牛顿运动定律的应用(经典课件).ppt

牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第三定律牛顿第三定律牛顿第三定律牛顿第三定律牛顿运动定律牛顿运动定律当物体当物体不受外不受外力或合外力为力或合外力为零零时总保持时总保持静静止止或或匀速直线匀速直线运动运动状态状态。物体的加速度物体的加速度与合力成正比，与合力成正比，与物体的质量与物体的质量成反比。成反比。F F合合合合 =ma=ma两个物体间的两个物体间的作用力和反作作用力和反作用力大小相等用力大小相等,方向相反方向相反,作用作用在同一直线上在同一直线上 F=F=F F 牛顿运动定律知识结构牛顿运动定律知识结构一、一、动力学的两力学的两类基本基本问题 1已知物体的受力情况，要求确定物体的已知物体的受力情况，要求确定物体的运运动情况情况 处理方法：已知物体的受力情况，可以求理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合外力，根据牛出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以第二定律可以求出物体的加速度，再利用物体的初始条求出物体的加速度，再利用物体的初始条件（初位置和初速度），根据运件（初位置和初速度），根据运动学公式学公式就可以求出物体的位移和速度也就是确就可以求出物体的位移和速度也就是确定了物体的运定了物体的运动情况情况 2已已知知物物体体的的运运动情情况况，要要求求推推断断物物体体的的受力情况受力情况 处理理方方法法：已已知知物物体体的的运运动情情况况，由由运运动学学公公式式求求出出加加速速度度，再再根根据据牛牛顿第第二二定定律律就就可可以以确确定定物物体体所所受受的的合合外外力力，由由此推断物体受力情况此推断物体受力情况 应用牛顿定律解题规律分析题目流程：应用牛顿定律解题规律分析题目流程：F合合=maavt=v0+atx=v0t+at2/2vt2-v02=2ax 物体受力情况物体受力情况加速度加速度牛顿第二定律牛顿第二定律运动学基本公式运动学基本公式物体运动情况物体运动情况核心：牛顿第二定律核心：牛顿第二定律 F=maF=ma#把物体的受力和物体的运动情况有机 地结合起来了#因此它就成了联系力和运动的纽带#综合运用牛顿定律就可以来解决一些生活综合运用牛顿定律就可以来解决一些生活 中的实际问题。中的实际问题。力运动F Fmama解解题题步步骤骤 一般步骤：一般步骤：（1）确定研究对象；）确定研究对象；（2）进行受力及状态分析；）进行受力及状态分析；（3）取正方向，求合力，列方程；）取正方向，求合力，列方程；（4）统一单位，解方程；）统一单位，解方程；（5）检验结果）检验结果分析：题目要求题目要求4s4s末的速度和末的速度和4s4s内的位移，物体内的位移，物体的初始状态是静止的，在力的作用下应当作匀加的初始状态是静止的，在力的作用下应当作匀加速直线运动，我们就要应用速直线运动，我们就要应用运动学的规律运动学的规律求解问求解问题题 例一例一：一个静止在水平面上的物体，质量是一个静止在水平面上的物体，质量是2kg2kg，在在10N10N的推力作用下沿水平地面的推力作用下沿水平地面向右运动向右运动，物体与，物体与水平地面间的滑动摩擦力是水平地面间的滑动摩擦力是4N4N，求物体在，求物体在4s4s末末的的速度和速度和4s4s内内的位移的位移。公式：公式：v vt tv v0 0at xat xv v0 0t t1/2at1/2at2 2因为因为v v0 00 0，所以，所以 v vt ta t xa t x1/2at1/2at2 2只要加速度只要加速度a a 知道了，问题将迎刃而解。知道了，问题将迎刃而解。问题的关键就是要找到加速度问题的关键就是要找到加速度 a a总结：总结：已知物体的受力情况，求物体的运动已知物体的受力情况，求物体的运动已知物体的受力情况，求物体的运动已知物体的受力情况，求物体的运动 通过刚才题目的分析和解答，对于通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体已知物体 的受力情况，求物体的运动情况的受力情况，求物体的运动情况，一般思路为：，一般思路为：研究对象受力分析F F合合mamaa运动情况（v，s，t）受力情况力的合成或分解、正交 分解求 出合力运动学公式由此纽带计算出即：由研究对象的受力入手，求得它运动的加速度，然 后再利用运动学公式去求相关的运动物理量例题二例题二：有一辆汽车质量为有一辆汽车质量为1吨，已知发动机正常工吨，已知发动机正常工作时的牵引力为作时的牵引力为800N，汽车行驶时的阻力为，汽车行驶时的阻力为300N，求汽车由静止开始运动求汽车由静止开始运动10秒内的位移？秒内的位移？分析：本题是一道已知力求运动的题目。