s4.6用牛頓運(yùn)動定律解決問題(一)

1、一、牛頓第二定律一、牛頓第二定律1、內(nèi)容：、內(nèi)容：物體加速度的大小跟所受物體加速度的大小跟所受到的作用力成正比到的作用力成正比,跟它的質(zhì)量成反跟它的質(zhì)量成反比比; 加速度方向跟作用力方向相同。加速度方向跟作用力方向相同。復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：2、公式、公式: F=ma二、運(yùn)動學(xué)公式二、運(yùn)動學(xué)公式速度公式速度公式 ：v = vo+at位移公式：位移公式：x= vot + at2導(dǎo)出公式：導(dǎo)出公式：v 2 vo 2 =2ax21例例1.一個(gè)靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是一個(gè)靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg，在，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動，物體與水的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動，物體與水平地

2、面間的滑動摩擦力為平地面間的滑動摩擦力為4.2N。求物體。求物體4s末的速度和末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。內(nèi)發(fā)生的位移。問題：問題：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：G2.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。篎合合= F1 F2 ；方向與拉力；方向與拉力F1方向相同方向相同3.物體是勻變速運(yùn)動嗎物體是勻變速運(yùn)動嗎? 運(yùn)動情況中已知哪些量？要求運(yùn)動情況中已知哪些量？要求末速度和位移，還差什么量？末速度和位移，還差什么量？物體做勻變速直線運(yùn)動物體做勻變速直

3、線運(yùn)動,已知已知初速度初速度VO和時(shí)間和時(shí)間t，要求末速，要求末速度度V和位移和位移,還差加速度還差加速度a。 0 0=O t=4s =? =? FNF1F2a=?解：物體受力如圖解：物體受力如圖由圖知：由圖知：F合合=F1-F2由由牛頓第二定律可得牛頓第二定律可得:smsmatvv/4 . 4/41 . 100mmattvx8 . 841 . 121212204s末的速度末的速度4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移O4.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合合=ma，先求合力再求加速度。，先求合力再求加速度。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

4、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(yùn)動學(xué)公式求解。最后用運(yùn)動學(xué)公式求解。2221/1 . 1/22 . 44 . 6smsmmFFaGFNF1F2練習(xí)練習(xí):1一個(gè)靜止在水平地面上的物體一個(gè)靜止在水平地面上的物體,質(zhì)質(zhì)量是量是2Kg,在在6.4N的水平拉力作用下沿的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動。水平地面向右運(yùn)動。物體與地面的動物體與地面的動摩擦因數(shù)為摩擦因數(shù)為0.2，求物體在求物體在4s末的速度末的速度和和4s內(nèi)發(fā)生的位移。內(nèi)發(fā)生的位移。(g取10m/s2)解：物體受力如圖解：物體受力如圖由圖知：由圖知：F合合=F1-F2smsmatvv/8 . 4

5、/42 . 100mmattvx6 . 942 . 121212204s末的速度末的速度4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移GFNF1F2由牛頓第二定律可得由牛頓第二定律可得:FN=G=mgF2=FN則:F合=F1mg221/2 . 1/21022 . 04 . 6smsmmmgFa一、一、 從受力確定運(yùn)動情況從受力確定運(yùn)動情況 已知物體受力情況確定運(yùn)動情況，指已知物體受力情況確定運(yùn)動情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動狀態(tài)或求出物體的速度、位出物體的運(yùn)動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。移等。 處理這類問題的基本思路是：先分處理這類問題的基本思路是：先分析

6、物體受力情況析物體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(yùn)動學(xué)公式，再用運(yùn)動學(xué)公式求所求量求所求量( (運(yùn)運(yùn)動學(xué)量動學(xué)量) )。 練習(xí)練習(xí)2：一木箱質(zhì)量為：一木箱質(zhì)量為m，與水平地面間，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用斜向右下方與，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成水平方向成角的力角的力F推木箱使之向右運(yùn)推木箱使之向右運(yùn)動，求經(jīng)過時(shí)間動，求經(jīng)過時(shí)間t木箱的速度。木箱的速度。FGFFNFf F1=FCosF2=FSinXYX方向：F合=F1-FfY方向：FN=G+F2 F f=FN V=V0+atF1=FcosF2=FSinF合=ma思路：已知運(yùn)動情況求

