4.3牛顿第二定律应用.ppt

1、高 一 物 理 和平街一中 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 高 一 物 理 和平街一中 复习：牛顿三定律 第一定律第一定律（定性阐述了力和运动的关系）（定性阐述了力和运动的关系） 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外 力迫使它改变这种状态 第二定律第二定律（阐明了力，加速度，质量三者的具体关系）（阐明了力，加速度，质量三者的具体关系） 物体的加速度跟物体所受的合力成正比，跟物体的质量 成反比，加速的方向与合力的方向相同。 公式：F ma 第三定律第三定律 （阐明了作用力和反作用力的关系）（阐明了作用力和反作用力的关系） 物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、 作用在

2、同一直线上。 高 一 物 理 和平街一中 核心：牛顿第二定律 F=ma # # 把物体的受力和物体的运动情况有机把物体的受力和物体的运动情况有机 地结合起来了地结合起来了 # # 因此它就成了联系力和运动的纽带因此它就成了联系力和运动的纽带 # # 综合运用牛顿定律就可以来解决一些生活综合运用牛顿定律就可以来解决一些生活 中的实际问题。中的实际问题。 力 运动 F Fmama 高 一 物 理 和平街一中 高 一 物 理 和平街一中 对火箭受力分析如图对火箭受力分析如图 G G F F 对火箭运动分析对火箭运动分析 上升加速阶段上升加速阶段 v0= 0，t = 5s，s1 = 200m 例题一：

3、火箭起飞重量约例题一：火箭起飞重量约480吨，要使火箭吨，要使火箭 在发射的前在发射的前5秒内火箭升高了约秒内火箭升高了约200m，求，求 发射时火箭的平均推力的大小。（火箭质发射时火箭的平均推力的大小。（火箭质 量变化不计）量变化不计） 高 一 物 理 和平街一中 解：解： 上升加速阶段上升加速阶段 v0= 0，t = 5s，s1 = 200m 解得解得 a a = 16m/s2 根据运动学公式根据运动学公式 2 at 2 1 s 例题一：火箭起飞重量约例题一：火箭起飞重量约480吨，要使火箭吨，要使火箭 在发射的前在发射的前5秒内火箭升高了约秒内火箭升高了约200m，求，求 发射时火箭的平

4、均推力的大小。（火箭质发射时火箭的平均推力的大小。（火箭质 量变化不计）量变化不计） 高 一 物 理 和平街一中 F=ma+mg=48010316+4801039.8N =1.24107N 由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 F mg = ma 得推力大小得推力大小 对火箭受力分析如图对火箭受力分析如图 G G F F a a 高 一 物 理 和平街一中 质量为质量为100t的机车从停车场静止出发，的机车从停车场静止出发， 经经225m后，速度达到后，速度达到54km/h，已知机，已知机 车受到的阻力恒为车受到的阻力恒为1104N，求：机车受，求：机车受 到的牵引力的大小。到的牵引力的大小。 这

5、类问题的已知物理量和未知的物 理量有哪些共同点 ？ 火箭起飞重量约火箭起飞重量约480吨，要使火箭在发射的吨，要使火箭在发射的 前前5秒内火箭升高了约秒内火箭升高了约200m，求：发射时，求：发射时 火箭的平均推力的大小。火箭的平均推力的大小。 高 一 物 理 和平街一中 已知物体的运动情况，求解物体的受力情况已知物体的运动情况，求解物体的受力情况 解决该类问题的关键除了弄清楚题意 以外还要对研究对象进行哪些分析 ？ 受力分析 和和 运动情况的分析 高 一 物 理 和平街一中 对于已知物体的运动情况，求物体 的受力情况，一般思路为： 运动情况运动情况 （v v，s s，t t） a F F合

6、合 mama 受力分析受力分析 所求的力所求的力 运动学公式 力的合成或分解 正交分解 由此 纽带计算出F合， 再进一步 即：由研究对象的运动情况入手，求得它运动的加速度，由研究对象的运动情况入手，求得它运动的加速度， 然再利用牛顿第二定律去求合力，再通过受力分析，结合然再利用牛顿第二定律去求合力，再通过受力分析，结合 力的合成或分解，以及正交分解求出所需要求的力。力的合成或分解，以及正交分解求出所需要求的力。 想到牛顿 运动 定律 高 一 物 理 和平街一中 练习练习1 1、一个滑雪人，质量为m75kg，以 v0 2m/s的初速度沿山坡加速滑下，山坡倾 角为30，在t5s的时间内滑下的位移为

7、 s60m，求：滑雪人受到的阻力多大。 (g=10m/s2) 30 高 一 物 理 和平街一中 受力分析 物体一共受到重力G，弹力N，阻力（包括 摩擦力和空气阻力）f G N f 由于物体是沿着山 体方向即斜面方向 滑动，所以合力方 向为沿斜面向下， 将重力分解为垂直 于斜面向下的G1和 沿斜面向下的G2 G1 G2 v 30 x y 高 一 物 理 和平街一中 解：由运动学公式：sv0t0.5at2 得： 根据牛顿第二定律：F合ma，结合物 体的受力情况：F合G2f，得： fG2F合 mg sin30ma 75N 7510 sin3075 4 答：物体受到的阻力为75N。 s)/4(m5/

