4.6用牛顿运动定律解决问题（1）.pptx

1、 一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 1、内容：、内容：物体的加速度跟所受合力物体的加速度跟所受合力 成正比成正比,跟物体质量成反比跟物体质量成反比; 加速度方加速度方 向跟合力方向相同。向跟合力方向相同。 复习：复习： 2、公式、公式: F=ma 注意：注意：（1）同时性）同时性 （2）同向性）同向性 我们学习了牛顿的三大运动定律，（应用牛顿定律分 析物体受力与物体运动状态的关系）并且应用牛顿定 律解决了一些问题，此间同学们有没有发现应用牛顿 定律解决问题的一般方法呢？这节课我们就通过两个 练习来探究应用牛顿定律解决问题的一般方法。 引入：引入： 二、运动学公式二、运动学公式 速度公式速度公式

2、 ：v = vo+at 位移公式：位移公式：x= vot +at2 /2 导出公式：导出公式：vt 2 vo 2 =2ax 例例1.一个静止在水平面上的物体，质量是一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在，在 6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平的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地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体。求物体4s末的速度和末的速度和4s内内 发生的位移。发生的位移。 问题：问题： 1.物体的受力情况如何？物体的受力情况如何？ 受力分析如图示：受力分析如图示： G F N f 2.物体所受的合力如何？物体所受的合力如何？ 竖直方向：

3、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合 合=F f；方向与拉力；方向与拉力F方向相同方向相同 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？ 已知初速度已知初速度VO和时间和时间t，要，要 求末速度求末速度Vt和位移和位移,还差还差 加速度加速度a。 =O t=4s t =? =? 解：物体受力如图 由图知：F合=Ff=ma a= 2 /1 . 1 2 2 . 44 . 6 sm m fF smatvvt/4 . 441 . 10 0 mattvs8 . 841

4、 . 1 2 1 2 1 22 0 4s末的速度末的速度 4s内的位移内的位移 G F N f O 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合 合=ma，利用合力来求加速度。 ，利用合力来求加速度。 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。 例例1.一个静止在水平地面上的物体一个静止在水平地面上的物体,质量是质量是2Kg, 在在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运的水平拉力作用下沿水平地面向右运 动。物体与地面间

5、的摩擦力是动。物体与地面间的摩擦力是4.2N。求物体。求物体 在在4s末的速度和末的速度和4s内发生的位移。内发生的位移。 思考思考:如果物体与地面的动摩擦因数为如果物体与地面的动摩擦因数为0.2， 其他条件不变。其结果如何？其他条件不变。其结果如何？ G F N f O 一、一、 从受力确定运动情况从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况，指的是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、位移等。运动状态或求出物体的速度、位移等。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体处理这类问题的基

6、本思路是：先分析物体 受力情况受力情况求合力求合力，据牛顿第二定律，据牛顿第二定律求加速度求加速度， 再用运动学公式再用运动学公式求所求量求所求量( (运动学量运动学量) )。 物体运物体运 动情况动情况 运动学运动学 公公 式式 加速度加速度 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 练习：练习：一木箱质量为一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦与水平地面间的动摩擦 因数为因数为，现用斜向右下方与水平方向成现用斜向右下方与水平方向成角的力角的力F 推木箱推木箱，求经过求经过t秒时木箱的速度秒时木箱的速度。 G F N f F1=FCos F2=FSin 建立直角坐标系建立直角

7、坐标系 X Y X方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma Y方向：N=G+F2=G+Fsin f= N Vt=V0+at 例例2.一个滑雪的人，质量一个滑雪的人，质量m=75kg，以，以v0=2m/s 的初速度沿山坡的初速度沿山坡匀加速匀加速滑滑下，山坡倾斜角下，山坡倾斜角=300， 在在t=5s的时间内滑下的路程的时间内滑下的路程s=60m，求滑雪人受，求滑雪人受 到的到的阻力阻力（包括滑动摩擦力和空气阻力）（包括滑动摩擦力和空气阻力）. 300 G f N G” G 解题过程解题过程 G G” G f N 根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律： F合 合=ma， ， 结合物体的受力情况：

8、结合物体的受力情况： F合合=G-f 得：得： f=G-ma =mgsin -ma =67.5N 由运动学公式：由运动学公式：s=v0t+at2 得：得： a=2(s-v0t)/t2=4m/s2 1 2 二、从运动情况确定受力二、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，要求得出物体所受的力或者相关物理量下，要求得出物体所受的力或者相关物理量 （如动摩擦因数等）。（如动摩擦因数等）。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体处理这类问题的基本思路是：先分析物体

