第四章 6.pptx

6用牛顿运动定律解决问题(一),第四章牛顿运动定律,学习目标1.运用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题.2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法.,内容索引,自主预习预习新知 夯实基础,重点探究启迪思维 探究重点,达标检测检测评价 达标过关,自主预习,一、牛顿第二定律的作用牛顿第二定律揭示了运动和力的关系：加速度的大小与物体 的大小成正比，与物体的 成反比；加速度的方向与物体 的方向相同.二、两类基本问题1.根据受力情况确定运动情况如果已知物体的受力情况，则可由牛顿第二定律求出物体的，再根据运动学规律就可以确定物体的 情况.2.根据运动情况确定受力情况如果已知物体的运动情况，则可根据运动学公式求出物体的，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的.,所受合力,质量,受到的合力,加速度,运动,加速度,力,即学即用 判断下列说法的正误.(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向.()(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向.()(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的.()(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的.(),答案,重点探究,导学探究一辆汽车在高速公路上正以108 km/h的速度向前行驶，司机看到前方有紧急情况而刹车，已知刹车时汽车所受制动力为车重的0.5 倍.则汽车刹车时的加速度是多大？汽车刹车后行驶多远距离才能停下？汽车的刹车时间是多少？(取g10 m/s2),一、从受力确定运动情况,答案,知识深化1.由受力情况确定运动情况的解题步骤：(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图.(2)根据力的合成与分解，求合力(包括大小和方向).(3)根据牛顿第二定律列方程，求加速度.(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量任意时刻的位移和速度，以及运动时间等.,2.注意问题：(1)若物体受互成角度的两个力作用，可用平行四边形定则求合力；若物体受三个或三个以上力的作用，常用正交分解法求合力；(2)用正交分解法求合力时，通常以加速度a的方向为x轴正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各力分解在x轴和y轴上，根据力的独立作用原理，两个方向上的合力分别产生各自的加速度，解方程组Fxma，Fy0.,答案见解析图1.3 m/s2，方向水平向右,例1如图1所示，质量m2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F8 N、与水平方向成37角斜向上的拉力，已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.求：,答案,解析,图1,(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；,解析对物体受力分析如图.,由牛顿第二定律可得：Fcos FfmaFsin FNmgFfFN解得：a1.3 m/s2，方向水平向右,答案6.5 m/s,(2)物体在拉力作用下5 s末的速度大小；,答案,解析,(3)物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小.,解析vat1.35 m/s6.5 m/s,答案16.25 m,已知受力情况确定运动情况的解题流程,答案2 m/s2,(1)刷子沿天花板向上的加速度大小；,针对训练1如图2所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成37角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F10 N，刷子的质量为m0.5 kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数0.5，天花板长为L4 m，sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2.试求：,图2,答案,解析,解析以刷子为研究对象，受力分析如图所示,设杆对刷子的作用力为F，滑动摩擦力为Ff，天花板对刷子的弹力为FN，刷子所受重力为mg，由牛顿第二定律得(Fmg)sin 37(Fmg)cos 37ma代入数据解得a2 m/s2.,答案2 s,解析由运动学公式得L代入数据解得t2 s.,(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间.,答案,解析,由运动情况确定受力情况的解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图.(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度.(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力.(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力.,二、从运动情况确定受力,例2一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m2103 kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：(1)关闭发动机时汽车的速度大小；,答案,解析,答案4 m/s,(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；,答案,解析,答案4103 N,由牛顿第二定律有Ffma2解得Ff4103 N,(3)汽车牵引力的大小.,答案,解析,答案6103 N,解析设开始加速过程中汽车的加速度为a1,由牛顿第二定律有：FFfma1解得FFfma16103 N,由运动情况确定受力应注意的两点问题1.