】 如图所示,有一光滑斜面倾角为,放在水平面上,用固定的竖直挡板A与斜面夹住一个光滑球,球质量为m。若要使球对竖直挡板无压力,球连同斜面应一起() A.水平向右加速,加速度a=gtan B.水平向左加速,加速度a=gtan C.水平向右减速,加速度a=gsin D.水平向左减速,加速度a=gsin 点拨:分析出当球对竖直挡板无压力时小球的受力,然后根据牛顿第二定律列方程求解。,类型一,类型二,类型三,类型四,解析:球对竖直挡板无压力时,受力如图所示,重力mg和斜面支持力FN的合力方向水平向左。F=mgt