8、) 5260(2t / ) tvs ( 2a 22 0 高 一 物 理 和平街一中 对于已知物体的运动情况，求物体 的受力情况，一般思路为： 运动情况运动情况 （v v，s s，t t） a F F合 合 mama 受力分析受力分析 所求的力所求的力 运动学公式 力的合成或分解 正交分解 由此 纽带计算出F合， 再进一步 想到牛顿 运动 定律 有这样一类问题，肯定还有另外的一类问题 ？ 已知受力情况，要求确定物体的运动情况已知受力情况，要求确定物体的运动情况 求解思路应该如何呢 ？ 高 一 物 理 和平街一中 对于已知物体的受力情况，求物体的运 动情况，一般思路为： 研究对象研究对象 受力分析

9、受力分析 F F合 合 mama a 运动情况运动情况 （v v，s s，t t） 受力情况 力的合成或分 解、 正交分解 求出合力 运动学公式 由此 纽带计 算出 即：由研究对象的受力入手，求得它运动的加速度，然由研究对象的受力入手，求得它运动的加速度，然 后再利用运动学公式去求相关的运动物理量后再利用运动学公式去求相关的运动物理量 高 一 物 理 和平街一中 例题二：返回舱的质量约例题二：返回舱的质量约8吨，接近地面吨，接近地面 时打开降落伞后继续下落，最后以竖直向时打开降落伞后继续下落，最后以竖直向 下下10m/s的速度匀速下落，在距离地面约的速度匀速下落，在距离地面约 1.2m时启动时

10、启动5个反推力小火箭，每个火箭个反推力小火箭，每个火箭 的推力大约为的推力大约为8104N，试估算返回舱着，试估算返回舱着 地瞬间的速度大小。（地瞬间的速度大小。（g=10m/s2） 对火箭受力分析对火箭受力分析 G G F F a a v0 0 对火箭运动分析如图对火箭运动分析如图 高 一 物 理 和平街一中 根据运动学公式根据运动学公式 解：取竖直向上为正方向解：取竖直向上为正方向 减速阶段减速阶段，v0=10m/s，s=1.2m，a= -40m/s2 由牛顿第二定律，有由牛顿第二定律，有 F mg = ma 得得a= 40m/s2 得得 vt = 2m/s asvvt2 2 0 2 高

11、一 物 理 和平街一中 如果在例题二所描述的过程中，航天员受如果在例题二所描述的过程中，航天员受 到坐椅的支持力多大。（假设宇航员的质到坐椅的支持力多大。（假设宇航员的质 量为量为60kg） 分析：因为宇航员受到有重力和坐椅的分析：因为宇航员受到有重力和坐椅的 支持力，加速度和返回舱的加速度一样支持力，加速度和返回舱的加速度一样 都是都是40m/s40m/s2 2，因此宇航员受到的支持力，因此宇航员受到的支持力 F= mg+ma = 5mgF= mg+ma = 5mg 对航天员受力分析对航天员受力分析 G G F F a a v0 0 对航天员运动分析如图对航天员运动分析如图 高 一 物 理

12、和平街一中 高 一 物 理 和平街一中 练习练习2 2、一个静止在水平面上的物体， 质量是2kg，在10N的推力作用下沿 水平地面向右运动，物体与水平地 面间的滑动摩擦力是4N，求：物体 在4s末的速度和4s内的位移。 V 高 一 物 理 和平街一中 受力分析： 物体一共受到重力物体一共受到重力G G，弹力，弹力N N，摩擦力，摩擦力f f 和和 拉力拉力F F G G N N f F F 由于物体在竖直 方向上没有位移， 合力为零，因此 所受合力等于拉 力F F和f f 的合力 v 高 一 物 理 和平街一中 解题过程： 解：根据受力示意图及分析，列出合力的表 达式 F合Ff （104）N6

13、N 根据牛顿第二定律：F合ma，得 aF合/m=6/2=3（m/s2） 再由运动学规律：vtat， S =0.5at2 得 vt3x4=12（m/s） S=0.5x3x4224（m） 答：物体4s末的速度为12m/s 物体4s内的位移大小为24m 高 一 物 理 和平街一中 受力分析受力分析 合力F F合 合 加速度a 运动情况运动情况 （v v，s s，t t） F F合 合 mama 力的运算 运动学公式 第一类第一类 第二类第二类 课堂小结课堂小结 解题思路：解题思路： 两类问题：已知受力情况要求确定物体的运动情况；两类问题：已知受力情况要求确定物体的运动情况； 已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况。已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况。 高 一 物 理 和平街一中