新学年高中物理用牛顿运动定律解决问题(一)课件.ppt

*,*,第四章,牛顿运动定律,学案,6,用牛顿运动定律解决问题,(,一,),目标定位,1.,明确动力学的两类基本问题,.,2.,掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法,知识探究,自我检测,一、从受力确定运动情况,问题设计,知识探究,例,1,如图,1,所示，质量,m,2 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倍，现对物体施加,一个大小,F,8 N,、与水平方向成,37,角斜向上的拉力，已知,sin 37,，,cos 37,，,g,取,10 m/s,2,.,求：,(1),画出物体的受力图，并求出物体的加速度；,(2),物体在拉力作用下,5 s,末的速度大小；,(3),物体在拉力作用下,5 s,内通过的位移大小,图,1,解析,(1),对物体受力分析如图：,解得：,a,1.3 m/s,2,，方向水平向右,(2),v,at,1.35 m/s,6.5 m/s,答案,(1),见解析图,1.3 m/s,2,，方向水平向右,(2)6.5 m/s,(3)16.25 m,二、从运动情况确定受力,例,2,民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上若某型号的客机紧急出口离地面高度为,4.0 m,，构成斜面的气囊长度为,5.0 m,要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过,2.0 s(,g,取,10 m/s,2,),，则：,(1),乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？,解析,由题意可知，,h,4.0 m,，,L,5.0 m,，,t,2.0 s.,答案,2.5 m/s,2,(2),气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？,解析,在乘客下滑过程中，对乘客受力分析,如图所示，沿,x,轴方向有,mg,sin,F,f,ma,，,沿,y,轴方向有,F,N,mg,cos,0,，,又,F,f,F,N,，联立方程解得,答案,针对训练,1,质量为,0.1 kg,的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的,v,t,图象如图,2,所示弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的,.,设球受到的空气阻力大小恒为,F,f,，取,g,10 m/s,2,，求：,图,2,(1),弹性球受到的空气阻力,F,f,的大小；,解析,由,v,t,图象可知，弹性球下落过程的加速度为,根据牛顿第二定律，得,mg,F,f,ma,1,所以弹性球受到的空气阻力,F,f,mg,ma,1,10,8)N,0.2 N,答案,0.2 N,(2),弹性球第一次碰撞后反弹的高度,h,.,根据牛顿第二定律,mg,F,f,ma,2,，得弹性球上升过程的加速度为,答案,0.375 m,三、多过程问题分析,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,.,例,3,质量为,m,2 kg,的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数,，现在对物体施加如图,3,所示的力,F,，,F,10 N,，,37(sin 37,0.6),，经,t,1,10 s,后撤去力,F,，再经一段时间，物体又静止，,g,取,10 m/s,2,，则：,图,3,(1),说明物体在整个运动过程中经历的运动状态,.,解析,当力,F,作用时，物体做匀加速直线运动，撤去,F,时物体的速度达到最大值，撤去,F,后物体做匀减速直线运动,.,答案,见解析,(2),物体运动过程中最大速度是多少？,解析,撤去,F,前对物体受力分析如图，有：,F,sin,F,N1,mg,F,cos,F,f,ma,1,F,f,F,N1,v,a,1,t,1,，联立各式并代入数据解得,x,1,25 m,，,v,5 m/s,答案,5 m/s,(3),物体运动的总位移是多少？,解析,撤去,F,后对物体受力分析如图，有：,F,f,F,N2,ma,2,，,F,N2,mg,2,a,2,x,2,v,2,，代入数据得,x,2,2.5 m,物体运动的总位移：,x,x,1,x,2,得,x,27.5 m,答案,27.5 m,针对训练2冬奥会四金得主王濛于,年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛.,她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛,中表现抢眼.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，不计空气阻力，取g10 m/s2，sin 37，cos 37，求：,图,4,(1),人从斜坡顶端,A,滑至底端,C,所用的时间；,解析,人在斜坡上下滑时，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,mg,sin,F,f,ma,F,f,F,N,垂直于斜坡方向有,F,N,mg,cos,0,联立以上各式得,a,g,sin,g,cos,4 m/s,2,t,2 s,答案,2 s,(2),人在离,C,点多远处停下？