9、的运动情况，据运动学公式的运动情况，据运动学公式求加速度求加速度，再在分，再在分 析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列 方程方程求所求量求所求量( (力力) )。 物体运物体运 动情况动情况 运动学运动学 公公 式式 加速度加速度 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 上题中如果忽略空气阻力作用，上题中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求滑雪板与雪面间动摩擦因数多大? 如果坡长只有如果坡长只有60m，下端是水平雪，下端是水平雪 面，滑雪者在水平面上还能滑多远？面，滑雪者在水平面上还能滑多远？ 如果下坡后立即滑

10、上一个如果下坡后立即滑上一个300的斜的斜 坡坡 。请问滑雪者最高能上升多高？。请问滑雪者最高能上升多高？ 更上一层更上一层： 加速度加速度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)和运动学公式和运动学公式(匀变速匀变速 直线运动公式直线运动公式v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2v02=2ax等等)中中， 均包含有一个共同的物理量均包含有一个共同的物理量加速度加速度a。 由物体的受力情况由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速用牛顿第二定律可求加速 度度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其

11、 变化；反过来变化；反过来，由物体的运动状态及其变化由物体的运动状态及其变化，用运用运 动学公式可求加速度动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定再由牛顿第二定律便可确定 物体的受力情况物体的受力情况。 可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和 运动的桥梁。运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的求加速度是解决有关力和运动问题的 基本思路，基本思路，正确的正确的受力分析受力分析和和运动过程分析运动过程分析则是解则是解 决问题的决问题的关键。关键。 物物 体体 受受 力力 分分 析析 加速度加速度 a 从受力确定运动从受力确定运动 从运动确定受

12、力从运动确定受力 1.基本思路基本思路:加速度加速度a是联系力和运动的桥梁是联系力和运动的桥梁 所求量所求量 所求量所求量 物物 体体 运运 动动 分分 析析 运动学运动学 公公 式式 牛顿牛顿 第二第二 定律定律 2.解题步骤：解题步骤： (1)确定确定研究研究对象对象； (2)分析受力分析受力情况情况和运动和运动情况情况，画示意画示意 图图(受力和运动过程受力和运动过程)； (3)用牛顿第二定律或运动学公式用牛顿第二定律或运动学公式,求加求加 速度速度； (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,求所求所 求量求量。 【练习练习1】质量为质量为40kg的物体静止在水的物体

13、静止在水 平面上平面上, 当在当在400N的水平拉力作用下由的水平拉力作用下由 静止开始经过静止开始经过16m时时, 速度为速度为16 m/s, 求求 物体受到的阻力是多少物体受到的阻力是多少? F 【答案答案】80N 【练习练习2】用弹簧秤拉着一个物体在水平面用弹簧秤拉着一个物体在水平面 上做匀速运动上做匀速运动, 弹簧秤的示数是弹簧秤的示数是0.40N. 然后然后 用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变 速运动速运动, 测得加速度是测得加速度是0.85 m/s2, 弹簧秤的弹簧秤的 示数是示数是2.10N。这个物体的质量是多大这个物体的质量是多大? 【答案

14、答案】m=2 kg 【练习练习3】一个木箱沿着一个粗糙的斜面一个木箱沿着一个粗糙的斜面 匀加速下滑，匀加速下滑， 初速度是零，经过初速度是零，经过5.0 s的时的时 间间, 滑下的路程是滑下的路程是10m, 斜面的夹角是斜面的夹角是300， 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取取 10 m/s2) 【答案答案】=0.48 【练习练习4】 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性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网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动 项目，一个质量为项目，一个质量为60kg的运动员，从离水的运动员，从离水 平网面平网面3.2高

15、处自由下落，着网后沿竖直高处自由下落，着网后沿竖直 方向蹦回到离水平网面方向蹦回到离水平网面5.0高处。已知运高处。已知运 动员与网接触的时间为动员与网接触的时间为1.2，若把在这段，若把在这段 时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，时间内网对运动员的作用力当作恒力处理， 求此力的大小（求此力的大小（g取取10m/s2）。）。 【答案答案】 F = 1.5103N 【练习练习5】质量为质量为20kg的物体若用的物体若用20N的水平力牵的水平力牵 引它引它，刚好能在水平面上匀速前进刚好能在水平面上匀速前进。求：求： （1）若改用若改用50N拉力沿与水平方向成拉力沿与水平方向成37的夹角的夹角 向斜上方拉它向斜上方拉它，使物体由静止出发在水平面上前使物体由静止出发在水平面上前 进进2.3m时时，它的速度多大它的速度多大？ （2）在前进在前进2.3m时撤去拉力时撤去拉力，又经过又经过3s钟钟，物体物体 的速度多大的速度多大？ （3）物体总共通过多大位移物体总共通过多大位移？（g取取10m/s2） 【答案答案】（1）2.3ms （2）0 （3）4.95m 课后作业 课本87页问题与练习