牛頓第二定律應用(一)上課用 省公開課

1、l l、科技工作者能準確地預測火箭的變軌，、科技工作者能準確地預測火箭的變軌，衛(wèi)星的著落點，他們靠的是什么？衛(wèi)星的著落點，他們靠的是什么？2 2、利用我們已有的知識是否也能研究類、利用我們已有的知識是否也能研究類似的較為簡單的問題？似的較為簡單的問題？牛頓第二定律（牛頓第二定律（F F合合=m a=m a）反映了力和運動的關系反映了力和運動的關系運動學公式運動學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 導出公式導出公式 ：v vt t 2 2 v vo o 2 2 = 2ax = 2ax12例例1.一

2、個靜止在水平面上的物體，質量是一個靜止在水平面上的物體，質量是2kg2kg，在，在6.4N6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運動，物體與水的水平拉力作用下沿水平面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力為平地面間的滑動摩擦力為4.2N4.2N。求物體。求物體4s4s末的速度和末的速度和4s4s內(nèi)發(fā)生的位移。內(nèi)發(fā)生的位移。問題：問題：1.1.物體的受力情況如何？物體的受力情況如何？受力分析如圖示：受力分析如圖示：2.2.物體所受的合力如何？物體所受的合力如何？豎直方向：豎直方向：合力為零，加速度為零。合力為零，加速度為零。水平方向：水平方向：大?。捍笮。篎 F合合=F=FF Ff f；方向與拉力

3、；方向與拉力F F方向相同方向相同3.3.物體的運動情況中已知哪些量？要求末速度和位移，物體的運動情況中已知哪些量？要求末速度和位移，還差什么量？還差什么量？已知初速度已知初速度V VO O和時間和時間t t，要，要求末速度求末速度V Vt t和位移和位移, ,還差還差加速度加速度a a。 =O t=4s t=? =? FfFGFN解：解：物體受力如圖物體受力如圖由由牛頓第二定律牛頓第二定律：F FF Ff f= m= ma a a a= = 26.4 4.21.1 /2fF Fm sm-=smatvvt/4 . 441 . 100mattvs8 . 841 . 121212204s4s末的速

4、度末的速度4s4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移4.4.如何求加速度？如何求加速度？借助于牛頓第二定律借助于牛頓第二定律F F合合=ma=ma，利用合力來求加速度。，利用合力來求加速度。5.5.本題的解題思路如何？本題的解題思路如何？先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，最后用運動學公式求解。最后用運動學公式求解。FfFGFN變式變式.一個靜止在水平地面上的物體一個靜止在水平地面上的物體, ,質量是質量是2Kg,2Kg,在在6.4N6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動。的水平拉力作用下沿水平地面向右運動。物體物體與地面的動摩擦因數(shù)為與地面的動摩

5、擦因數(shù)為0.20.2。求物體在。求物體在4s4s末的速度末的速度和和4s4s內(nèi)發(fā)生的位移。內(nèi)發(fā)生的位移。FfFGFN一、一、 從受力確定運動情況從受力確定運動情況 已知物體受力情況確定運動情況，指的是已知物體受力情況確定運動情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。運動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。 處理這類問題的基本思路是：先分析物體處理這類問題的基本思路是：先分析物體受力情況受力情況求合力求合力，據(jù)牛頓第二定律，據(jù)牛頓第二定律求加速度求加速度，再用運動學公式再用運動學公式求所求量求所求量( (運動學量運動學

6、量) )。 解：木箱受力如圖：將解：木箱受力如圖：將F F正交分解，則：正交分解，則：練習：練習：一木箱質量為一木箱質量為=10Kg=10Kg，與水平地面間的動摩，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為擦因數(shù)為=0.2=0.2，現(xiàn)用斜向右下方，現(xiàn)用斜向右下方=100N=100N的力推木箱，的力推木箱，使木箱在水平面上做勻加速運動。使木箱在水平面上做勻加速運動。與水平方向成與水平方向成=37=37O O角，求經(jīng)過角，求經(jīng)過=5=5秒時木箱的速度。秒時木箱的速度。 F FN NmgmgF Ff fF FF F1 1F F2 2F F2 2= F sin= F sin F F1 1= F cos= F cos

