高中物理 用牛頓定律解決問題課件.ppt

4.6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（一）,力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的兩類基本問題,1、已知物體的受力情況，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況；2、已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，確定物體的受力情況。,一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況,已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度和位移。處理這類問題的基本思路是：先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況求出合力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，再利用運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式求出要求的速度和位移。,在平直的高速公路上，一輛汽車正以32m/s的速度勻速行駛，因前方出現(xiàn)事故，司機(jī)立即剎車，直到汽車停下，已知汽車的質(zhì)量為1.5103kg，剎車時(shí)汽車所受的阻力為1.2104N，求：（1）剎車時(shí)汽車的加速度；（2）從開始剎車到最終停下，汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）從開始剎車到最終停下，汽車前進(jìn)的距離。,例1.一輛載貨的汽車,總質(zhì)量為4.0103Kg，運(yùn)動(dòng)中所受阻力恒為1.6103N，在不變的牽引力作用下由靜止啟動(dòng)，若牽引力為.8103N，問：啟動(dòng)10s后汽車的速度達(dá)到多少？啟動(dòng)10s內(nèi)汽車的位移是多少？,二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況（如物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、速度、加速度或位移）已知的條件下，要求得出物體所受的力。處理這類問題的基本思路是：首先分析清楚物體的受力情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，然后在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，利用牛頓第二定律列方程求力。,例2.一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量m=75Kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速地滑下，山坡的傾角=30o，在t=5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力（包括滑動(dòng)摩擦和空氣阻力）。,2012年11月，我國殲-15艦載戰(zhàn)斗機(jī)首次在“遼寧艦”上成功降落，有關(guān)資料表明，該戰(zhàn)斗機(jī)的質(zhì)量m=2.0104kg，降落時(shí)在水平甲板上受阻攔索的攔阻，速度從=80m/s減小到零所用時(shí)間t=2.5s若將上述運(yùn)動(dòng)視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，求：該戰(zhàn)斗機(jī)在此過程中(1)加速度的大小a；(2)滑行的距離x；(3)所受合力的大小F,加速度a是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁,牛頓第二定律公式（F=ma）和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式（勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式v=v0+at,x=v0t+at2,v2v02=2ax等）中，均包含有一個(gè)共同的物理量加速度a。由物體的受力情況，利用牛頓第二定律可以求出加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式便可確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化；反過來，由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以求出加速度，再由牛頓第二定律便可確定物體的受力情況?？梢?，無論是哪種情況，加速度始終是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁。求加速度是解決有關(guān)運(yùn)動(dòng)和力問題的基本思路，正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析則是解決問題的關(guān)鍵。,運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟：,1、確定研究對(duì)象；2、分析研究對(duì)象的受力情況，必要時(shí)畫受力示意圖；3、分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，必要時(shí)畫運(yùn)動(dòng)過程簡圖；4、利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度；5、利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律進(jìn)一步求解要求的物理量。,如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體靜止在光滑水平面上.現(xiàn)沿水平方向?qū)ξ矬w施加10N的拉力，g取10m/s2，求：（1）物體運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小；（2）物體運(yùn)動(dòng)3s時(shí)速度的大??；（3）物體從開始運(yùn)動(dòng)到位移為10m時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間.,如圖所示，小菲在超市里推車購物，若小車和貨物的總質(zhì)量為10kg，小車在水平推力的作用下由靜止開始沿水平地面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為0.5m/s2，小車運(yùn)動(dòng)了4s，忽略小車所受的阻力，求此過程中（1）推力的大?。?）