物理：4.6《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(一)》課件(新人教版必修1).ppt

第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,學(xué)案6 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（一）,2008年9月25日，我國(guó)三名航天員乘坐中國(guó)自己研制的“神舟”七號(hào)飛船在太空飛行了3天，并進(jìn)行了太空行走，于9月28日17時(shí)37分降落在內(nèi)蒙古四子王旗中部草原。 我國(guó)的科學(xué)工作者可以根據(jù)飛船的受力情況確定飛船在任意時(shí)刻的位置和速度，當(dāng)然，這種計(jì)算很復(fù)雜，是由電子計(jì)算機(jī)來完成的。請(qǐng)你大致描述一下他們解決這一問題的思路。,學(xué)點(diǎn)1 從受力確定運(yùn)動(dòng)情況,（1）已知受力確定運(yùn)動(dòng)情況的基本思路 受力分析 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 及正交分解 （2）已知受力確定運(yùn)動(dòng)情況的解題步驟 確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力示意圖。 根據(jù)力的合成與分解的方法，求出物體所受的合力（包括大小和方向）。 根據(jù)牛頓第二定律列方程。求出物體的加速度。 結(jié)合給定的物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)參量。,【例1】一個(gè)滑雪人從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角=30，滑雪板 與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04，求5 s內(nèi)滑下來的路程和5 s末的速度大小。 （取g=10 m/s2）,【答案】58 m 23.3 m/s,一質(zhì)點(diǎn)從距離光滑的斜面底端10 m處以速度v0=10 m/s沿著斜面上滑，已知斜面的傾角=30，求質(zhì)點(diǎn)滑到斜面底端所用的時(shí)間。,【答案】4.83s,（1）從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的基本思路 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 受力情況 說明：求解動(dòng)力學(xué)的兩類問題，其中，受力分析是基礎(chǔ)，牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是工具，加速度是橋梁。 （2）從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的解題步驟 確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫出物體的受力示意圖； 選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度； 根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體所受的合力； 根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。,如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的力。,學(xué)點(diǎn)2 從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,【例2】如圖4-6-2所示，一位滑雪者如果以v020 m/s的初 速度沿直線沖上一傾角為30的山坡，從沖坡開始計(jì) 時(shí)，至3.8 s末，雪橇速度變?yōu)榱恪?如果雪橇與人的質(zhì) 量共為m=80 kg，求滑雪人受到的阻力是多少？（取 g=10 m/s2）,【答案】20.8 N，沿斜面向下,圖4-6-2,【評(píng)析】這是典型地根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況的問題。對(duì)于這一類問題關(guān)鍵是理清基本的解題思路，做好受力分析，把握好加速度a這一橋梁。,質(zhì)量m=1.5 kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），在水平恒力F作用下，從水平面上點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離撤去該力，物塊繼續(xù)滑行t=2.0 s后停在B點(diǎn),已知A、B兩點(diǎn)間的距離s=5.0 m，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.20，求恒力F的大小。（取g=10 m/s2）,【答案】15N,(3)連接體問題 利用牛頓第二定律處理連接體問題時(shí)常用的方法是整體法與隔離法。 整體法：當(dāng)系統(tǒng)中各物體的加速度相同時(shí)，我們可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體的質(zhì)量之和，當(dāng)整體受到的外力F已知時(shí)，可用牛頓第二定律求出整體的加速度，這種處理問題的思維方法叫做整體法。 隔離法：從研究的方便出發(fā)，當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力時(shí)，常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中“隔離”出來，進(jìn)行受力分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程，這種處理連接體問題的思維方法叫做隔離法。 說明：處理連接體問題時(shí)，整體法與隔離法往往交叉使用，一般的思路是先用其中一種方法求加速度，再用另一種方法求物體間的作用力或系統(tǒng)所受合外力.,【例3】如圖4-6-4所示,光滑水平面上放置質(zhì)量 分別為m、2m的A、B兩個(gè)物體，A、B間 的最大靜摩擦力為mg，現(xiàn)用水平拉力F 拉B，使AB以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則拉力F 的最大值為（ ） A.mg B.2mg C.3mg D.4mg,【解析】當(dāng)A、B之間恰好不發(fā)生相對(duì) 滑動(dòng)時(shí)力F最大，此時(shí)，對(duì)于A物體所受的合外力為mg 由牛頓第二定律知aA=mg/m=g 對(duì)于AB整體，加速度a=aA=g 由牛頓第二定律得F=3ma=3mg,圖4-6-4,【評(píng)析】整體法和隔離法是高中物理常用的方法，特別是涉及到兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體時(shí)，往往用到此法，但并不是任何兩個(gè)物體都可以看作整體，只有兩物體加速度相同時(shí)才可看作整體法。,C,如圖-6-5所示，光滑水平面上并排放置著A、B兩個(gè)物體，mA=5 kg，mB=3 kg，用F=16 N的水平外力推動(dòng)這兩個(gè)物體，使它們共同做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求A、B間彈力的大小。,【答案】6 N,圖4-6-5,（4）瞬時(shí)加速度問題 分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度。此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立。 剛性繩（或接觸面）：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷（或脫離）后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間，一般題目中所給的細(xì)線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時(shí)，均可按此模型處理。 彈簧（或橡皮繩）：此種物體的特點(diǎn)是形變量大，形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，在瞬時(shí)問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的。 說明：力和加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性是高考的重點(diǎn)。物體的受力情況應(yīng)符合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)外界因素發(fā)生變化（如撤力、變力、斷繩等）時(shí)，需重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，切忌想當(dāng)然！ 細(xì)繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能發(fā)生突變。,【例4】如圖4-6-6甲所示，一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度 分別為L(zhǎng)1、L2的兩根細(xì)線上，L1的一端懸掛在天花 板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處 于平衡狀態(tài)。求解下列問題： （1）現(xiàn)將線L2剪斷，求剪斷L2的瞬時(shí)物體的加速度； （2）若將圖4-6-6甲中的細(xì)線L1換成長(zhǎng)度相同，質(zhì)量 不計(jì)的輕彈簧，如圖4-6-6乙所示，其他條件不 變，求剪斷L2的瞬間物體的加速度。,【解析】（1）當(dāng)線L2被剪斷的瞬間，因細(xì)線L2對(duì)球的彈力突然消失，而引起L1上的張力發(fā)生突變，使物體的受力情況改變，瞬時(shí)加速度沿垂直L1斜向下方，為 a=gsin （2）當(dāng)線L2被剪斷時(shí)，細(xì)線L2對(duì)球的彈力突然消失，而彈簧的形變還來不及變化（變化要有一個(gè)過程，不能突變），因而彈簧的彈力不變，它與重力的合力與細(xì)線L2對(duì)球的彈力是一對(duì)平衡力，等值反向，所以線L2剪斷時(shí)的瞬時(shí)加速度為a=gtan，方向水平向右。,圖4-6-6,【評(píng)析】求解此題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： （1）其他力改變時(shí)，彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生突變。 （2）其他力改變時(shí)，細(xì)繩上的彈力可以在瞬間發(fā)生突變。,【答案】 (1)gsin（2）gtan,如圖4-6-7所示，A、B質(zhì)量均為m，中間有一輕質(zhì)