牛顿第二定律的应用上课用省市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

第1页l l、科技工作者能准确地预测火箭变轨，、科技工作者能准确地预测火箭变轨，卫星着落点，他们靠是什么？卫星着落点，他们靠是什么？2 2、利用我们已经有知识是否也能研究类、利用我们已经有知识是否也能研究类似较为简单问题？似较为简单问题？牛顿第二定律（牛顿第二定律（F F合合=m a=m a）反应了力和运动关系反应了力和运动关系运动学公式运动学公式速度公式速度公式 ：v=vv=vo o+at+at位移公式位移公式 ：x=vx=vo ot+att+at2 2 导出公式导出公式 ：v vt t 2 2 v vo o 2 2=2ax=2ax第2页例例1.一个静止在水平面上物体，质量是一个静止在水平面上物体，质量是2kg2kg，在，在6.4N6.4N水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间滑动摩擦力为滑动摩擦力为4.2N4.2N。求物体。求物体4s4s末速度和末速度和4s4s内发生位移。内发生位移。问题：问题：1.1.物体受力情况怎样？物体受力情况怎样？受力分析如图示：受力分析如图示：2.2.物体所受协力怎样？物体所受协力怎样？竖直方向：竖直方向：协力为零，加速度为零。协力为零，加速度为零。水平方向：水平方向：大小：大小：F F合合=F=FF Ff f；方向与拉力；方向与拉力F F方向相同方向相同3.3.物体运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，物体运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？还差什么量？已知初速度已知初速度V VO O和时间和时间t t，要，要求末速度求末速度V Vt t和位移和位移,还差还差加速度加速度a a。=O t=4s t=?=?FfFGFN第3页解：解：物体受力如图物体受力如图由由牛顿第二定律牛顿第二定律：F FF Ff f=m=ma a a a=4s4s末速度末速度4s4s内位移内位移4.4.怎样求加速度？怎样求加速度？借助于牛顿第二定律借助于牛顿第二定律F F合合=ma=ma，利用协力来求加速度。，利用协力来求加速度。5.5.本题解题思绪怎样？本题解题思绪怎样？先受力分析求出协力，再用牛顿第二定律求出加速度，先受力分析求出协力，再用牛顿第二定律求出加速度，最终用运动学公式求解。最终用运动学公式求解。FfFGFN第4页变式变式.一个静止在水平地面上物体一个静止在水平地面上物体,质量是质量是2Kg,2Kg,在在6.4N6.4N水平拉力作用下沿水平地面向右运动。水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面物体与地面动摩擦因数为动摩擦因数为0.20.2。求物体在。求物体在4s4s末速度和末速度和4s4s内发生内发生位移。位移。FfFGFN第5页一、一、从受力确定运动情况从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况，指是在已知物体受力情况确定运动情况，指是在受力情况已知条件下，要求判断出物体运动状受力情况已知条件下，要求判断出物体运动状态或求出物体速度、位移等。态或求出物体速度、位移等。处理这类问题基本思绪是：先分析物体受处理这类问题基本思绪是：先分析物体受力情况力情况求协力求协力，据牛顿第二定律，据牛顿第二定律求加速度求加速度，再，再用运动学公式用运动学公式求所求量求所求量(运动学量运动学量)。物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况第6页解：木箱受力如图：将解：木箱受力如图：将F F正交分解，则：正交分解，则：练习：练习：一木箱质量为一木箱质量为=10Kg=10Kg，与水平地面间动摩擦，与水平地面间动摩擦因数为因数为=0.2=0.2，现用斜向右下方，现用斜向右下方=100N=100N力推木箱，使力推木箱，使木箱在水平面上做匀加速运动。木箱在水平面上做匀加速运动。与水平方向成与水平方向成=37=37O O角，求经过角，求经过=5=5秒时木箱速度。秒时木箱速度。