物理必修用牛顿运动定律解决问题一课件市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

用牛顿运动定律用牛顿运动定律处理问题处理问题(一一)第1页一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 1、内容：、内容：物体加速度大小跟作用力成正比物体加速度大小跟作用力成正比,跟物体质量成跟物体质量成反比反比;加速度方向跟作用力方向相同。加速度方向跟作用力方向相同。复习：复习：2、公式、公式:F=ma注意：注意：（1）同时性）同时性 （2）同向性）同向性第2页二、运动学公式二、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 2/2/2导出公式：导出公式：v v 2 2 v vo o 2 2=2ax=2ax第3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2kg，在，在6.4N水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平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地面间滑动摩擦力为4.2N。求物体。求物体4s末速度和末速度和4s内发内发生位移。生位移。问题：问题：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：GFNf2.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合合=Ff；方向与拉力；方向与拉力F方向相同方向相同3.物体运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还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？差什么量？已知初速度已知初速度VO和时间和时间t，要，要求末速度求末速度Vt和位移和位移,还差还差加速度加速度a。=O t=4s t=?=?第4页解：物体受力如图由图知：F合=Ff=ma a=4s末速度末速度4s内位移内位移GFNfO4.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合合=ma，利用协力来求加速度。，利用协力来求加速度。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。第5页例例1.一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,在在6.4N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。物体与地面间摩擦力是物体与地面间摩擦力是4.2N。求物体在。求物体在4s末末速度和速度和4s内发生位移。内发生位移。思索思索:假如物体与地面动摩擦因数为假如物体与地面动摩擦因数为0.2，其它条，其它条件不变。其结果怎样？件不变。其结果怎样？GFNfO第6页一、从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况，指是在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。处理这类问题基本思绪是：先分析物体受力情况求协力，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)。物体运物体运动情况动情况运动学运动学公公 式式加速度加速度 a a牛顿第牛顿第二定律二定律物体受物体受力情况力情况第7页练练习习：一一木木箱箱质质量量为为m，与与水水平平地地面面间间动动摩摩擦擦因因数数为为，现现用用斜斜向向右右下下方方与与水水平平方方向向成成角角力力F推推木木箱，求经过箱，求经过ts时木箱速度。时木箱速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma竖直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐标系建立直角坐标系XYX方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at第8页解题过程解题过程解解:对对物体物体,受力分析如图受力分析如图.建立如图所表示坐标建立如图所表示坐标系系.依据牛顿第二定律依据牛顿第二定律.得得F合合=F-f=ma,得得a=(6.4-4.2)/2=1.1m/s2由由v=at，得，得vt=1.14m/s=4.4m/s由由X=at2，得，得 x=1.142=8.8m2121NGFf第9页思绪：已知运动情况求受力。应先求出加速度思绪：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再利用牛顿第二定律F合合=ma求滑雪人受到阻力。求滑雪人受到阻力。解：第一步求第一步求a因为V0=2m/s，x=60m，t=5s据公式求得a=4m/s2例例2.一一个个滑滑雪雪人人，质质量量m=75Kg，以以v0=2m/s初初速速度度沿沿山山坡坡匀匀加加速速滑滑下下，山山坡坡倾倾角角=30o，在在 t=5s时时间间内内滑滑下下旅旅程程x=60m，求求滑滑雪雪人人受受到到阻阻力力（包包含含摩摩擦擦和和空气阻力）。空气阻力）。2021attV+=第10页人)30ofGG1G2yxa第二步求第二步求F合合、阻力、阻力要对人进行受力分析画受力图，第11页第二步求第二步求F合合、阻力、阻力要对人进行受力分析画受力图要对人进行受力分析画受力图所以：所以：F合合=ma=300Nx轴方向：轴方向：F合合=G1f y轴方向：轴方向：NG2=0滑雪人所受阻力滑雪人所受阻力 f=G1 F合合 =mgsin F合合 =67.5NyxGG1G2Nf)30 第12页解：解：依据运动学公式：依据运动学公式：x xv v0 0t t atat2 2 得：得：代入已知量得：代入已知量得：a a4m/s4m/s2 2 对人进行受力分析，建立坐标系，对人进行受力分析，建立坐标系，依据牛顿第二定律依据牛顿第二定律F Fmama，得：，得：mgsinmgsinF F阻阻mama 即：即：F F阻阻mgsinmgsinmama 代入数值得：代入数值得：F F阻阻67.5N67.5N即：滑雪人受到阻力是即：滑雪人受到阻力是67.5N67.5N。