2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章运动和力的关系第3节牛顿第二定律(11)课件

一、牛顿第二定律的内容：一、牛顿第二定律的内容：F=ma力力分力还是合力？分力还是合力？加速度加速度同一物体同一物体,共同的质量共同的质量如何求得？如何求得？二、必会的几个问题二、必会的几个问题1、平面上的问题、平面上的问题2、斜面的上的问题、斜面的上的问题3、竖直方向的问题、竖直方向的问题二、必会的几个问题二、必会的几个问题 平面上的问题平面上的问题1、光滑平面、光滑平面a=0,匀速直线匀速直线Fa匀变速直线运动匀变速直线运动二、必会的几个问题二、必会的几个问题 平面上的问题平面上的问题2、粗糙平面、粗糙平面vGfNF=f=mgmg=maa=g g物体做匀减速运动物体做匀减速运动二、必会的几个问题二、必会的几个问题 平面上的问题平面上的问题1、粗糙平面、粗糙平面FfGxyN匀变速直线运动匀变速直线运动例例1：如图如图,质量为质量为2kg的物体静止在水平地面上的物体静止在水平地面上,物物体与水平面间的动摩擦体与水平面间的动摩擦因数为因数为0.2,现对物体施加一现对物体施加一个大小个大小F=5N与水平方向成与水平方向成=370角的斜向上的拉力角的斜向上的拉力(如图如图),已知：已知：g=10m/s2,求：求：（1）若）若4s后撤去拉力后撤去拉力F,则物体还能滑行多远？则物体还能滑行多远？（2）物体运动的总时间？）物体运动的总时间？（3）画出物体运动过程中速度）画出物体运动过程中速度时间图像？时间图像？F二、必会的几个问题二、必会的几个问题1、平面上的问题、平面上的问题2、斜面的上的问题、斜面的上的问题3、竖直方向的问题、竖直方向的问题二、必会的几个问题二、必会的几个问题 斜面的上的问题斜面的上的问题1、光滑斜面、光滑斜面 物体沿物体沿斜面向下滑斜面向下滑物体沿物体沿斜面向上滑斜面向上滑结论：物体向下时结论：物体向下时做匀加速直线运动做匀加速直线运动 物体向上时物体向上时做匀减速直线运动做匀减速直线运动方向：沿斜面向下方向：沿斜面向下方向：沿斜面向下方向：沿斜面向下3、粗糙斜面（摩擦系数为、粗糙斜面（摩擦系数为）,不加外力不加外力 物体沿物体沿斜面向下滑斜面向下滑物体沿物体沿斜面向上滑斜面向上滑方向：沿斜面向下方向：沿斜面向下结论：物体向下运动时结论：物体向下运动时做匀加速直线运动做匀加速直线运动 物体向上运动时物体向上运动时做匀减速直线运动做匀减速直线运动具有向上的初速度具有向上的初速度方向：沿斜面向下方向：沿斜面向下3、斜面、斜面,加外力加外力 FFxyxy例例2.质量为质量为m2kg的小物块以的小物块以v0=8m/s的初速度沿的初速度沿斜面向上滑动如图所示斜面向上滑动如图所示.已知斜面的倾角已知斜面的倾角37物块与斜面间的动摩擦因数物块与斜面间的动摩擦因数0.25,斜面足够长斜面足够长,求：求：2s内物块的位移大小及物块在内物块的位移大小及物块在2s末的速度末的速度.二、必会的几个问题二、必会的几个问题1、平面上的问题、平面上的问题2、斜面的上的问题、斜面的上的问题3、竖直方向的问题、竖直方向的问题二、必会的几个问题二、必会的几个问题 竖直方向的问题竖直方向的问题1、无空气阻力、无空气阻力GG特点：只受重力特点：只受重力a=g,方向竖直向下方向竖直向下从初速度从初速度角度可分角度可分自由落自由落体运动体运动竖直上竖直上抛运动抛运动 以向上方向为正方向以向上方向为正方向,竖直向上抛竖直向上抛运动是一个加速度为运动是一个加速度为-g的匀减速直的匀减速直线运动线运动.例3：从塔上以从塔上以20m/s20m/s的初速度竖直向上抛一个的初速度竖直向上抛一个石子石子,不考虑空气阻力不考虑空气阻力,求求5s5s末石子速度和末石子速度和5s5s内石子位移内石子位移.(g=10m/s.(g=10m/s2 2).).V V0 0 以向上方向为正方向以向上方向为正方向.x正正xV Vt t二、必会的几个问题二、必会的几个问题 竖直方向的问题竖直方向的问题1、有空气阻力、有空气阻力,且大小不变且大小不变特点：受重力特点：受重力 空气阻力空气阻力,与速度方向相反与速度方向相反物体向物体向上运动上运动物体向物体向下运动下运动GGF合合=mg+f=maF合合=mg-f=maa=g+f/ma=g-f/m方向向下方向向下方向向下方向向下例例4：.