F FN NmgmgF Ff fF FF F1 1F F2 2F F2 2=F sin=F sin F F1 1=F cos=F cos F Ff fF FN N 由由 得得 竖直方向：竖直方向：水平方向：水平方向：v at 代入数据可得：代入数据可得：v v m/sm/s第7页例题例题2 2一个滑雪人，质量一个滑雪人，质量m m75kg75kg，以，以v v0 02m/s2m/s初速度初速度沿山坡匀加速滑下，山坡倾角沿山坡匀加速滑下，山坡倾角3030，在在t t5s5s时间时间内滑下旅程内滑下旅程x x60m60m，求滑雪人受到阻力（包含摩擦和空，求滑雪人受到阻力（包含摩擦和空气阻力）。气阻力）。解：解：F F2 2F F1 1 mgmgF F阻阻F FN N F F1 1=mg=mgsinsin 依据牛顿第二定律依据牛顿第二定律:F:F1 1F F阻阻m am a 1 1 1 12 2 2 2由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1mama=mgmgsinsin-t t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）已知运动情况求已知运动情况求受力情况受力情况F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上滑雪人滑雪时受力如图，将滑雪人滑雪时受力如图，将G G分解得：分解得：代入数据可得：代入数据可得：F F阻阻67.5N67.5N本题属于那类力学问题？人共本题属于那类力学问题？人共受几个力作用？各力方向怎样受几个力作用？各力方向怎样？它们之中哪个力是待求量？它们之中哪个力是待求量？哪个力实际上是己知？待求力哪个力实际上是己知？待求力是谁？物体所受协力沿什么方是谁？物体所受协力沿什么方向？向？第8页解：解：滑雪人滑雪时受力如图，滑雪人滑雪时受力如图，将将G G分解得：分解得：F F2 2F F1 1 mgmgF F阻阻F FN NF F1 1=mgmgsinsin F F1 1F F阻阻m am a 1 1 1 12 2 2 2 由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1m am a=mgsinsin t t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上代入数据可得：代入数据可得：F F阻阻67.5N67.5N第9页二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 已知物体运动情况确定受力情况，指是在运动情况已知物体运动情况确定受力情况，指是在运动情况（知道三个运动学量）已知条件下，要求得出物体所受（知道三个运动学量）已知条件下，要求得出物体所受力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。处理这类问题基本思绪是：先分析物体运动情况，处理这类问题基本思绪是：先分析物体运动情况，据运动学公式据运动学公式求加速度求加速度，再在分析物体受力情况基础上，再在分析物体受力情况基础上，用牛顿第二定律列方程用牛顿第二定律列方程求所求量求所求量(力力)。物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况第10页上题中假如忽略空气阻力作用，求滑雪板上题中假如忽略空气阻力作用，求滑雪板与雪面间动摩擦因数多大与雪面间动摩擦因数多大?假如坡长只有假如坡长只有60m60m，下端是水平雪面，滑雪，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上还能滑多远？者在水平面上还能滑多远？假如下坡后马上滑上一个假如下坡后马上滑上一个30300 0斜坡斜坡 。请问滑。请问滑雪者最高能上升多高？雪者最高能上升多高？更上一层更上一层：约约=0.1=0.1242m242m41m41m第11页一、一、从受力确定运动情况从受力确定运动情况二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况物体运物体运物体运物体运动情况动情况动情况动情况运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a牛顿第牛顿第牛顿第牛顿第二定律二定律二定律二定律物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况动力学两类基本问题动力学两类基本问题解题思绪：解题思绪：力合成与力合成与分解分解F F合合=m a=m a运动学运动学公式公式受力情况受力情况协力协力F F合合a a运动情况运动情况第12页 1 1、确定、确定研究对象研究对象。