《（学习方略）2013-2014高中物理 4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）课件 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（学习方略）2013-2014高中物理 4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）课件 新人教版必修1（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6用牛顿运动定律解决问题(一),1.物体的加速度与所受的合外力成_,与物体的质量成_。2.物体间的作用力和反作用力总是_、_、作用在一条直线上。3.应用正交分解法求解合力时,应先分别求出_、_的合力,再求解总的合力。,正比,反,比,大小相等,方向相反,x轴方向,y轴,方向,4.物体做初速度是v0、加速度是a的匀变速直线运动时，其速度v随时间变化的规律是v=_，位移随时间变化的规律是x= ，速度位移关系式是_。_,v0+at,一、从受力确定运动情况1.牛顿第二定律确定了_和_的关系,使我们能够把物体的运动情况和_联系起来。2.如果已知物体的受力情况,可以由_求出物体的加速度,再通过_确定物体的运
2、动情况。二、从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况,根据_求出物体的加速度,再根据_就可以确定物体所受的力。,运动,力,受力情况,牛顿第二定律,运动学规律,运动学公式,牛顿第二定律,【思考辨析】1.判断正误(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。 ()(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。()(3)加速度是联系运动和力的桥梁。()(4)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。()(5)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的。()(6)物体运动状态的变化情况决定了它的受力情况。(),提示:(1)。加速度的方向与物体所受合外力的方向一致。(2
3、)。加速度的方向就是物体所受合外力的方向,合外力的方向与各个力的方向之间的关系多种多样,不能判断各个力的方向。(3)。加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量,同时加速度是由物体所受合外力决定的,因此,它是联系运动和力的桥梁。(4)。由牛顿第二定律知,物体的运动状态变化情况由其受力情况决定。,(5)。物体的运动状态的变化情况由物体的受力情况所决定,与它对其他物体的施力无关。(6)。物体运动状态的变化情况由它的受力情况决定,而不是决定了它的受力情况。,2.问题思考(1)高速公路上汽车需要停车检修时,应在车后150m处竖警示牌。这150 m的距离参考了哪些因素?提示:本问题应从牛顿第二定律出发思考
4、,应参考司机的反应时间、汽车在高速路上最高时速、路面的动摩擦因数等因素。,(2)上学的路上,小刚同学把自行车蹬得“飞快”。请问小刚在垂直于路面方向上运动状态变化吗?为什么?提示:在垂直于路面方向上,小刚的速度始终为零,运动状态不变。因为小刚“蹬”的力使他和自行车获得水平方向上的动力,改变的是水平方向的运动状态,而竖直方向合力为零,运动状态不变。,一 从受力确定物体的运动情况 1.解题思路,2.解题步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力图。(2)根据力的合成与分解,求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体运动的加速度。(4)结合物体
5、运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需求的运动学量任意时刻的位移和速度以及运动轨迹等。,【特别提醒】(1)正确的受力分析是解答本类题目的关键。(2)若物体受到两个力的作用,可采用合成法求合力;若物体受到三个或三个以上的力的作用,通常采用正交分解法求合力。,【典例1】(2013天水高一检测)如图所示,在倾角=37的足够长的固定的斜面底端有一质量m=1.0kg的物体。物体与斜面间动摩擦因数=0.25,现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动。拉力F=10N,方向平行斜面向上。经时间t=4.0s绳子突然断了,求:(1)绳断时物体的速度大小。(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间。(已知s
6、in37=0.60,cos37=0.80,取g=10m/s2),【解题探究】(1)物体从开始上滑到返回原处做什么性质的运动?提示:撤掉F前,物体做匀加速直线运动,绳断后再匀减速上升,然后匀加速下滑至斜面底端。(2)请画出物体在加速上升、减速上升、加速下滑三个过程的受力分析图,并标出加速度的方向。提示:,【标准解答】(1)物体受拉力向上运动过程中,受拉力F、斜面支持力FN、重力mg和摩擦力Ff,如图所示,设物体向上运动的加速度为a1,根据牛顿第二定律有:F-mgsin-Ff=ma1又Ff=FN,FN=mgcos解得:a1=2.0m/s2t=4.0s时物体的速度大小v1=a1t=8.0m/s。(2
7、)绳断时物体距斜面底端的位移为x1= =16m绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动,设运动的加速度大小为a2,受力如图所示,则根据牛顿第二定律,对物体沿斜面向上运动的过程有:,mgsin+Ff=ma2解得a2=8.0m/s2物体匀减速运动的时间t2= =1.0s减速运动的位移为x2= =4.0m此后物体沿斜面匀加速下滑,设物体下滑的加速度为a3,根据牛顿第二定律可得mgsin-Ff=ma3,得a3=4.0m/s2设物体由最高点下滑的时间为t3,根据运动学公式可得x1+x2= ,t3= =3.2 s,所以物体返回斜面底端的时间为t=t2+t3=4.2s答案:(1)8.0m/s (2)4.2 s,