由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆.2.题目中所求的力可能是合力，也可能是某一特定的力，均要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求分力.,A.42 NB.6 NC.21 ND.36 N,针对训练2如图3所示，质量为m3 kg的木块放在倾角为30的足够长的固定斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑.若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t2 s时间木块沿斜面上升4 m的距离，则推力F的大小为(g取10 m/s2),图3,答案,解析,解析因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知：mgsin mgcos，所以tan；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x at2得a2 m/s2，由牛顿第二定律得：Fmgsin mgcos ma，得F36 N，D正确.,1.当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程.联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系、时间关系等.2.注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度.,三、多过程问题分析,例3如图4所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L8 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点时速度大小不变，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.(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；,答案,解析,答案2 s,图4,解析人在斜坡上下滑时，对人受力分析如图所示.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 FfmaFfFN垂直于斜坡方向有FNmgcos 0联立以上各式得agsin gcos 4 m/s2由匀变速直线运动规律得L解得：t2 s,设在水平面上人减速运动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得mgma设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得人在斜坡上下滑的过程：v22aL人在水平面上滑行时：0v22ax联立解得x12.8 m,(2)人在离C点多远处停下？,答案,解析,答案12.8 m,解析人在水平面上滑行时，水平方向只受到水平面的摩擦力作用.,多过程问题的分析方法1.分析每个过程的受力情况和运动情况，根据每个过程的受力特点和运动特点确定解题方法(正交分解法或合成法)及选取合适的运动学公式.2.注意前后过程物理量之间的关系：时间关系、位移关系及速度关系.,达标检测,1.(从运动情况确定受力)某气枪子弹的出口速度达100 m/s，若气枪的枪膛长0.5 m，子弹的质量为20 g，若把子弹在枪膛内的运动看做匀变速直线运动，则高压气体对子弹的平均作用力为 A.1102 N B.2102 N C.2105 N D.2104 N,1,2,3,答案,解析,从而得高压气体对子弹的平均作用力Fma201031104 N2102 N.,2.(从受力确定运动情况)如图5所示，某高速列车最大运行速度可达270 km/h，机车持续牵引力为1.57105 N.设列车总质量为100 t，列车所受阻力为所受重力的0.1倍，如果列车在该持续牵引力牵引下做匀加速直线运动，那么列车从开始启动到达到最大运行速度共需要多长时间？(g取10 m/s2),1,2,3,答案,解析,图5,答案131.58 s,1,2,3,解析已知列车总质量m100 t1.0105 kg，列车最大运行速度v270 km/h75 m/s，列车所受阻力Ff0.1mg1.0105 N.由牛顿第二定律得FFfma，,又由运动学公式vv0at，可得列车从开始启动到达到最大运行速度需要的时间为,3.(多过程问题分析)总质量为m75 kg的滑雪者以初速度v08 m/s沿倾角为37的斜面向上自由滑行，已知雪橇与斜面间的动摩擦因数0.25，假设斜面足够长.sin 370.6，g取10 m/s2，不计空气阻力.试求：(1)滑雪者沿斜面上滑的最大距离；,1,2,3,答案,解析,答案4 m,解析上滑过程中，对滑雪者进行受力分析，如图甲所示，滑雪者受重力mg、支持力FN、摩擦力Ff作用，设滑雪者的加速度大小为a1.根据牛顿第二定律有：mgsin Ffma1，a1方向沿斜面向下.在垂直于斜面方向有：FNmgcos 又摩擦力FfFN由以上各式解得：a1g(sin cos)8 m/s2滑雪者沿斜面向上做匀减速直线运动，速度减为零时的位移x 4 m，即滑雪者沿斜面上滑的最大距离为4 m.,1,2,3,(2)若滑雪者滑行至最高点后掉转方向向下自由滑行，求他滑到起点时的速度大小.,1,2,3,答案,解析,解析滑雪者沿斜面下滑时，对其受力分析如图乙所示.滑雪者受到重力mg、支持力FN及沿斜面向上的摩擦力Ff，设加速度大小为a2.根据牛顿第二定律有：mgsin Ffma2，a2方向沿斜面向下.在垂直于斜面方向有：FNmgcos 又摩擦力FfFN由以上各式解得：a2g(sin cos)4 m/s2滑雪者沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动，滑到出发点时的位移大小为4 m，速度大小为,1,2,3,本课结束,更多精彩内容请登录：,