7、F Ff fF FN N 由由 得得 豎直方向：豎直方向： 0)(2mgFFN水平方向：水平方向： maFFf1cos(sin)FmgFvtm-+=v at 代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： v v m/sm/s一個滑雪的人，質量一個滑雪的人，質量m m75kg75kg，以，以v v0 02m/s2m/s的初的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角3030，在在t t5s5s的時間內(nèi)滑下的路程的時間內(nèi)滑下的路程x x60m60m，求滑雪人受到的阻力，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。（包括摩擦和空氣阻力）。解：解： F F2 2F F1 1F F阻阻F FN N

8、 F F1 1= mg= mgsinsin 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律:F:F1 1F F阻阻m am a 由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1mama = = mgmgsinsin- -t t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）已知運動情況求已知運動情況求受力情況受力情況F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上滑雪的人滑雪時受力如圖，將滑雪的人滑雪時受力如圖，將G G分解得：分解得：代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： F F阻阻67.5N67.5N本題屬于那類力學問題？人共本

9、題屬于那類力學問題？人共受幾個力的作用？各力方向如受幾個力的作用？各力方向如何？它們之中哪個力是待求量？何？它們之中哪個力是待求量？哪個力實際上是己知的？待求哪個力實際上是己知的？待求力是誰？物體所受的合力沿什力是誰？物體所受的合力沿什么方向？么方向？解：解：滑雪的人滑雪時受力如圖，滑雪的人滑雪時受力如圖，將將G G分解得：分解得： F F2 2F F1 1F F阻阻F FN NF F1 1= = mgmgsinsin F F1 1F F阻阻m am a 由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1

10、m am a = = mgsinsin t t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： F F阻阻67.5N67.5N二、從運動情況確定受力二、從運動情況確定受力 已知物體運動情況確定受力情況，指的是在運動情已知物體運動情況確定受力情況，指的是在運動情況（知道三個運動學量）已知的條件下，要求得出物體況（知道三個運動學量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關物理量（如動摩擦因數(shù)等）。所受的力或者相關物理量（如動摩擦因數(shù)等）。 處理這類問題的基本思路是：先分析物體的運動情處理這類問題的基本思路是：先分析物體的運動情

11、況，據(jù)運動學公式?jīng)r，據(jù)運動學公式求加速度求加速度，再在分析物體受力情況的，再在分析物體受力情況的基礎上，用牛頓第二定律列方程基礎上，用牛頓第二定律列方程求所求量求所求量( (力力) )。 上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板與雪面間動摩擦因數(shù)多大與雪面間動摩擦因數(shù)多大? ?如果坡長只有如果坡長只有60m60m，下端是水平雪面，滑雪，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上還能滑多遠？者在水平面上還能滑多遠？如果下坡后立即滑上一個如果下坡后立即滑上一個30300 0的斜坡的斜坡 。請問。請問滑雪者最高能上升多高？滑雪者最高能上升多高？更上一層更上一層：約約=0.1=0

12、.1242m242m41m41m一、一、 從受力確定運動情況從受力確定運動情況二、從運動情況確定受力二、從運動情況確定受力 解題思路：解題思路：力的合成力的合成與分解與分解F F合合= m a= m a運動學運動學公式公式受力情況受力情況合力合力F F合合a a運動情況運動情況 1 1、確定、確定研究對象研究對象。 2 2、分析研究對象的、分析研究對象的受力情況受力情況，必要時畫受力，必要時畫受力的示意圖。的示意圖。 3 3、分析研究對象的、分析研究對象的運動情況運動情況，必要時畫運動，必要時畫運動過程簡圖。過程簡圖。 4 4、利用牛頓第二定律或運動學公式、利用牛頓第二定律或運動學公式求加速度