7、受力。應(yīng)先求出加速度思路：已知運(yùn)動情況求受力。應(yīng)先求出加速度a，再利用牛頓第二定律再利用牛頓第二定律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?yàn)閂0=2m/s，s=60m，t=5s據(jù)公式求得a = 4m/s2例例2.一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量m = 75Kg，以，以v0 = 2m/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= 30o，在，在 t = 5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。力（包括摩擦和空氣阻力）。2021attV人)30oFF

8、阻阻GG1G2yxa第二步求第二步求F合合、阻力、阻力要對人進(jìn)行受力分析畫受力圖，人)30oFF阻阻GG1G2yxa第二步求第二步求F合合、阻力、阻力要對人進(jìn)行受力分析畫受力圖要對人進(jìn)行受力分析畫受力圖所以：所以：F合合=ma=300Nx軸方向：軸方向：F合合=G1F阻阻y軸方向：軸方向：F1G2=0滑雪人所受的阻力滑雪人所受的阻力 F阻阻=G1 F合合 =mgsin F合合 =67.5N解：解： 根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式：根據(jù)運(yùn)動學(xué)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 對人進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系，對人進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)

9、系，Gx=mgsinGx=mgsin 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律F Fmama，得：，得：GxGxF F阻阻mama 即：即：F F阻阻mgsinmgsinmama 代入數(shù)值得：代入數(shù)值得：F F阻阻67.5N67.5N即：滑雪人受到的阻力大小是即：滑雪人受到的阻力大小是67.5N67.5N。方向沿山坡向上。方向沿山坡向上. .12a a2（xv0t）t2二、從運(yùn)動情況確定受力二、從運(yùn)動情況確定受力 已知物體運(yùn)動情況確定受力情況，指的是已知物體運(yùn)動情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動情況（知道三個(gè)運(yùn)動學(xué)量）已知的條件在運(yùn)動情況（知道三個(gè)運(yùn)動學(xué)量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量

10、下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量（如動摩擦因數(shù)等）。（如動摩擦因數(shù)等）。 處理這類問題的基本思路是：先分析物體處理這類問題的基本思路是：先分析物體的運(yùn)動情況，據(jù)運(yùn)動學(xué)公式的運(yùn)動情況，據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求加速度求加速度，再在分，再在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列析物體受力情況的基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列方程方程求所求量求所求量( (力力) )。 1.上題中如果忽略空氣阻力作用，上題中如果忽略空氣阻力作用，滑雪人受到的滑雪人受到的摩擦阻力多大摩擦阻力多大,求滑雪板與雪面間動摩擦因數(shù)多求滑雪板與雪面間動摩擦因數(shù)多大大?2.如果坡長只有如果坡長只有60m，下端是水平雪面，滑雪者在，下端是水平

11、雪面，滑雪者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？水平面上還能滑多遠(yuǎn)？3.如果下坡后立即滑上另一個(gè)同樣的斜坡如果下坡后立即滑上另一個(gè)同樣的斜坡 。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：（g=10m/s2)例例2.一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量m = 75Kg，以，以v0 = 2m/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= 30o，在，在 t = 5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。力（包括摩擦和空氣阻力）。0.115153mm209.63121mm3.70

12、3121更上一層答案更上一層答案：（g=10m/s2)1、2、3、一、一、 從受力確定運(yùn)動情況從受力確定運(yùn)動情況二、從運(yùn)動情況確定受力二、從運(yùn)動情況確定受力 加速度加速度a是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁 牛頓第二定律公式牛頓第二定律公式(F=ma)和運(yùn)動學(xué)公式和運(yùn)動學(xué)公式(勻變速勻變速直線運(yùn)動公式直線運(yùn)動公式v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2v02=2ax等等)中，中，均包含有一個(gè)共同的物理量均包含有一個(gè)共同的物理量加速度加速度a。 由物體的受力情況，用牛頓第二定律可求加速由物體的受力情況，用牛頓第二定律可求加速度，再由運(yùn)動學(xué)公式便可確定物體的運(yùn)動狀態(tài)及其度，再由運(yùn)動學(xué)

