物理：4.6《用牛顿运动定律解决问题(一)》课件(人教版必修1)

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：vt2－vo2=2ax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：GFNf2.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。ＶＯ=Ot=4sＶt=?Ｘ=?解：物体受力如图由图知：F合=F－f=maa=2/1.122.44.6smmfFsmatvvt/4.441.100mattvs8.841.121212204s末的速度4s内的位移GFNfO4.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。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？GFNfO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)。物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况练习：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+Fsinf=µNVt=V0+atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐标系XYX方向：F合=F1-f=Fcos-f=maY方向：N=G+F2=G+Fsinf=µNVt=V0+at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）。2021attVＸ)30oＮfGG1G2a第二步求F合、阻力要对人进行受力分析画受力图，)30oＮfGG1G2a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=300Nx轴方向：F合=G1－fy轴方向：F1－G2=0滑雪人所受的阻力f=G1－F合=mgsinθ－F合=67.5N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。12a＝2（x－v0t）t2二、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)。物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况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：一、从受力确定运动情况二、从运动情况确定受力物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况动力学的两类基本问题加速度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－v02=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。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。【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16m/s,求物体受到的阻力是多少?F【答案】80N【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0.85m/s2,弹簧秤的示数是2.10N。这个物体的质量是多大?【答案】m=2kg【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5.0s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10m/s2)【答案】μ=0.48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=1.5×103N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：解题过程NGFf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=8.8m1212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）.NGFf300GfNG”G’解题过程GG”G’fN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=67.5Nθ由运动学公式：s=v0t+—at2得：a=2(s-v0t)/t2=4m/s212