物理必修1人教版　4.6用牛顿运动定律解决问题(一).pptx

26 十二月 2020 2 一、牛顿第二定律 1、内容：物体的加速度跟所受合力 成正比,跟物体质量成反比; 加 速度方向跟合力方向相同。 复习： 2、公式: F=ma 注意：（1）同时性 （2）同向性26 十二月 2020 3 二、运动学公式 速度公式 ：v = vo+at位移公式：x= vot +at2 /2 导出公式：vt 2－ vo 2 =2ax26 十二月 2020 4 　例1.一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在 6.4N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4.2N。求物体4s末的速度和4s内 发生的位移。 问题： 1.物体的受力情况如何？ 受力分析如图示： G F N f 2.物体所受的合力如何？ 竖直方向：合力为零，加速度为零。 水平方向：大小：F合=F－f；方向与拉力F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， 还差什么量？ 已知初速度VO和时间t，要 求末速度Vt和位移Ｘ,还差 加速度a。 Ｖ Ｏ =O t=4s Ｖ t=? Ｘ=? 26 十二月 2020 5 解：物体受力如图 由图知：F合=F－f=ma a= 4s末的速度 4s内的位移 G F N f O 4.如何求加速度？ 借助于牛顿第二定律F合=ma，利用合力来求加速度。 5.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， 最后用运动学公式求解。26 十二月 2020 6 例1.一个静止在水平地面上的物体,质量是2Kg, 在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运 动。物体与地面间的摩擦力是4.2N。求物体 在4s末的速度和4s内发生的位移。 思考: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？ G F N f O26 十二月 2020 7 一、 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。 处理这类问题的基本思路是：先分 析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律 求加速度，再用运动学公式求所求量(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 aa 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况26 十二月 2020 8 练习：一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦 因数为μ，现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F 推木箱，求经过t秒时木箱的速度。 水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma 竖直方向：N=G+F2=G+Fsin f=µN Vt=V0+at G F N f F1=FCos F2=FSin G F N f F1=FCos F2=FSin 建立直角坐标系 X Y X方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma Y方向：N=G+F2=G+Fsin f=µN Vt=V0+at26 十二月 2020 9 思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度a， 再利用牛顿第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。 解：第一步求a 因为V0=2m/s，s=60m，t=5s 据公式 求得a = 4m/s2 例2.一个滑雪的人，质量m = 75Kg，以v0 = 2m/s的初速 度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ= 30o，在 t = 5s 的时间内滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻力 （包括摩擦和空气阻力）。 2 0 2 1 attVＸ +=26 十二月 2020 10 人 )30o Ｎ f G G1 G2 y x a 第二步求F合、阻力 要对人进行受力分析画受力图，26 十二月 2020 11 人 )30o Ｎ f G G1 G2 y x a 第二步求F合、阻力 要对人进行受力分析画受力图 所以：F合=ma=300N x轴方向：F合=G1－f y轴方向：F1－G2=0 滑雪人所受的阻力 f=G1－ F合 =mgsinθ－ F合 =67.5N26 十二月 2020 12 解： 根据运动学公式：x＝v0t＋ at2 得： 代入已知量得：a＝4m/s2 对人进行受力分析，建立坐标系， 根据牛顿第二定律F＝ma，得： mgsinθ－F阻＝ma 即：F阻＝mgsinθ－ma 代入数值得：F阻＝67.5N 即：滑雪人受到的阻力是67.5N。 1 2 a＝ 2（x－v0t） t226 十二月 2020 13 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 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 （如动摩擦因数等）。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体 的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分 析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列 方程求所求量(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 aa 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况26 十二月 2020 14 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? 如果坡长只有60m，下端是水平雪面， 滑雪者在水平面上还能滑多远？ 如果下坡后立即滑上一个300的斜坡 。 请问滑雪者最高能上升多高？ 更上一层：26 十二月 2020 15 一、 从受力确定运动情况 二、从运动情况确定受力 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 aa 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况 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 aa 牛顿第牛顿第 二定律二定律 物体受物体受 力情况力情况 动力学的两类基本问题26 十二月 2020 16 加速度a是联系力和运动的桥梁 牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速 直线运动公式v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2－v0 2=2ax等)中， 均包含有一个共同的物理量——加速度a。 由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速 度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其 变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运 动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定 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 运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的 基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解 决问题的关键。 26 十二月 2020 17 物 体 运 动 分 析 物 体 受 力 分 析 运动学 公 式 牛顿第 二定律 加速度 a 从受力确定运动 从运动确定受力 1.基本思路:加速度a是联系力和运动的桥梁 所求量 所求量26 十二月 2020 18 2.解题步骤： (1)确定研究对象； (2)分析受力情况和运动情况， 画示意图(受力和运动过程)； (3)用牛顿第二定律或运动学公式 求加速度； (4)用运动学公式或牛顿第二定律 求所求量。26 十二月 2020 19 【练习1】质量为40kg的物体静止在水 平面上, 当在400N的水平拉力作用下由 静止开始经过16m时, 速度为16 m/s, 求 物体受到的阻力是多少? F 【答案】80N26 十二月 2020 20 【练习2】用弹簧秤拉着一个物体在水平面 上做匀速运动, 弹簧秤的示数是0.40N. 然后 用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变 速运动, 测得加速度是0.85 m/s2, 弹簧秤的 示数是2.10N。这个物体的质量是多大? 【答案】m=2 kg26 十二月 2020 21 【练习3】一个木箱沿着一个粗糙的斜面 匀加速下滑， 初速度是零，经过5.0 s的时 间, 滑下的路程是10m, 斜面的夹角是300， 求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取 10 m/s2) 【答案】μ=0.4826 十二月 2020 22 练习： 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项目， 一个质量为60kg的运动员，从离水平网面 3.2ｍ高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦 回到离水平网面5.0ｍ高处。已知运动员与 网接触的时间为1.2ｓ，若把在这段时间内 网对运动员的作用力当作恒力处理，求此 力的大小（g取10m/s2）。 F = 1.5×103N26 十二月 2020 23 质量为20kg的物体若用20N的水平力牵引它， 刚好能在水平面上匀速前进。求： （1）若改用50N拉力沿与水平方向成37°的夹角 向斜上方拉它，使物体由静止出发在水平面上 前进2.3m时，它的速度多大？ （2）在前进2.3m时撤去拉力，又经过3s钟，物 体的速度多大？ （3）物体总共通过多大位移？（g取10m/s2） （1）2.3m／s （2）0 （3）4.95m 练习：26 十二月 2020 24 解题过程 N G F f 解:对物体,受力分析如图.建立 如图所示坐标系. 根据牛顿第二定律.得 F合=F- f=ma,得 a=(6.4-4.2)/2= 1.1m/ s2 由vt=at，得 vt =1.1×4m/s=4.4m/s 由s= —at2，得 s= —×1.1×42=8.8m 1 21 226 十二月 2020 25 例2.一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡倾斜角θ=300， 在t=5s的时间内滑下的路程s=60m，求滑雪人受 到的阻力（包括滑动摩擦力和空气阻力）. N G F f 300 G f N G” G’26 十二月 2020 26 解题过程 G G” G’ f N 根据牛顿第二定律： F合=ma， 结合物体的受力情况： F合=G’-f 得： f=G’-ma =mgsin -ma =67.5N θ 由运动学公式：s=v0t+—at2 得： a=2(s-v0t)/t2=4m/s2 1 2