小車末速度的大?。?）小車位移的大小,用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(二),1.平衡力:物體受到兩個(gè)力的大小相等,方向相反,作用在同一直線上,合力為零.根據(jù)牛頓第二定律,加速度為零.2.物體在任何情況下都受重力作用,且G=mg與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).,1.共點(diǎn)力的平衡(1)平衡狀態(tài):物體在共點(diǎn)力作用下,保持運(yùn)動(dòng)或的狀態(tài).(2)共點(diǎn)力平衡條件:物體所受的合力,即加速度為零.2.超重與失重(1)超重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?物體所受的重力的現(xiàn)象叫超重.產(chǎn)生超重的條件是物體具有的加速度.(2)失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?物體所受的重力的現(xiàn)象叫失重.產(chǎn)生失重的條件是物體具有的加速度.(3)完全失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零,此時(shí)物體加速度為,方向豎直向下.,自我校對(duì)1.（1）勻速直線靜止（2）為零2.（1）大于向上（2）小于向下（3）重力加速度,1.若一個(gè)物體處于平衡狀態(tài)，則此物體一定是()A.靜止B.勻速直線運(yùn)動(dòng)C.速度為零D.受各共點(diǎn)力的合力為零【答案】D2.關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是()A.超重就是物體受的重力增加了B.失重就是物體受的重力減少了C.完全失重就是物體一點(diǎn)重力都沒有了D.不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的,【解析】超重和失重只是視重的變化，物體本身的重力不變.【答案】D3.大小不同的三個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)小球上，以下各組中可使小球平衡的是()A.2N，3N，6NB.1N，4N，6NC.35N，15N，25ND.5N，15N，25N【解析】使物體平衡必須合外力為0.【答案】C,有人說“超重是指物體的重力增大，失重就是物體的重力減小”,你認(rèn)為這種說法對(duì)嗎?,超重與失重只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?增大或減小,是“視重”的改變,無論是超重還是失重,物體所受的重力都沒有變化,因此這種說法錯(cuò)誤.,二、超重和失重1.視重:當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí),彈簧測力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重”,大小等于秤所受的拉力或壓力.2.視重、失重和超重的關(guān)系,3.物體處于超重還是失重狀態(tài)與速度方向無關(guān),可直接根據(jù)加速度的方向來判斷.4.不管是超重還是失重狀態(tài),物體的重力都不會(huì)變化.例2舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中只能舉起100kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度.若在以a=2.5m/s2的加速度加速下降的升降機(jī)內(nèi)，此人能舉起質(zhì)量多大的重物？(g取10m/s2)【點(diǎn)撥】本題關(guān)鍵是理解舉重運(yùn)動(dòng)員向上的支撐力不會(huì)因?yàn)榘l(fā)生超重和失重現(xiàn)象而發(fā)生變化.【解析】運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，則運(yùn)動(dòng)員向上的最大支撐力為Fm1g12010N1200N.在升降機(jī)中只能舉起100kg的重物，可見物體超重了，升降機(jī)應(yīng)具有向上的加速度，則由牛頓第二定律得F-m2gm2a1，得出,a1m/s2=2m/s2.當(dāng)升降機(jī)以加速度a=2.5m/s2下降時(shí)，物體處于失重狀態(tài),由牛頓第二定律得m3g-F=m3a，得出m3=kg=160kg.故升降機(jī)的加速度為2m/s2；能舉起質(zhì)量為160kg的重物.,2.一名兒童站在媽媽單位的電梯內(nèi)，準(zhǔn)備去媽媽的辦公室.隨身帶了一玩具車，他用一彈性細(xì)繩輕拉玩具車時(shí)，玩具車并沒有動(dòng).正當(dāng)他不想拉車要拿起車的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)自己,的玩具車突然自己動(dòng)了起來.此時(shí)電梯也到達(dá)了他媽媽工作的樓層，請(qǐng)問他是在上樓還是下樓（已知電梯原來是勻速運(yùn)動(dòng)的）()A.正在減速上樓B.正在減速下樓C.還在勻速運(yùn)動(dòng)D.無法判斷【解析】原來玩具車處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)在車被拉動(dòng)，表明摩擦力減小了，因此壓力減小了，物體處于失重狀態(tài)，加速度的方向向下.又知他到達(dá)了目的地，說明電梯要停下來，所以只能是減速上升.【答案】A,超重和失重并不是重力變大或變小，而是物體對(duì)支持物的,壓力或?qū)依K的拉力大于或小于物體的重力，其最直接的判斷方法就是分析物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向.只要物體具有豎直向上的加速度，物體就處于超重狀態(tài)；只要物體具有豎直向下的加速度，物體就處于失重狀態(tài).沒有弄清超重和失重的實(shí)質(zhì)，對(duì)運(yùn)動(dòng)過程不能實(shí)事求是地分析，是求解超重和失重問題常出現(xiàn)的錯(cuò)誤.【例】某人站在一臺(tái)秤上，在此人迅速下蹲的過程中，臺(tái)秤的讀數(shù)()A.先變大后變小，最后等于人的重力B.一直變大，最后等于人的重力C.先變小后變大，最后等于人的重力D.一直變小，最后等于人的重力,【錯(cuò)解】因?yàn)槿擞伸o止加速下蹲，故人處于失重狀態(tài)，臺(tái)秤