13、求加速度。 5 5、利用運動學公式或牛頓第二定律進一步求、利用運動學公式或牛頓第二定律進一步求解要求的物理量。解要求的物理量。例題例題3 3: :光滑的水平面上有質量分別為光滑的水平面上有質量分別為m m1 1、m m2 2的兩物體的兩物體 靜靜止靠在一起止靠在一起( (如圖如圖) ,) ,現(xiàn)對現(xiàn)對m m1 1施加一個大小為施加一個大小為 F F 方向向方向向右的推力作用。求此時物體右的推力作用。求此時物體m m2 2受到物體受到物體 m m1 1的作用力的作用力F F1 1m1m2Fm1FF1m2F1FN1 解法一解法一 ： 分別以分別以m m1 1、m m2 2為隔離體作受力分析為隔離體作

14、受力分析FN2m1gm2g對對m m1 1有有 ：F FF F1 1 = m = m 1 1a a （1 1）對對m m2 2有有: F: F1 1 = m = m2 2 a a （2 2）聯(lián)立（聯(lián)立（1 1）、（）、（2 2）可得）可得212mmFmF1 =m1m2Fm2F1FN2 解法二解法二 ：對對m m1 1、m m2 2視為整體作受力分析視為整體作受力分析m2g有有 ：F = F = （m m 1 1+ m+ m2 2）a a （1 1）對對m m2 2作受力分析作受力分析聯(lián)立（聯(lián)立（1 1）、（）、（2 2）可得）可得212mmFmF1 =FN（m1 + m2）gF有有 ：F F1

15、 1 = m = m2 2 a a （2 2）例題例題3 3: :光滑的水平面上有質量分別為光滑的水平面上有質量分別為m m1 1、m m2 2的兩物體的兩物體 靜靜止靠在一起止靠在一起( (如圖如圖) ,) ,現(xiàn)對現(xiàn)對m m1 1施加一個大小為施加一個大小為 F F 方向向方向向右的推力作用。求此時物體右的推力作用。求此時物體m m2 2受到物體受到物體 m m1 1的作用力的作用力F F1 1在動力學中連結體問題的處理方法：在動力學中連結體問題的處理方法：連結體：連結體：兩個兩個( (或兩個以上或兩個以上) )物體相互連物體相互連結參與運動的系統(tǒng)。結參與運動的系統(tǒng)。隔離法：將各個物體隔離出

16、來隔離法：將各個物體隔離出來，分別對各個物，分別對各個物體根據(jù)牛頓定律列式，并要注意標明各物體體根據(jù)牛頓定律列式，并要注意標明各物體的加速度方向，找到各物體之間的速度制約的加速度方向，找到各物體之間的速度制約關系。關系。整體法：整體法：若連結體內(nèi)若連結體內(nèi)( (即系統(tǒng)內(nèi)即系統(tǒng)內(nèi)) )各物體的加速各物體的加速度相同，又不需要系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作度相同，又不需要系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力時，可取系統(tǒng)作為一個整體來研究用力時，可取系統(tǒng)作為一個整體來研究，整體法與隔離法交叉使用整體法與隔離法交叉使用：若連接體內(nèi)：若連接體內(nèi)各各物體具有相同的加速度物體具有相同的加速度時，應先把連接體時，應先把連接體當成一個整體列式。如還要求連接體內(nèi)物當成一個整體列式。如還要求連接體內(nèi)物體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對單體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對單個物體根據(jù)牛頓定律列式。個物體根據(jù)牛頓定律列式。 求求m m1 1對對m m2 2的作用力大小。的作用力大小。m1 m2m2gF1FN21212m FFm amm=+021mmFa0Ff2121)(mmgmmFa122Fm gm a-=1221221212()Fmm gm FFmm gmmmm-+=+=+用水平推力用水平推力F F向左推向左推 m m1 1、m m2 2間的作用間的作用力與原來相力與原來相同嗎？同嗎？ 對對m m2