8、【总结提升】应用牛顿第二定律解题时求合力的方法(1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,合力的方向就是加速度的方向,解题时要求准确作出力的平行四边形,然后运用几何知识求合力F合。反之,若知道加速度方向就知道合力方向。(2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,通常用正交分解法解答,一般把力正交分解为加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量。即沿加速度方向:Fx=ma,垂直于加速度方向:Fy=0。,【变式训练】(2012安徽高考)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F,则()A.物块可能匀速下滑B.物块仍以加速度a匀加速
9、下滑C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑,【解析】选C。根据物块的运动情况可知,加恒力F前、后,物块的受力情况分别如图甲、乙所示:,则由牛顿第二定律得：mgsin-mgcos=ma，(F+mg)sin-(F+mg)cos=ma，两式相除得： 1，所以aa,故只有选项C正确。,【变式备选】一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是( )A.将水平恒力增加到2F，其他条件不变B.将物体质量减小一半，其他条件不变C.物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍D.将时间
10、增加到原来的2倍，其他条件不变【解析】选D。由牛顿第二定律得Fmgma，所以a g，对比A、B、C三项，均不能满足要求，故选项A、B、C均错，由vat可得选项D对。,二 从运动情况确定受力情况1.基本思路本类型问题是解决第一类问题的逆过程,其思路如下:,2.解题步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动过程分析,并画出受力图和运动草图。(2)选择合适的运动学公式,求出物体的加速度。(3)根据牛顿第二定律列方程,求物体所受的合外力。(4)根据力的合成与分解的方法,由合力求出所需的力。,【特别提醒】(1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合外力的方向,不能将速度的方向
11、和加速度的方向混淆。(2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。,【典例2】(2013济南高一检测)一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,4s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=2103kg,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;(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小;(3)汽车牵引力的大小。,【解题探究】(1)汽车前4s和后2 s的受力情况:前4s汽车受到重力、支持力、向前的_和向后的_,后2 s与前4 s相比少了_。(2)汽车的运动性质是怎样的
12、?提示:汽车先由静止开始做匀加速直线运动,后匀减速到速度为零。,牵引力,摩擦力,牵引力,【标准解答】(1)汽车开始做匀加速直线运动x0 。解得v0 4 m/s。(2)汽车滑行减速过程加速度a2 2 m/s2由牛顿第二定律有Ffma2解得Ff4103 N(3)开始加速过程中加速度为a1x0 ，由牛顿第二定律有：FFfma1解得FFfma16103 N。答案：(1)4 m/s (2)4103 N (3)6103 N,【变式训练】(2012安徽高考)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图像如图所示。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
13、空气阻力大小恒为f，取g=10 m/s2，求：(1)弹性球受到的空气阻力f的大小。(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。,【解析】(1)由v-t图像可知，弹性球第一次下落过程中的加速度为a1= =8 m/s2由牛顿第二定律得：mg-f=ma1则有：f=mg-ma1=(0.110-0.18) N=0.2 N(2)弹性球第一次碰撞后反弹时的速度为v= =3 m/s由牛顿第二定律得：mg+f=ma则：a= =12 m/s2则反弹的高度为h= =0.375 m答案：(1)0.2 N (2)0.375 m,【典例】如图所示，质量为m的物块放在倾角为的斜面上，斜面的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑。现
14、对斜面施加一个水平推力F，要使物块相对斜面静止，力F应为多大？(重力加速度为g),【标准解答】两物体无相对滑动，说明两物体加速度相同，且沿水平方向。先选取物块m为研究对象，求出它的加速度，它的加速度就是整体的加速度，再根据F=(m+M)a，求出推力F。物块受两个力，重力mg和支持力FN，且二力合力方向水平。如图所示，可得：,ma=mgtan，即a=gtan。以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得F=(m+M)a=(m+M)gtan。答案：(m+M)gtan,应用牛顿运动定律求解多过程问题【案例展示】(16分)(2012浙江高考)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系,小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示。在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”，“A鱼”竖直下潜hA后速度减为零，“B鱼”竖直下潜hB后速度减为零。“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和,水的阻力，已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的 倍，重力加速度为g,“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度。假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。求：(1)“A鱼”入水瞬间的速度vA。(2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA。(3)“A鱼”与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比fAfB。,【审题抓住信息，快速推断】,
