《4.6用牛顿运动定律解决问题一》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4.6用牛顿运动定律解决问题一（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用牛顿运动定律用牛顿运动定律解决问题解决问题( (一一) )一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律 1、内容：、内容： 物体加速度的大小跟作用力成正比物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质跟物体的质量成反比量成反比; 加速度的方向跟作用力的方向相同。加速度的方向跟作用力的方向相同。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 =2a
2、x =2ax例例1.一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2kg，在，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体。求物体4s末的速度和末的速度和4s内发生的位移。内发生的位移。问题：问题：1.物体的受力情况如何？物体的受力情况如何？受力分析如图示：受力分析如图示：GFNf2.物体所受的合力如何？物体所受的合力如何？竖直方向：竖直方向：合力为零，加速度为零。合力为零，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
3、相同3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，物体的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=? =? 解：物体受力如图由图知：F合=Ff=ma a= 4s末的速度末的速度4s内的位移内的位移GFNfO4.如何求加速度？如何求加速度？借助于牛顿第二定律借助于牛顿第二定律F合合=ma，利用合力来求加速度。，利用合力来求加速度。5.本题的解题思路如何？本题的解题思路如何？先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度，先受力分析求出合力，再用牛
4、顿第二定律求出加速度，最后用运动学公式求解。最后用运动学公式求解。例例1.一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,质量是质量是2Kg,在在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是动。物体与地面间的摩擦力是4.2N。求物体。求物体在在4s末的速度和末的速度和4s内发生的位移。内发生的位移。思考思考: 如果物体与地面的动摩擦因数为如果物体与地面的动摩擦因数为0.2，其他，其他条件不变。其结果如何？条件不变。其结果如何？GFNfO一、 从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体
5、的运动状态或求出物体的速度、位移等。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，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的的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的的力力F推木箱，求经过推木箱，求经过ts时木箱的速度。时木箱的速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma竖直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+atGFN
6、fF1=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.建立如图所示坐标系建立如图所示坐标系.根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律.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思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度思路：已知运动情况求受力。
7、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求滑雪人受到的阻力。求滑雪人受到的阻力。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的的人人，质质量量m = 75Kg，以以v0 = 2m/s的的初初速速度度沿沿山山坡坡匀匀加加速速滑滑下下，山山坡坡的的倾倾角角= 30o，在在 t = 5s的的时时间间内内滑滑下下的的路路程程x = 60m，求求滑滑雪雪人人受受到到的的阻阻力力（包括摩擦和空气阻力）。（包括摩擦和空气阻力）。2021attV+=人)30ofGG1G2yxa第二步求第二步求F合合、阻力、阻力要对
8、人进行受力分析画受力图，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滑雪人所受的阻力滑雪人所受的阻力 f=G1 F合合 =mgsin F合合 =67.5NyxGG1G2Nf)30 解：解： 根据运动学公式：根据运动学公式：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， 根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F Fmama，得：，得： mgsi
9、nmgsinF 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：滑雪人受到的阻力是即：滑雪人受到的阻力是67.5N67.5N。12a a2（xv0t）t2二、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，指的是已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。（如动摩擦因数等）。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体处理这类问题的基本思
10、路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式的运动情况，据运动学公式求加速度求加速度，再在分，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程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上题中如果忽略空气阻力作用，求滑上题中如果忽略空气阻力作用，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?如果坡长只有如果坡长只有60m，下端是水平雪
11、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？如果下坡后立即滑上一个如果下坡后立即滑上一个300的斜坡的斜坡 。请问滑雪者最高能上升多高？请问滑雪者最高能上升多高？更上一层更上一层：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
12、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的两类基本问题加速度加速度a是联系力和运动的桥梁是联系力和运动的桥梁 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的物理量包含有一个共同的物理量加速度加速度a。 由由物物体体的的受受力力情情况况，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的的运运动动状状态态及及其其变变化化；反反过过
13、来来，由由物物体体的的运运动动状状态态及及其其变变化化，用用运运动动学学公公式式可可求求加加速速度度，再再由由牛牛顿顿第第二二定定律律便便可可确确定定物物体体的的受受力力情况。情况。 可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和运动的桥梁。运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的基求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路，本思路，正确的正确的受力分析受力分析和和运动过程分析运动过程分析则是解决问则是解决问题的题的关键。关键。 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
14、受力确定运动从运动确定受力从运动确定受力 1.基本思路基本思路:加速度加速度a是联系力和运动的桥梁是联系力和运动的桥梁所求量所求量所求量所求量动力学问题的求解 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。【练练习习1】质质量量为为40kg的的物物体体静静止止在在水水平平面面上上, 当当在在400N的的水水平平拉拉力力
15、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的的阻阻力是多少力是多少?F【答案答案】80N【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, 弹弹簧簧秤秤的的示示数数是是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, 弹弹簧簧秤秤的的示数是示数是2.10N。这个物体的质量是多大。这个物体的质量是多大? 【答案答案】m=2 kg【练习练习3】一个木箱沿着一个粗糙的斜面一个木箱沿着一个粗糙
16、的斜面匀加速下滑，匀加速下滑， 初速度是零，经过初速度是零，经过5.0 s的时的时间间, 滑下的路程是滑下的路程是10m, 斜面的夹角是斜面的夹角是300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取取10 m/s2)【答案答案】=0.48练习：练习： 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为一个质量为60kg的运动员，从离水平网面的运动员，从离水平网面3.2高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面回到离水平网面5.0高处
17、。已知运动员与高处。已知运动员与网接触的时间为网接触的时间为1.2，若把在这段时间内，若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小（力的大小（g取取10m/s2）。）。F = 1.5103N 质质量量为为20kg的的物物体体若若用用20N的的水水平平力力牵牵引引它它，刚好能在水平面上匀速前进。求：刚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的的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进前进2.3m时，它的速度多大？时，它的速度多大？（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，物物体的速度多大？体的速度多大？（3）物体总共通过多大位移？（）物体总共通过多大位移？（g取取10m/s2）（1）2.3ms （2）0 （3）4.95m练习：练习：