将物体竖直上抛将物体竖直上抛,假设运动过程中空气阻力假设运动过程中空气阻力不变不变,其速度其速度时间图象如图所示时间图象如图所示,则物体所则物体所受的重力和空气阻力之比为（）受的重力和空气阻力之比为（）A1:10B10:1 C9:1 D8:1t/sv/(ms-1)011-912三三 、动力学的两类基本问题、动力学的两类基本问题 1已知物体的受力情况已知物体的受力情况,要求确定物体的运动情要求确定物体的运动情况况 处理方法：已知物体的受力情况处理方法：已知物体的受力情况,可以求出物体可以求出物体的合外力的合外力,根据牛顿第二定律可以求出物体的加根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度速度,再利用物体的初始条件（初位置和初速度）再利用物体的初始条件（初位置和初速度）,根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度也就是确定了物体的运动情况也就是确定了物体的运动情况 2已已知知物物体体的的运运动动情情况况,要要求求推推断断物物体体的的受受力力情况情况 处处理理方方法法：已已知知物物体体的的运运动动情情况况,由由运运动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,由由此此推推断断物物体体受受力力情情况况两类问题：已知物体受力的情况,确定物体运动情况.已知物体的运动情况,确定物体受力情况.解题思路：解题思路：牛顿运动定律的应用加速度加速度加速度加速度a a a a运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式运动情况运动情况运动情况运动情况第一类问题第一类问题第一类问题第一类问题受力情况受力情况受力情况受力情况牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律加速度加速度加速度加速度a a a a另一类问题另一类问题另一类问题另一类问题牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式一般步骤：一般步骤：（1）确定研究对象；）确定研究对象；（2）受力及状态分析；）受力及状态分析；（3）取正方向）取正方向,列方程；列方程；（4）统一单位）统一单位,代值求解；代值求解；（5）检验结果）检验结果两类问题：已知物体受力的情况,确定物体运动情况.已知物体的运动情况,确定物体受力情况.解题思路：解题思路：牛顿运动定律的应用加速度加速度加速度加速度a a a a运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式运动情况运动情况运动情况运动情况第一类问题第一类问题第一类问题第一类问题受力情况受力情况受力情况受力情况牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律加速度加速度加速度加速度a a a a另一类问题另一类问题另一类问题另一类问题牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律运动学公式运动学公式运动学公式运动学公式 例题例题4 4质量是质量是2kg,2kg,在在6.4N6.4N的水平拉力作用下的水平拉力作用下沿水平地面向右运动沿水平地面向右运动.物体与地面间物体与地面间的摩擦力是的摩擦力是4.2N.4.2N.问物体在问物体在4 s4 s末的速末的速度和度和4 s4 s内发生的位移内发生的位移.一个静止在水平地面上的物体一个静止在水平地面上的物体,是不是我们熟悉的某种运动呢？是不是我们熟悉的某种运动呢？加速度呢？怎么求？加速度呢？怎么求？初速度为零初速度为零牛顿第二定律牛顿第二定律一、一、研究对象是谁？研究对象是谁？二、受几个力的作用？二、受几个力的作用？三、合力沿什么方向？大小是多少？三、合力沿什么方向？大小是多少？