12a a2（xv0t）t2第13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，运动情况（知道三个运动学量）已知条件下，要求得出物体所受力或者相关物理量（如动摩要求得出物体所受力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。擦因数等）。处理这类问题基本思绪是：先分析物体运处理这类问题基本思绪是：先分析物体运动情况，据运动学公式动情况，据运动学公式求加速度求加速度，再在分析物，再在分析物体受力情况基础上，用牛顿第二定律列方程体受力情况基础上，用牛顿第二定律列方程求求所求量所求量(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14页上题中假如忽略空气阻力作用，求滑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雪板与雪面间动摩擦因数多大?假如坡长只有假如坡长只有60m，下端是水平雪面，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上还能滑多远？滑雪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300斜坡斜坡。请。请问滑雪者最高能上升多高？问滑雪者最高能上升多高？更上一层更上一层：第15页一、从受力确定运动情况二、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第16页加速度加速度a是联络力和运动桥梁是联络力和运动桥梁 牛牛顿顿第第二二定定律律公公式式(F=ma)和和运运动动学学公公式式(匀匀变变速速直直线线运运动动公公式式v=v0+at,x=v0t+at2/2,v2v02=2ax等等)中中，均均包含有一个共同物理量包含有一个共同物理量加速度加速度a。由由物物体体受受力力情情况况，用用牛牛顿顿第第二二定定律律可可求求加加速速度度，再再由由运运动动学学公公式式便便可可确确定定物物体体运运动动状状态态及及其其改改变变；反反过过来来，由由物物体体运运动动状状态态及及其其改改变变，用用运运动动学学公公式式可可求求加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体受力情况。加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体受力情况。可见，不论是哪种情况，加速度一直是联络力和可见，不论是哪种情况，加速度一直是联络力和运动桥梁。运动桥梁。求加速度是处理相关力和运动问题基本思求加速度是处理相关力和运动问题基本思绪，绪，正确正确受力分析受力分析和和运动过程分析运动过程分析则是处理问题则是处理问题关键。关键。第17页物物体体运运动动分分析析物物体体受受力力分分析析运动学运动学公公 式式牛顿第牛顿第二定律二定律加速度加速度 a从受力确定运动从受力确定运动从运动确定受力从运动确定受力 1.基本思绪基本思绪:加速度加速度a是联络力和运动桥梁是联络力和运动桥梁所求量所求量所求量所求量动力学问题求解 第18页2.解题步骤：解题步骤：(1)确定确定研究研究对象对象；(2)分析受力分析受力情况情况和运动和运动情况，情况，画示意画示意 图图(受力和运动过程受力和运动过程)；(3)用牛顿第二定律或运动学公式用牛顿第二定律或运动学公式 求加求加 速度速度；(4)用运动学公式或牛顿第二定律用运动学公式或牛顿第二定律 求所求所 求量求量。第19页【练练习习1】质质量量为为40kg物物体体静静止止在在水水平平面面上上,当当在在400N水水平平拉拉力力作作用用下下由由静静止止开开始始经经过过16m时时,速速度度为为16 m/s,求求物物体体受受到到阻阻力力是是多多少少?F【答案答案】80N第20页【练练习习2】用用弹弹簧簧秤秤拉拉着着一一个个物物体体在在水水平平面面上上做做匀匀速速运运动动,弹弹簧簧秤秤示示数数是是0.40N.然然后后用用弹弹簧簧秤秤拉拉着着这这个个物物体体在在水水平平面面上上做做匀匀变变速速运运动动,测测得得加加速速度度是是0.85 m/s2,弹弹簧簧秤秤示示数数是是2.10N。这个物体质量是多大。这个物体质量是多大?【答案答案】m=2 kg第21页【练习练习3】一个木箱沿着一个粗糙斜面匀一个木箱沿着一个粗糙斜面匀加速下滑，加速下滑，初速度是零，经过初速度是零，经过5.0 s时间时间,滑下旅程是滑下旅程是10m,斜面夹角是斜面夹角是300，求木箱，求木箱和粗糙斜面间动摩擦因数。和粗糙斜面间动摩擦因数。(g取取10 m/s2)【答案答案】=0.48第22页练习：练习：蹦床是运动员在一张绷紧弹性网上蹦跳、蹦床是运动员在一张绷紧弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作运动项目，一个质翻滚并做各种空中动作运动项目，一个质量为量为60kg运动员，从离水平网面运动员，从离水平网面3.2高处高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面平网面5.0高处。已知运动员与网接触时高处。已知运动员与网接触时间为间为1.2，若把在这段时间内网对运动员，若把在这段时间内网对运动员作用力看成恒力处理，求此力大小（作用力看成恒力处理，求此力大小（g取取10m/s2）。）。F=1.5103N第23页 质质量量为为20kg物物体体若若用用20N水水平平力力牵牵引引它它，刚刚好能在水平面上匀速前进。求：好能在水平面上匀速前进。求：（1）若若改改用用50N拉拉力力沿沿与与水水平平方方向向成成37夹夹角角向向斜斜上上方方拉拉它它，使使物物体体由由静静止止出出发发在在水水平平面面上上前前进进2.3m时，它速度多大？时，它速度多大？（2）在在前前进进2.3m时时撤撤去去拉拉力力，又又经经过过3s钟钟，物物体速度多大？体速度多大？（3）物体总共经过多大位移？（）物体总共经过多大位移？（g取取10m/s2）（1）2.3ms （2）0 （3）4.95m练习：练习：第24页第25页