13、公式便可確定物體的運(yùn)動狀態(tài)及其變化；反過來，由物體的運(yùn)動狀態(tài)及其變化，用運(yùn)變化；反過來，由物體的運(yùn)動狀態(tài)及其變化，用運(yùn)動學(xué)公式可求加速度，再由牛頓第二定律便可確定動學(xué)公式可求加速度，再由牛頓第二定律便可確定物體的受力情況。物體的受力情況。 可見，無論是哪種情況，加速度始終是聯(lián)系力和可見，無論是哪種情況，加速度始終是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁。運(yùn)動的橋梁。求加速度是解決有關(guān)力和運(yùn)動問題的求加速度是解決有關(guān)力和運(yùn)動問題的基本思路，基本思路，正確的正確的受力分析受力分析和和運(yùn)動過程分析運(yùn)動過程分析則是解則是解決問題的決問題的關(guān)鍵。關(guān)鍵。 從受力確定運(yùn)動從受力確定運(yùn)動從運(yùn)動確定受力從運(yùn)動確定受力 1.基本思路

14、基本思路:加速度加速度a是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁是聯(lián)系力和運(yùn)動的橋梁所求量所求量所求量所求量2.解題步驟：解題步驟： (1)確定研究確定研究對象對象；(2)分析分析受力受力情況情況和運(yùn)動和運(yùn)動情況，情況， 畫畫示意圖示意圖(受力和運(yùn)動過程受力和運(yùn)動過程)；(3)用牛頓第二定律或運(yùn)動學(xué)公式用牛頓第二定律或運(yùn)動學(xué)公式 求求加速度加速度； (4)用運(yùn)動學(xué)公式或牛頓第二定律用運(yùn)動學(xué)公式或牛頓第二定律 求求所求量所求量。質(zhì)量為質(zhì)量為40kg的物體靜止在水的物體靜止在水平面上平面上, 當(dāng)在當(dāng)在400N的水平拉力作用下由的水平拉力作用下由靜止開始經(jīng)過靜止開始經(jīng)過16m時(shí)時(shí), 速度為速度為16 m/s, 求求物體

15、受到的阻力是多少物體受到的阻力是多少?F80N用彈簧秤拉著一個(gè)物體在水平面用彈簧秤拉著一個(gè)物體在水平面上做勻速運(yùn)動上做勻速運(yùn)動, 彈簧秤的示數(shù)是彈簧秤的示數(shù)是0.40N. 然后然后用彈簧秤拉著這個(gè)物體在水平面上做勻變用彈簧秤拉著這個(gè)物體在水平面上做勻變速運(yùn)動速運(yùn)動, 測得加速度是測得加速度是0.85 m/s2, 彈簧秤的彈簧秤的示數(shù)是示數(shù)是2.10N。這個(gè)物體的質(zhì)量是多大。這個(gè)物體的質(zhì)量是多大? m=2 kg一個(gè)木箱沿著一個(gè)粗糙的斜面一個(gè)木箱沿著一個(gè)粗糙的斜面勻加速下滑，勻加速下滑， 初速度是零，經(jīng)過初速度是零，經(jīng)過5.0 s的時(shí)的時(shí)間間, 滑下的路程是滑下的路程是10m, 斜面的夾角是斜面的

16、夾角是300，求木箱和粗糙斜面間的動摩擦因數(shù)。求木箱和粗糙斜面間的動摩擦因數(shù)。(g取取10 m/s2)=0.48練習(xí)：練習(xí)： 1 1.蹦床是運(yùn)動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、蹦床是運(yùn)動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運(yùn)動項(xiàng)目，一個(gè)質(zhì)量翻滾并做各種空中動作的運(yùn)動項(xiàng)目，一個(gè)質(zhì)量為為60kg的運(yùn)動員，從離水平網(wǎng)面的運(yùn)動員，從離水平網(wǎng)面3.2高處自由高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0高處。已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為高處。已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2，若把在這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒若把在這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大?。μ幚?，求此力的大?。╣取取10m/s2）。）。F = 1.5103N 2. 質(zhì)量為質(zhì)量為20kg的物體若用的物體若用20N的水平力牽引它，的