物理必修用牛頓運(yùn)動定律解決問題一講義

1、物理必修用牛頓運(yùn)動定律解決問題一講義一、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作用力成正比物體加速度的大小跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)跟物體的質(zhì)量成反比量成反比; 加速度的方向跟作用力的方向相同。加速度的方向跟作用力的方向相同。復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：2、公式、公式: F=ma注意：（注意：（1）同時性）同時性 （2）同向性）同向性二、運(yùn)動學(xué)公式二、運(yùn)動學(xué)公式速度公式速度公式 ：v = vv = vo o+at+at位移公式：位移公式：x= vx= vo ot +att +at2 2 /2/2導(dǎo)出公式：導(dǎo)出公式：v v 2 2 v vo o 2 2 =2ax =2ax例例1.一

2、個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是一個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：GFNf2.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=Ff；方向與拉力；方向與拉力F方向相同方向相同3.物體的運(yùn)動情況

3、中已知哪些量？要求末速度和位移，物體的運(yùn)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VO和時間和時間t，要，要求末速度求末速度Vt和位移和位移,還差還差加速度加速度a。 =O t=4s t=? =? 解：物體受力如圖由圖知：F合=Ff=ma a= 2/1 . 122 . 44 . 6smmfFsmatvvt/4 . 441 . 100mattvs8 . 841 . 121212204s末的速度末的速度4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移GFNfO4.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，利用合力來求加速度。，利用合力來求加速度。5.

4、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(yùn)動學(xué)公式求解。最后用運(yùn)動學(xué)公式求解。例例1.一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(zhì)量是質(zhì)量是2Kg,在在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動。物體與地面間的摩擦力是動。物體與地面間的摩擦力是4.2N。求物體。求物體在在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。思考思考: 如果物體與地面的動摩擦因數(shù)為如果物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.2，其他，其他條件不變。其結(jié)果如何？條件不變。其結(jié)果如

5、何？GFNfO一、 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、位移等。 處理這類問題的基本思路是：先分析物體受力情況求合力，據(jù)牛頓第二定律求加速度，再用運(yùn)動學(xué)公式求所求量(運(yùn)動學(xué)量)。 練習(xí)：練習(xí)：一木箱質(zhì)量為一木箱質(zhì)量為m，與水平地面間的動摩擦，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為因數(shù)為，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成角的力角的力F推木箱，求經(jīng)過推木箱，求經(jīng)過ts時木箱的速度。時木箱的速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma豎直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at

6、GFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐標(biāo)系建立直角坐標(biāo)系XYX方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at解題過程解題過程解解:對物體對物體,受力分析如圖受力分析如圖.建立如圖所示坐標(biāo)系建立如圖所示坐標(biāo)系.根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律.得得F合合=F- f=ma,得得a=(6.4-4.2)/2= 1.1m/ s2由由v=at，得，得vt=1.14m/s=4.4m/s由由X=at2，得，得 x= 1.142=8.8m2121NGFf思路：已知運(yùn)動情況求受力。應(yīng)先求出加速度思路：已知運(yùn)動情況求

7、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，x=60m，t=5s據(jù)公式求得a = 4m/s2例例2.一個滑雪的人，質(zhì)量一個滑雪的人，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的時間內(nèi)滑下的路程的時間內(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)30ofGG1G2yxa第二步求第二步求F合合、阻

8、力、阻力要對人進(jìn)行受力分析畫受力圖，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 y軸方向：軸方向：NG2=0滑雪人所受的阻力滑雪人所受的阻力 f=G1 F合合 =mgsin F合合 =67.5NyxGG1G2Nf)30 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)系， 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律F Fmama，得：，得

9、： mgsinmgsinF 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：滑雪人受到的阻力是即：滑雪人受到的阻力是67.5N67.5N。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（知道三個運(yùn)動學(xué)量）已知的條件在運(yùn)動情況（知道三個運(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

10、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)公式求加速度，再在分的運(yùn)動情況，據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求加速度，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) )。 上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑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)多大雪板與雪面間動摩擦因數(shù)多大?如果坡長只有如果坡長只有60m，下端是水平雪面，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？滑雪者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？如果下坡后立即滑上一個如果下坡后立即滑上一個300的斜坡的斜坡 。請問滑雪者最高能上升多高？請問滑雪者最高能上升多高？更上一層更上

11、一層：一、 從受力確定運(yùn)動情況二、從運(yùn)動情況確定受力 動力學(xué)的兩類基本問題加速度加速度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，均包含有一個共同的物理量均包含有一個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度，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)及其變化；再由運(yùn)動學(xué)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)動學(xué)

12、公式反過來，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物體的受力可求加速度，再由牛頓第二定律便可確定物體的受力情況。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。求加速度是解決有關(guān)力和運(yùn)動問題的基運(yùn)動的橋梁。求加速度是解決有關(guān)力和運(yùn)動問題的基本思路，正確的受力分析和運(yùn)動過程分析則是解決問本思路，正確的受力分析和運(yùn)動過程分析則是解決問題的關(guān)鍵。題的關(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

13、求量動力學(xué)問題的求解 2.解題步驟：解題步驟： (1)確定研究對象；確定研究對象；(2)分析受力情況和運(yùn)動情況，畫示意分析受力情況和運(yùn)動情況，畫示意 圖圖(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 求加求加 速度；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 求所求所 求量。求量。質(zhì)量為質(zhì)量為40kg的物體靜止在水平面的物體靜止在水平面上上, 當(dāng)在當(dāng)在400N的水平拉力作用下由靜止開始的水平拉力作用下由靜止開始經(jīng)過經(jīng)過16m時時, 速度為速度為16 m/s, 求物體受到的阻求物體受到的阻力是多少力是多少?F80N用彈簧秤拉

14、著一個物體在水平面用彈簧秤拉著一個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物體在水平面上做勻變用彈簧秤拉著這個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。這個物體的質(zhì)量是多大。這個物體的質(zhì)量是多大? m=2 kg一個木箱沿著一個粗糙的斜面一個木箱沿著一個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的時的時間間, 滑下的路程是滑下的路程是10m, 斜面的夾角是斜面的夾角是300，求木箱和粗糙斜面間的動摩擦因數(shù)。求木箱和粗

15、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)： 蹦床是運(yùn)動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦蹦床是運(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，跳、翻滾并做各種空中動作的運(yùn)動項(xiàng)目，一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為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高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面回到離水平網(wǎng)面5.0高處。已知運(yùn)動員與高處。已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時間為網(wǎng)接觸的時間為1.2，若把在這段時間內(nèi)，若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大小（力的大?。╣取取10m/s2）。）。F = 1.5103N 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，的水平力牽引它，剛好能在水平面上勻速前進(jìn)。求：