FGfFN受受力力分分析析y：Fy合合=0 x：Fx合合=2.2 Nyxo解解:(1)(1)由牛顿第二定律由牛顿第二定律 F F合合=ma,=ma,可以求出物体的加速度可以求出物体的加速度 a=F a=F合合/m=(F-f)/m=1.1 m/s/m=(F-f)/m=1.1 m/s2 2(2)(2)求出了物体的加速度求出了物体的加速度a,a,由运动学公由运动学公式就可以求出式就可以求出4s4s末的速度末的速度 v=at=1.1 v=at=1.14 m/s=4.4 m/s,4 m/s=4.4 m/s,4s 4s内发生的位移内发生的位移x.x.x=1/2*at x=1/2*at2 2=0.5=0.51.11.116 m=8.8 m.16 m=8.8 m.“已知受力求运动已知受力求运动”解题思路：解题思路：力力运动运动aF=ma分析受力分析受力分析运动分析运动运动学公式运动学公式 例题例题5 5一个滑雪的一个滑雪的人人,质质量是量是75kg,75kg,以以v v0 0=2 m/s=2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑的初速度沿山坡匀加速滑下下,山坡的倾角山坡的倾角=300.=300.在在t=5st=5s的时间内的时间内滑下的路程滑下的路程 x=60m.x=60m.求求滑雪人受到的滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力（包括摩擦和空气）.受力分析受力分析 合力沿什么方向？合力沿斜面向下.受力方向复杂,如何求合力?沿平行于斜面向沿平行于斜面向下和垂直斜面向上下和垂直斜面向上为为+x,+y+x,+y轴轴.解解(1)(1)如如图图所所示示建建立立坐坐标标系系,把把重重力力G G沿沿x x轴轴方方向向和和y y轴轴方向进行分解方向进行分解,得到：得到：Gx=mgsin,Gy=mgcos,Gx=mgsin,Gy=mgcos,人沿山坡做匀加速运动人沿山坡做匀加速运动,由运动学公式：由运动学公式：x=vx=v0 0t+1/2att+1/2at2 2 解出解出 a=2(x-va=2(x-v0 0t)/tt)/t2 2,a a4 m/s4 m/s2 2(2)(2)根据牛顿第二定律得：根据牛顿第二定律得：F F阻阻=Gx-ma=mgsin=Gx-ma=mgsinmama代入数值得：代入数值得：F F阻阻6 6.5 N.5 N.“已知运动求受力已知运动求受力”解题思路：解题思路：运动运动aF=ma分析运动分析运动分析分析受力受力运动学公式运动学公式力力总结总结力力运动运动aF=ma分析受力分析受力分析运动分析运动运动学公式运动学公式运动运动F=ma分析分析运动运动分析分析受力受力运动学公式运动学公式力力a练练习习1：质质量量为为100t的的机机车车从从停停车车场场出出发发,经经225m后后,速速度度达达到到54kmh,此此时时,司司机机关关闭闭发发动动机机,让让机机车车进进站站,机机车车又又行行驶驶125m才才停停在在站站上上设设运运动动阻阻力力不不变变,求求机机车车关关闭闭发发动动机机前前所所受受到到的的牵牵引引力力四、简单连结体问题四、简单连结体问题连结体：连结体：两个两个(或两个以上或两个以上)物体相互连结参物体相互连结参 以运动的系统以运动的系统.内力与外力：内力与外力：连结体间的相互作用力叫连结体间的相互作用力叫内力内力；外部对连结体的作用力叫外部对连结体的作用力叫外力外力.F F1 1A AB BF F F FABABABAB外力外力外力外力内力内力内力内力 例例1 1：如图所示如图所示,质量为质量为2kg 2kg 的正方体的正方体A A和质量为和质量为1kg 1kg 的正方体的正方体B B两个物体靠在一起两个物体靠在一起,放在光滑的水平面上放在光滑的水平面上,现现用水平力用水平力F=30NF=30N推推A,A,求求A A对对B B作用力的大小作用力的大小.A A四、简单的连接体问题四、简单的连接体问题FF合合=F=30N先分析先分析AB整体的受力情况：整体的受力情况：B BABABGNF再分析再分析B的受力情况：的受力情况：B BGBNBFBFB=mBa=10N 例例2 2：如图所示如图所示,质量为