高中物理 4-6《用牛頓運動定律解決問題（一）》課件 新人教版必修1

1、4.6 用牛頓運動定律解決問題(一),一、牛頓第二定律,1、內容：物體的加速度跟所受合力成正比,跟物體質量成反比; 加速度方向跟合力方向相同。,復習：,2、公式: F=ma,注意：（1）同時性 （2）同向性,二、運動學公式,速度公式 ：v = vo+at,位移公式：x= vot +at2 /2,導出公式：vt 2－ vo 2 =2ax,例1.一個靜止在水平面上的物體，質量是2kg，在6.

2、4N的水平拉力作用下沿水平面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力為4.2N。求物體4s末的速度和4s內發(fā)生的位移。,問題：,1.物體的受力情況如何？,受力分析如圖示：,,,,,G,F,N,f,2.物體所受的合力如何？,豎直方向：,合力為零，加速度為零。,水平方向：,大小：F合=F－f；方向與拉力F方向相同,3.物體的運動情況中已知哪些量？要求末速度和位移，還差什么量？,已知初速度VO和時間t，要求末速度Vt和位移Ｘ,還差加速度a。,4

3、.如何求加速度？,借助于牛頓第二定律F合=ma，利用合力來求加速度。,5.本題的解題思路如何？,先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，最后用運動學公式求解。,例1.一個靜止在水平地面上的物體,質量是2Kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動。物體與地面間的摩擦力是4.2N。求物體在4s末的速度和4s內發(fā)生的位移。,思考:如果物體與地面的動摩擦因數為0.2， 其他條件不變。其結果如何？,一、 從受力確定運動情況,已

4、知物體受力情況確定運動情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。 處理這類問題的基本思路是：先分析物體受力情況求合力，據牛頓第二定律求加速度，再用運動學公式求所求量(運動學量)。,,,練習：一木箱質量為m，與水平地面間的動摩擦因數為μ，現用斜向右下方與水平方向成θ角的力F推木箱，求經過t秒時木箱的速度。,水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma豎直方向：N=G+F2

5、=G+Fsin f=µN Vt=V0+at,建立直角坐標系,X,Y,X方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=µN Vt=V0+at,思路：已知運動情況求受力。應先求出加速度a，再利用牛頓第二定律F

6、合=ma求滑雪人受到的阻力。,解：第一步求a因為V0=2m/s，s=60m，t=5s據公式求得a = 4m/s2,例2.一個滑雪的人，質量m = 75Kg，以v0 = 2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角θ= 30o，在 t = 5s的時間內滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。,第二步求F合、阻力要對人進行受力分析畫受力圖，,第二步求F合、阻力要對人進行受力分析畫受力圖,所以：F合=ma

7、=300Nx軸方向：F合=G1－f y軸方向：F1－G2=0滑雪人所受的阻力 f=G1－ F合 =mgsinθ－ F合 =67.5N,解： 根據運動學公式：x＝v0t＋ at2 得： 代入已知量得：a＝4m/s2 對人進行受力分析，建立坐標系， 根據牛頓第二定律F＝ma，得：

8、 mgsinθ－F阻＝ma 即：F阻＝mgsinθ－ma 代入數值得：F阻＝67.5N即：滑雪人受到的阻力是67.5N。,二、從運動情況確定受力,已知物體運動情況確定受力情況，指的是在運動情況（知道三個運動學量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關物理量（如動摩擦因數等）。 處理這類問題的基本思路是：先分析物體的運動情況，據運動學公式求加速度，再在分析物體受力情

9、況的基礎上，用牛頓第二定律列方程求所求量(力)。,上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板與雪面間動摩擦因數多大?,,如果坡長只有60m，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上還能滑多遠？,如果下坡后立即滑上一個300的斜坡 。請問滑雪者最高能上升多高？,更上一層：,一、 從受力確定運動情況,二、從運動情況確定受力,動力學的兩類基本問題,加速度a是聯系力和運動的橋梁,牛頓第二定律公式(F=ma)和運動學公式(勻變速直線運動公式v=v0+at, x

10、=v0t+at2/2, v2－v02=2ax等)中，均包含有一個共同的物理量——加速度a。 由物體的受力情況，用牛頓第二定律可求加速度，再由運動學公式便可確定物體的運動狀態(tài)及其變化；反過來，由物體的運動狀態(tài)及其變化，用運動學公式可求加速度，再由牛頓第二定律便可確定物體的受力情況。 可見，無論是哪種情況，加速度始終是聯系力和運動的橋梁。求加速度是解決有關力和運動問題的基本思路，正確的受力分析和運

11、動過程分析則是解決問題的關鍵。,1.基本思路:加速度a是聯系力和運動的橋梁,,所求量,,所求量,動力學問題的求解,2.解題步驟：,(1)確定研究對象；(2)分析受力情況和運動情況， 畫示意圖(受力和運動過程)；(3)用牛頓第二定律或運動學公式 求加速度； (4)用運動學公式或牛頓第二定律 求所求量。,動力學問題的求解,【練習1】質量為40kg的物體靜止在水平面上, 當在400N的水平拉力作用下由靜止開始經過16m時,

12、速度為16 m/s, 求物體受到的阻力是多少?,【答案】80N,,【練習2】用彈簧秤拉著一個物體在水平面上做勻速運動, 彈簧秤的示數是0.40N. 然后用彈簧秤拉著這個物體在水平面上做勻變速運動, 測得加速度是0.85 m/s2, 彈簧秤的示數是2.10N。這個物體的質量是多大?,【答案】m=2 kg,【練習3】一個木箱沿著一個粗糙的斜面勻加速下滑， 初速度是零，經過5.0 s的時間, 滑下的路程是10m, 斜面的夾角是300，求木箱和

13、粗糙斜面間的動摩擦因數。(g取10 m/s2),【答案】μ=0.48,練習：,蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目，一個質量為60kg的運動員，從離水平網面3.2ｍ高處自由下落，著網后沿豎直方向蹦回到離水平網面5.0ｍ高處。已知運動員與網接觸的時間為1.2ｓ，若把在這段時間內網對運動員的作用力當作恒力處理，求此力的大小（g取10m/s2）。F = 1.5×103N,質量為20kg的物體若用20

14、N的水平力牽引它，剛好能在水平面上勻速前進。求：（1）若改用50N拉力沿與水平方向成37°的夾角向斜上方拉它，使物體由靜止出發(fā)在水平面上前進2.3m時，它的速度多大？（2）在前進2.3m時撤去拉力，又經過3s鐘，物體的速度多大？（3）物體總共通過多大位移？（g取10m/s2）（1）2.3m／s （2）0 （3）4.95m,練習：,解題過程,例2.一個滑雪的人，質量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡勻