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1、第三章 牛顿运动定律5 牛顿运动定律的应用1 1进一步学习分析物体的受力情况，达到进一步学习分析物体的受力情况，达到能结合物体的运动情况进行受力分析。能结合物体的运动情况进行受力分析。2 2掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。思路和方法。3 3会用牛顿运动定律和运动学公式解决简会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。单的力学问题。【学习目标】1 1牛顿第二定律的作用牛顿第二定律的作用牛顿第二定律确定了牛顿第二定律确定了 和和 的关系，的关系，使我们能够把物体的使我们能够把物体的 与与 联系联系起来。起来。2 2从受力确定运动情况从受力确定运动
2、情况已知物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物已知物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体的体的 ，再通过，再通过 确定物体的确定物体的运动情况。运动情况。运动运动力力运动情况运动情况受力情况受力情况运动学的规律运动学的规律加速度加速度【基础知识梳理】 3 3从运动情况确定受力从运动情况确定受力 已知物体的运动情况，根据运动学公已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的式求出物体的 ，再根据，再根据 确定物体所受的力。确定物体所受的力。加速度加速度牛顿第二定律牛顿第二定律1 1物体受物体受10 N10 N的水平拉力作用，恰能沿水平面匀速的水平拉力作用，恰能沿水平面匀速运动，当撤去这个拉力后，物体
3、将运动，当撤去这个拉力后，物体将 ( () )A A匀速运动匀速运动B B立即停止运动立即停止运动C C产生加速度，做匀减速运动产生加速度，做匀减速运动D D产生加速度，做匀加速运动产生加速度，做匀加速运动【基础题组自测】解析：解析：物体受物体受10 N10 N的水平拉力做匀速运动，的水平拉力做匀速运动，合外力为零，因此摩擦力为合外力为零，因此摩擦力为10 N10 N，当，当10 N10 N的的水平拉力去掉后，由于惯性，物体继续向前水平拉力去掉后，由于惯性，物体继续向前运动。且受到运动。且受到10 N10 N的摩擦阻力作用，所以，的摩擦阻力作用，所以，物体立刻产生加速度，做匀减速运动，物体立刻
4、产生加速度，做匀减速运动，C C选项选项正确。正确。答案：答案：C C2质量量为m的物体，放在粗糙的水平地面上，受的物体，放在粗糙的水平地面上，受到一个水平方向的恒力到一个水平方向的恒力F的作用而运的作用而运动，在运，在运动中，中，物体加速度物体加速度a的大小的大小()A和物体的运和物体的运动速度有关速度有关B和物体跟地面和物体跟地面间的的动摩擦因数无关摩擦因数无关C和物体运和物体运动的的时间无关无关D和恒力和恒力F成正比成正比答案：答案：C3如如图所示，木所示，木块A与与B用一用一轻弹簧相簧相连，竖直放在木板直放在木板C上，三者上，三者静置于地面上，它静置于地面上，它们的的质量之比量之比是是
5、1 2 3，设所有接触面都光滑。所有接触面都光滑。当沿水平方向迅速抽出木板当沿水平方向迅速抽出木板C的瞬的瞬间，A和和B的加速度分的加速度分别是是aA_，aB_。答案：答案：01.5g1解解题思路思路【要点突破探究】要点一、由物体的受力情况确定物体的运动情况要点一、由物体的受力情况确定物体的运动情况2解解题步步骤(1)确定研究确定研究对象，象，对研究研究对象象进行受力分析，并行受力分析，并画出物体的受力画出物体的受力图。(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(包括大小和方向包括大小和方向)。(3)根据牛根据牛顿第二定律列方程，求出物体运第二定律列
6、方程，求出物体运动的加的加速度。速度。(4)结合物体运合物体运动的初始条件，的初始条件，选择运运动学公式，学公式，求出所需的运求出所需的运动学量学量任意任意时刻的位移和速度，以刻的位移和速度，以及运及运动轨迹等。迹等。名名师点睛点睛(1)正确的受力分析是解答本正确的受力分析是解答本类题目的关目的关键。(2)若物体受两个力作用，用合成法求加速若物体受两个力作用，用合成法求加速度往往要度往往要简便一些；若物体受三个或三个以上便一些；若物体受三个或三个以上力作用力作用时，要正确，要正确应用正交分解法求加速度。用正交分解法求加速度。1如如图所示，放置于水平地面所示，放置于水平地面质量是量是10 kg的
7、物体，在与水平方向的物体，在与水平方向成成37角的斜向右上方的拉力角的斜向右上方的拉力F100 N的作用下，由静止开始沿水平地面做直的作用下，由静止开始沿水平地面做直线运运动，物体与地面，物体与地面间的的动摩擦因数摩擦因数为0.5，试求：求：(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)(1)5 s末物体的速度大小和末物体的速度大小和5 s内物体的位移。内物体的位移。(2)拉力拉力F多大多大时物体可以做匀速直物体可以做匀速直线运运动？针对训练解析解析(1)以物体以物体为研究研究对象象进行受力分析，建立直角坐行受力分析，建立直角坐标系如系如图所示，根据牛所示，根据牛顿第二定律有第二
8、定律有x方向：方向：Fcos 37Ffmay方向：方向：Fsin 37FNmg0又又FfFN联立解得立解得a6 m/s25 s末物体的速度大小末物体的速度大小为vat65 m/s30 m/s5 s内物体通内物体通过的位移的位移为xat2652 m75 m答案答案(1)30 m/s75 m(2)45.5 N物体的运物体的运动情况是由物体的受力情况及情况是由物体的受力情况及物体运物体运动的初始状的初始状态共同决定的。而加共同决定的。而加速度是速度是联系力与运系力与运动的的桥梁。梁。借题发挥要点二、由物体的运动情况确定物体的受力情况要点二、由物体的运动情况确定物体的受力情况2 2解题步骤解题步骤(1
9、)(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和确定研究对象，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。运动过程分析，并画出受力图和运动草图。(2)(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。(3)(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。外力。(4)(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。需的力。名名师点睛点睛(1)由运由运动学学规律求加速度，要特律求加速度，要特别注意注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不加速度的方向，从而确定合外力
10、的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。能将速度的方向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、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。方向，再根据力的合成与分解求分力。2质量量为2.75 t的汽的汽车，在，在2 900 N的的牵引引力的作用下，由静止开上一个山坡。沿山坡每力的作用下，由静止开上一个山坡。沿山坡每前前进1 m，升高，升高0.05 m。汽。汽车前前进100 m时，速，速度达到度达到36 km/h。汽。汽车受到哪几个力的作用？画受到哪几个力的作用？画出力的示意出力
11、的示意图。汽。汽车做什么运做什么运动？加速度有多？加速度有多大，方向如何？求汽大，方向如何？求汽车在前在前进中所受的摩擦力。中所受的摩擦力。(g取取10 m/s2)针对训练审题指指导解答本解答本题需要把握以下两点：需要把握以下两点：(1)根据已知明确根据已知明确sin 。(2)根据运根据运动学确定学确定a进而求而求F合合及及Ff。解析解析本本题先由运先由运动学方程求出加速度学方程求出加速度的大小和方向。再把重力分解的大小和方向。再把重力分解为沿斜面方向的沿斜面方向的分力分力mgsin 和垂直斜面方向的分力和垂直斜面方向的分力mgcos ，沿斜面方向列出沿斜面方向列出动力学方程力学方程Fxma求
12、解。求解。(垂垂直斜面方向的合力直斜面方向的合力为零，零，F2mgcos )本本题解解题的方法称的方法称为“正交分解法正交分解法”。汽汽车受到四个力的作用：重力受到四个力的作用：重力G、牵引力引力F1、斜面的支持力斜面的支持力F2和摩擦力和摩擦力Ff，汽，汽车做匀加速运做匀加速运动，加速度方向沿斜面向上。受力如加速度方向沿斜面向上。受力如图所示。由所示。由v22ax可求出加速度的大小可求出加速度的大小为av2/(2x)102/(2100)m/s20.5 m/s2，根据牛，根据牛顿第二定律得第二定律得F1mgsin Ffma。所以所以FfF1mgsin ma(2.91032.75103100.0
13、52.751030.5) N150 N答案答案见解析解析已知运已知运动情况求解受力情况，首先要情况求解受力情况，首先要进行运行运动分析，再利用运分析，再利用运动学公式求出加速度，学公式求出加速度，然后然后对物体物体进行受力分析，运用牛行受力分析，运用牛顿第二定第二定律求出某力。律求出某力。借题发挥1 1连接体及其特点连接体及其特点多个相互关联的物体连接多个相互关联的物体连接( (叠放、并排或由叠放、并排或由绳子、细杆联系绳子、细杆联系) )在一起构成的物体系统称为连在一起构成的物体系统称为连接体。连接体一般具有相同的运动情况接体。连接体一般具有相同的运动情况( (速度、速度、加速度加速度) )
14、。要点三、连接体问题及处理方法要点三、连接体问题及处理方法整体法与隔离法整体法与隔离法2 2处理连接体问题的常用方法处理连接体问题的常用方法(1)(1)整体法：若系统内各物体具有相同的加整体法：若系统内各物体具有相同的加速度，一般把连接体看成一个整体，由牛顿第二速度，一般把连接体看成一个整体，由牛顿第二定律求出系统的加速度，然后再根据题目要求将定律求出系统的加速度，然后再根据题目要求将其中的某个物体进行隔离分析并求解它们之间的其中的某个物体进行隔离分析并求解它们之间的相互作用力。将整体作为研究对象时只分析外力，相互作用力。将整体作为研究对象时只分析外力，物体间的内力不能列入牛顿定律方程中。物体
15、间的内力不能列入牛顿定律方程中。(2)(2)隔离法：把系统中的各个部分隔离法：把系统中的各个部分( (或某或某一部分一部分) )从系统中隔离出来，作为一个单独的从系统中隔离出来，作为一个单独的研究对象来分析，从而求解物体之间的相互研究对象来分析，从而求解物体之间的相互作用力。作用力。 名师点睛名师点睛 (1)(1)处理连接体问题时，不能将整体法和处理连接体问题时，不能将整体法和隔离法对立起来，往往整体法和隔离法要相互隔离法对立起来，往往整体法和隔离法要相互配合交替使用。配合交替使用。(2)(2)在应用隔离法时，系统的内力有可能在应用隔离法时，系统的内力有可能成为某研究对象的外力，分析时要特别注
16、意。成为某研究对象的外力，分析时要特别注意。3 3如图所示，质量为如图所示，质量为m m的物的物块放在倾角为块放在倾角为的斜面上，斜面的斜面上，斜面体的质量为体的质量为M M，斜面与物块无摩，斜面与物块无摩擦，地面光滑，现对斜面体施一擦，地面光滑，现对斜面体施一个水平推力个水平推力F F，要使物块相对斜，要使物块相对斜面静止，力面静止，力F F应为多大？应为多大？针对训练审题指指导解答本解答本题时需要把握以下两点：需要把握以下两点：(1)两物体的加速度两物体的加速度a都水平向左，故其都水平向左，故其F合合都都是水平向左的。是水平向左的。(2)先分析先分析m，再分析，再分析(M和和m)。解析解析
17、两物体无相两物体无相对滑滑动，说明两物体加明两物体加速度相同，方向均水平向左。速度相同，方向均水平向左。对于物于物块m，受两，受两个力作用，其合力水平向左。先个力作用，其合力水平向左。先选取物取物块m为研研究究对象，求出它的加速度，它的加速度就是整象，求出它的加速度，它的加速度就是整体加速度，再根据体加速度，再根据F(Mm)a求出推力求出推力F。先先选择物物块为研究研究对象，受两个力：象，受两个力：重力重力mg、支持力、支持力FN，且两力合力水平向，且两力合力水平向左，如左，如图所示，由所示，由图可得：可得：mamg tan ，agtan ；再；再选整体整体为研究研究对象，根据象，根据牛牛顿第
18、二定律得第二定律得F(Mm)a(Mm)g tan 。答案答案(Mm)gtan 在解在解简单连接体接体问题中，求合力或系中，求合力或系统加加速度速度时，优先考先考虑“整体法整体法”，若求物体之，若求物体之间的的相互作用力相互作用力时，用，用“隔离法隔离法”。实际应用中可根用中可根据具体情况，灵活交替使用，不据具体情况，灵活交替使用，不应拘泥于固定拘泥于固定模式，无模式，无论运用哪种方法，解运用哪种方法，解题的关的关键还是在是在于于对选择的研究的研究对象象进行正确的受力分析。行正确的受力分析。针对训练1已知受力情况求运已知受力情况求运动情况情况时，先，先对物体物体进行受力分析，行受力分析，应用牛用牛顿第二定律求出物体的加速第二定律求出物体的加速度，再利用运度，再利用运动学公式求出物体的运学公式求出物体的运动情况。情况。2已知运已知运动情况求物体的受力情况情况求物体的受力情况时，先根，先根据物体的运据物体的运动情况求出物体的加速度，再情况求出物体的加速度，再对物体物体受力分析，利用牛受力分析，利用牛顿第二定律列方程求出物体的第二定律列方程求出物体的受力情况。受力情况。3加速度是加速度是联系受力情况与运系受力情况与运动情况的情况的“桥梁梁”，不，不论是哪一是哪一类动力学力学问题，都，都应先求出物先求出物体运体运动的加速度。的加速度。【归纳总结】
