用牛顿运动定律解决问题(一)----优质获奖课件

第四章牛顿运动定律用牛顿运动定律解决问题(一)6匀变速直线运动公式202200221vvaxatvxatvvtt加速度a复习回顾牛顿运动定律牛顿第一定律：（惯性定律）牛顿第二定律：（F合=ma）牛顿第三定律：（作用力与反作用力）F合a应用牛顿运动定律解题有这样的题型第一类：已知受力情况，求解运动情况分析物体的受力情况vt=v0+atx=v0t+at2/2vt2-v02=2ax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做匀加速运动，物体与水平地面的滑动摩擦力是4.2N，求物体4s末的速度和4s内发生的位移.思考问题：1.物体的受力情况如何？2.物体所受的合力如何？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？4.如何求加速度？5.本题的解题思路如何？解：画物体受力图，如图所示。m/s4.4m/s41.1tavm8.8m41.1212122taxGFFNfFmFFmFaf合22m/s1.1m/s22.44.64s末的速度v和4s内发生的位移x为由牛顿第二定律可知物体的加速度为变式1：一只装有工件的木箱，原来是静止的，质量m=40kg，现以200N的斜向右上方的力F拉木箱，F的方向与水平面成θ＝37°，使木箱沿水平地面运动，木箱与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.2，求木箱在2s末的速度和位移。若2s末撤去推力，物体还能运动多长时间？37°F30°FGFfFN解：受力如图由牛顿第二定律得：FN＋Fsin37°＝G①Fcos37°－Ff＝ma1②又Ff＝μFN③由①②③得a1=2.6m/s22s末时的速度v＝a1t1＝5.2m/s2s内的位移x=＝5.2m21121ta撤去推力后受力如图由牛顿第二定律得μmg=ma2加速度大小a2=2m/s2继续运动时间t2＝v/a2＝2.6s注意力与加速度的对应性GFfFN变式2：一只装有工件的木箱，原来是静止的，质量m=40kg，现以200N的斜向右下方的力F拉木箱，F的方向与水平面成θ＝37°，使木箱沿水平地面运动，木箱与水平地面间的动摩擦因数μ＝0.2，求木箱在2s末的速度和位移。若2s末撤去推力，物体还能运动多长时间？37°F30°FGFfFN解：受力如图由牛顿第二定律得：FN＝G＋Fsin37°①Fcos37°－Ff＝ma1②又Ff＝μFN③由①②③得a1=1.4m/s22s末时的速度v＝a1t1＝2.8m/s2s内的位移x=＝2.8m21121ta撤去推力后受力如图由牛顿第二定律得μmg=ma2加速度大小a2=2m/s2继续运动时间t2＝v/a2＝1.4s注意力与加速度的对应性GFfFN例2.1992年8月14日，我国“长二捆”火箭在西昌卫星发射中心起飞时，总质量为4.6×105kg，起飞推力为6.0×106N，求起飞后5s末火箭上升的速度和距地面的高度。(不计空气阻力)分析：以火箭为研究对象，在不计空气阻力的情况下，火箭受到两个力的作用：竖直向上的推力F和竖直向下的重力G，如下图所示。解：根据牛顿第二定律F合=ma得FF合am/s16m/s52.3tavm40m52.3212122taxG.mGFmFa合223m/s.2556m/s106.48.9106.4100.6物体受力情况物体运动情况解决问题的思路：1、确定研究对象2、对研究对象进行正确的受力分析3、利用牛顿第二定律求出加速度4、利用运动学公式求出要求的物理量5、检验结果是否合理性F合a应用牛顿运动定律解题有这样的题型第二类：已知运动情况，求解受力情况确定物体的受力情况vt=v0+atx=v0t+at2/2vt2-v02=2ax例1.以15m/s的速度行驶的汽车，在关闭发动机后，经10s停了下来，汽车的质量是4.0×103kg，求汽车所受的阻力。0vXamgfFNF对汽车受力分析：有：FN=mgFf=ma即：NNFf33106)5.1(104其中负号表示力的方向与汽车前进的方向相反运动示意图如图所示则由：205.110150smtvvat解：汽车的运动过程是匀减速直线运动例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=30°，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）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。300解：根据运动学公式：x＝v0t＋1/2at2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＝75N即：滑雪人受到的阻力是75N。20)(2ttvxa变式1：一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡倾角θ=30o，在t=5s末速度达到v=22m/s，求滑雪人受到的阻力（包括滑动摩擦和空气阻力）。300解：由v＝v0+at得：代入已知量得：a＝4m/s2根据牛顿第二定律，得：mgsinθ－F阻＝ma代入数值得：F阻＝67.5N变式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，山坡倾角θ=30o，在x=60m的路程内速度达到v=20m/s，求滑雪人受到的阻力（包括滑动摩擦和空气阻力）300解：由v2-v02=2ax得：代入已知量得：a＝3.3m/s2根据牛顿第二定律，得：mgsinθ－F阻＝ma代入数值得：F阻＝127.5N问题1：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?问题2：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？问题3：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？更上一层答案：a=gsinθ-μgcosθ解得μ＝0.12答案：a=-μg解得x＝201.8m答案：a=gsinθ+μgcosθ解得h＝20m物体受力情况物体运动情况解决问题的思路：1、确定研究对象2、对研究对象进行正确的运动情况分析3、利用运动学公式4、利用牛顿第二定律进一步求解要求的物理量5、检验结果是否合理性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所求量所求量1.基本思路：加速度a是联系力和运动的桥梁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.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。加速度是连接“力”和“运动”的桥梁【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1：小球用一细线系于车厢顶部，相对静止地随车一起运动，已知线与竖直方向的夹角为θ，求车厢运动的加速度，试分析车厢的运动情况。θa=gtanθ方向向左，向左加速或向右减速练习2、质量为m的物体置于水平传带上，试分析下列情况中，物体所受摩擦力情况：（1）物体与传送带一起向右匀速运动_________________（2）物体与传送带一起以加速度a向右加速__________________（3）物体与传送带一起以加速度a向右减速_________________无摩擦力大小ma，方向向右大小ma，方向向左练习3、如图所示，水平放置的传送带以速度v＝2m/s向右运动，现将一小物体轻轻地放在传送带的A端，物体与传送带间的动摩擦因数为0.2，若A端与B端相距4m，求物体由A运动到B所需要的时间。受力及运动分析2.5sAB