2 2、分分析析研研究究对对象象受受力力情情况况，必必要要时时画画受受力力示示意图。意图。3 3、分分析析研研究究对对象象运运动动情情况况，必必要要时时画画运运动动过过程简图。程简图。4 4、利用牛顿第二定律或运动学公式、利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度求加速度。5 5、利利用用运运动动学学公公式式或或牛牛顿顿第第二二定定律律深深入入求求解解要求物理量。要求物理量。应用牛顿运动定律解题普通步骤应用牛顿运动定律解题普通步骤第13页例题例题3 3:光滑水平面上有质量分别为光滑水平面上有质量分别为m m1 1、m m2 2两物体两物体 静止靠静止靠在一起在一起(如图如图),),现对现对m m1 1施加一个大小为施加一个大小为 F F 方向向右推方向向右推力作用。求此时物体力作用。求此时物体m m2 2受到物体受到物体 m m1 1作用力作用力F F1 1m1m2Fm1FF1m2F1FN1 解法一解法一 ：分别以分别以m m1 1、m m2 2为隔离体作受力分析为隔离体作受力分析FN2m1gm2g对对m m1 1有有 ：F FF F1 1=m =m 1 1a a （1 1）对对m m2 2有有:F:F1 1=m=m2 2 a a （2 2）联立（联立（1 1）、（）、（2 2）可得）可得F1=第14页m1m2Fm2F1FN2 解法二解法二 ：对对m m1 1、m m2 2视为整体作受力分析视为整体作受力分析m2g有有 ：F=F=（m m 1 1+m+m2 2）a a （1 1）对对m m2 2作受力分析作受力分析联立（联立（1 1）、（）、（2 2）可得）可得F1=FN（m1+m2）gF有有 ：F F1 1=m=m2 2 a a （2 2）例题例题3 3:光滑水平面上有质量分别为光滑水平面上有质量分别为m m1 1、m m2 2两物体两物体 静止靠静止靠在一起在一起(如图如图),),现对现对m m1 1施加一个大小为施加一个大小为 F F 方向向右推方向向右推力作用。求此时物体力作用。求此时物体m m2 2受到物体受到物体 m m1 1作用力作用力F F1 1第15页在动力学中连结体问题处理方法：在动力学中连结体问题处理方法：连结体：连结体：两个两个(或两个以上或两个以上)物体相互连物体相互连结参加运动系统。结参加运动系统。隔离法：将各个物体隔离出来隔离法：将各个物体隔离出来，分别对各个物，分别对各个物体依据牛顿定律列式，并要注意标明各物体体依据牛顿定律列式，并要注意标明各物体加速度方向，找到各物体之间速度制约关系。加速度方向，找到各物体之间速度制约关系。整体法：整体法：若连结体内若连结体内(即系统内即系统内)各物体加速度各物体加速度相同，又不需要系统内各物体间相互作用力相同，又不需要系统内各物体间相互作用力时，可取系统作为一个整体来研究时，可取系统作为一个整体来研究，整体法与隔离法交叉使用整体法与隔离法交叉使用：若连接体内：若连接体内各各物体含有相同加速度物体含有相同加速度时，应先把连接体当时，应先把连接体当成一个整体列式。如还要求连接体内物体成一个整体列式。如还要求连接体内物体相互作用内力，则把物体隔离，对单个物相互作用内力，则把物体隔离，对单个物体依据牛顿定律列式。体依据牛顿定律列式。第16页求求m m1 1对对m m2 2作用力大小。作用力大小。m1 m2m2gF1FNFf用水平推力用水平推力F F向左推向左推 m m1 1、m m2 2间作用力间作用力与原来相同与原来相同吗？吗？对对m m2 2受力分析受力分析：第17页mMF例例.质量为质量为M M斜面放置于水平面上，其上有质量为斜面放置于水平面上，其上有质量为m m小小物物块块，各各接接触触面面均均无无摩摩擦擦力力，将将水水平平力力 F F加加在在M M上上，要要求求m m与与M M不发生相对滑动，力不发生相对滑动，力F F应为多大应为多大?解解:以以m m为对象；其受力如图：为对象；其受力如图：由图可得：由图可得：第18页