思路：解解题的关的关键求出加速度求出加速度a加速度加速度a受力分析受力分析求合力求合力F合合物体的运动物体的运动牛顿第二定律牛顿第二定律运动公式运动公式加速度加速度a受力分析受力分析求合力求合力F合合物体的运动物体的运动牛顿第二定律牛顿第二定律运动公式运动公式解题思路解题思路：GF=800NNf=300N解：受力分析如右图所示F合合=F-f=800300=500Nm=1吨=1000kga=F合 m=500/1000=0.5 m/s2V0=0t=10s=1/2 0.5 102=25m2已已知知物物体体的的运运动情情况况，要要求求推推断断物物体体的的受力情况受力情况 处理理方方法法：已已知知物物体体的的运运动情情况况，由由运运动学学公公式式求求出出加加速速度度，再再根根据据牛牛顿第第二二定定律律就就可可以以确确定定物物体体所所受受的的合合外外力力，由由此推断物体受力情况此推断物体受力情况第二类问题：第二类问题：已知物体的运动情况求受力已知物体的运动情况求受力例三：一个滑雪人，质量为m75kg，以 v02m/s的初速度沿山坡加速滑下，山坡倾角为30，在t5s的时间内滑下的位移为x60m，求滑雪人受到的阻力。，求滑雪人受到的阻力。(g=10N/kg)(g=10N/kg)30分析：分析：本题要求滑雪人所受本题要求滑雪人所受的阻力，我们就必须清楚他的阻力，我们就必须清楚他的受力情况，因此先对他进的受力情况，因此先对他进行受力分析：行受力分析：受力分析受力分析 物体一共受到重力物体一共受到重力GG，弹力，弹力N N，阻力（包括摩擦力和空气，阻力（包括摩擦力和空气阻力）阻力）f fGNf由于物体是沿着山体方向即斜面方向滑动，所以合力方向为沿斜面向下，将重力分解为垂直于斜面向下的G1和沿斜面向下的G2G1G2v30 xy解题过程解题过程解：由运动学公式：sv0t0.5at2 得：a2（sv0t)/t2=2x(60-2x5)/52=4m/s 根据牛顿第二定律：F合ma，结合物 体的受力情况：F合G2f，得：fG2F合 mgsin30ma 7510 sin3075 4 75N答：物体受到的阻力为75N。总结：已知物体的运动情况，求物体的受力已知物体的运动情况，求物体的受力 通过刚才题目的分析和解答，对于通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体已知物体 的运动情况，求物体的受力情况的运动情况，求物体的受力情况，一般思路为：，一般思路为：运动情况（v，s，t）aF F合合mama受力分析所求的力 运动学公式力的合成或分解 正交分解由此纽带计算出F合，再进一步即：由研究对象的运动情况入手，求得它运动的加速度，然再利用牛顿第二定律去求合力，再通过受力分析，结合力的合成或分解，以及正交分解求出所需要求的力。想到牛 顿运动 定律例1.一个物体受到竖直向上的拉力,由静止开始向上运动.已知向上的拉力F为640N,物体在最初2S内的位移为6M,问物体的质量是多少?补补充：一个物体在斜面上运充：一个物体在斜面上运充：一个物体在斜面上运充：一个物体在斜面上运动动，已知斜面，已知斜面，已知斜面，已知斜面倾倾角角角角为为 求以下情况物体沿斜面的加速度：求以下情况物体沿斜面的加速度：求以下情况物体沿斜面的加速度：求以下情况物体沿斜面的加速度：(1)(1)若斜面光滑若斜面光滑若斜面光滑若斜面光滑;(2)(2)若斜面粗糙若斜面粗糙若斜面粗糙若斜面粗糙,动动摩擦因素摩擦因素摩擦因素摩擦因素为为 ,物体沿斜物体沿斜物体沿斜物体沿斜面下滑面下滑面下滑面下滑 (3)(3)若斜面粗糙若斜面粗糙若斜面粗糙若斜面粗糙,动动摩擦因素摩擦因素摩擦因素摩擦因素为为 ,物体沿斜物体沿斜物体沿斜物体沿斜面上滑面上滑面上滑面上滑跟踪练习跟踪练习1、一物体以初速度20m/s自倾角为37的斜面向上滑动，2.5秒后速度为零，求斜面与物体间的动摩擦因数。(g=10N/kg)(g=10N/kg)2、若它又滑下，最终到达斜面底端，又要、若它又滑下，最终到达斜面底端，又要用去多长时间？用去多长时间？(答案：答案：0.25)0.25)学以致用：学以致用：质量为质量为2K2K的物体从高处下落，经过某一位置时的物体从高处下落，经过某一位置时的速度是的速度是5 5/，再经，再经2 2测得的速度为测得的速度为23.423.4/，求空气的平均阻力。求空气的平均阻力。(g=10(g=10/2 2)物体的运动示意图如图所示：由对物体受力分析：由由 mg-F=ma 得得 F=mg-ma=1.6(N)3.质质量量为为m4 kg的的小小物物块块在在一一个个平平行行于于斜斜面面的的拉拉力力F40N的的作作用用下下，从从静静止止开开始始沿沿斜斜面面向向上上滑滑动动，如如图图8所所示示。已已知知斜斜面面的的倾倾角角37，物物块块与与斜斜面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.2，斜斜面面足足够够长长，力力F作作用用5s后后立立即即撤撤去去，求求：（1）前前5 s内内物物块块的的位位移移大大小小及及物物块块在在5 s末末的的速速率率；（2）撤去外力）撤去外力F后后4 s末物块的速度。