,解析,人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用,.,设在水平面上人减速运动的加速度为,a,，由牛顿第二定律得,mg,ma,设人到达,C,处的速度为,v,，则由匀变速直线运动规律得,人在斜面上下滑的过程：,v,2,2,aL,人在水平面上滑行时：,0,v,2,2,a,x,联立以上各式解得,x,12.8 m,答案,12.8 m,一、从受力确定运动情况,Fsin FN1mg,0 m，构成斜面的气囊长度为5.,联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系等.,将重力mg沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解，据牛顿第二定律列方程：,解析人在斜坡上下滑时，受力分析如图所示.,(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小；,mgsin Ffma,(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小；,解析人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用.,人与接触面间的动摩擦因数均为，不计空气阻力，取g10 m/s2，sin 37，cos 37，求：,例1如图1所示，质量m2 kg的物体静止在,解析当力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F时物体的速度达到最大值，撤去F后物体做匀减速直线运动.,解析由题意可知，h4.,又因为FfFN,课堂要点小结,很多动力学问题，特别是多过程问题，是先分析合外力列牛顿第二定律方程，还是先分析运动情况列运动学方程，并没有严格的顺序要求，有时可以交叉进行,.,但不管是哪种情况，其解题的基本思路都可以概括为六个字：,“,对象、受力、运动,”,，即：,(1),明确研究对象；,(2),对物体进行受力分析，并进行力的运算，列牛顿第二定律方程；,(3),分析物体的运动情况和运动过程，列运动学方程；,(4),联立求解或定性讨论,.,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.,例1如图1所示，质量m2 kg的物体静止在,(从运动情况确定受力)一物体沿斜面向上以12 m/s的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的vt图象如图6所示，求斜面的倾角以及物体与斜面间的动摩擦因数.,(1)关闭发动机时汽车的速度大小；,上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图,又因为FfFN,(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？,解析由vt图象可知，弹性球下落过程的加速度为,(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；,解析人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用.,人在水平面上滑行时：0v22ax,例3质量为m2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数，现在对物体施加如图3所示的力F，F10 N，37(sin 370.,根据牛顿第二定律，得mgFfma1,Fcos Ffma1,3 m/s2，方向水平向右,一、从受力确定运动情况,例3质量为m2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数，现在对物体施加如图3所示的力F，F10 N，37(sin 370.,(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？,1.(,从受力确定运动情况,),一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角,30,，如图,5,所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数是，求,5 s,内滑下来的路程和,5 s,末速度的大小,(,运动员一直在山坡上运动,),.,1,2,3,自我检测,图,5,解析,以滑雪运动员为研究对象，受力情况,如图所示,.,研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，,处于平衡状态；沿山坡方向，做匀加速直线运动,.,将重力,mg,沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解，据牛顿第二定律列方程：,F,N,mg,cos,0,1,2,3,mg,sin,F,f,ma,又因为,F,f,F,N,由,可得：,a,g,(sin,cos,),1,2,3,答案,58.2 m,23.3 m/s,1,2,3,2,.,(,从运动情况确定受力,),一物体沿斜面向上以,12 m,/,s,的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的,v,t,图象如图,6,所示，求斜面的倾角,以及物体与斜面间的动摩擦因数,.(,g,取,10 m/s,2,),图,6,1,2,3,解析,由题图可知上滑过程的加速度大小为：,上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图,上滑过程,1,2,3,下滑过程,a,下,g,sin,g,cos,，,1,2,3,3,.,(,多过程问题,),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,m,2,10,3,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,4 m/s,1,2,3,(2),汽车运动过程中所受到的阻力大小；,解析,关闭发动机后汽车减速过程的加速度,由牛顿第二定律有,F,f,ma,2,解得,F,f,4,10,3,N,答案,4,10,3,N,1,2,3,(3),汽车牵引力的大小,.,解析,设开始加速过程中汽车的加速度为,a,1,由牛顿第二定律有：,F,F,f,ma,1,解得,F,F,f,ma,1,6,10,3,N,答案,6,10,3,N,