末物块的速度。解解(1)分析受力情况画受力图分析受力情况画受力图GNfX建立直角坐标系建立直角坐标系YGYGX 解：(2)5s末撤去F，物块由于惯性仍向上滑行一定距离和一段时间。其受力如下：GNfVa建立直角坐标系建立直角坐标系XYGYGX请计算物块向上滑行的时间。（时间不足4S）则4S末，物块已经向下滑了。二、二、二、二、简单连简单连接体接体接体接体问题问题的的的的处处理方法理方法理方法理方法在在连连接接体体问问题题中中，如如果果不不要要求求知知道道各各个个运运动动物物体体之之间间的的相相互互作作用用力力，并并且且各各个个物物体体具具有有大大小小和和方方向向都都相相同同的的加加速速度度，就就可可以以把把它它们们看看成成一一个个整整体体（当当成成一一个个质质点点），分分析析受受到到的的外外力力和和运运动动情情况况，应应用用牛牛顿顿第第二二定定律求出加速度（或其他未知量）；律求出加速度（或其他未知量）；如果需知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从如果需知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来将内力转化为外力，分析物体的受力系统中隔离出来将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程，情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程，隔离法和整体法是互相依存，互相补充的，两种方法隔离法和整体法是互相依存，互相补充的，两种方法互相配合交替应用，常能更有效地解决有关连接体的互相配合交替应用，常能更有效地解决有关连接体的问题。问题。例：如图所示，光滑水平面上并排放置着A，B两个物体，A的质量是5Kg，B的是3Kg，用F=16N的水平外力推动这两个物体，使它们共同匀加速直线运动，求A，B间的弹力大小。9如图如图431所示，五快质量相同的木快并排放在光滑所示，五快质量相同的木快并排放在光滑的平面上，水平外力的平面上，水平外力F作用在第一快木块上，则第三快作用在第一快木块上，则第三快木块对第四快木块的作用力为木块对第四快木块的作用力为 ，第四快木块所受，第四快木块所受合力为合力为 图431 1 2 3 4 516（10分）如图所示，A、B两个物体间用最大张力为100N的轻绳相连，MA=4kg，MB=8kg，在拉力F的作用下向上加速运动，为使轻绳不被拉断，F的最大值是多少？（g取1 0m/s2）图图象象象象问题问题15（12分分）放放在在水水平平地地面面上上的的一一物物块块，受受到到方方向向不不变变的的水水平平推推力力F的的作作用用，力力F的的大大小小与与时时间间t的的关关系系和和物物块块速速度度v与与时时间间t的的关关系系如如图图所所示示.取取重重力力加加速速度度g=10 m/s2.试利用两图线求：试利用两图线求：（1）物块在运动过程中受到滑动摩擦力大小；）物块在运动过程中受到滑动摩擦力大小；（2）物块在）物块在36s的加速度大小；的加速度大小；（3）物块与地面间的动摩擦因数）物块与地面间的动摩擦因数.02 6t/sF/N936403 6t/sv/(ms-1)936（1）由）由v-t 图象可知，物块在图象可知，物块在69s内做匀速运动，内做匀速运动，由由F-t图象知，图象知，69s的推力的推力F3=4N故故Ff=F3=4N 解解:（2）由）由v-t 图象可知，图象可知，36s内做匀加速运动，内做匀加速运动，得得 a=2 m/s2 （3）在）在36s内，由牛顿第二定律有：内，由牛顿第二定律有：F2 Ff=ma 且且 Ff=N=mg 由以上各式求得：由以上各式求得：m=1kg =0.4 二、二、二、二、应应用牛用牛用牛用牛顿顿运运运运动动定律解定律解定律解定律解题题的一般步的一般步的一般步的一般步骤骤复习精要复习精要1、审题、明确题意，清楚物理过程；、审题、明确题意，清楚物理过程；2、选择研究对象，可以是一个物体，也可以是几个、选择研究对象，可以是一个物体，也可以是几个物体组成的物体组；物体组成的物体组；3、运用隔离法对研究对象进行受力分析，画出受力、运用隔离法对研究对象进行受力分析，画出受力的示意图；的示意图；4、建立坐标系，一般情况下可选择物体的初速度方、建立坐标系，一般情况下可选择物体的初速度方向或加速度方向为正方向。向或加速度方向为正方向。5、根据牛顿定律、运动学公式、题目给定的条件列、根据牛顿定律、运动学公式、题目给定的条件列方程；方程；6、解方程，对结果进行分析、检验或讨论。、解方程，对结果进行分析、检验或讨论。用牛顿运动定律解决传送带问题例：如图，传送带始终保持V=1m/s的速度水平向右移动，现将一质量为M=0.5kg的工件无初速度地放在传送带左端的A点，已知工件与传送带间的动摩擦系数为0.1，A,B两点间的距离L=2.5m,求物体由A运动到B所经历的时间。