牛頓第一定律應(yīng)用

1、用牛頓定律解決問題1復(fù)習(xí)上幾節(jié)課的內(nèi)容：1、牛頓三定律內(nèi)容？2、牛頓第二定律公式？3、運動學(xué)規(guī)律及公式？牛頓第二定律確定了運動和力的關(guān)系，使我們能將物體的運動情況與受力的情況聯(lián)系起來。因此，他在天體運動的研究、車輛設(shè)計等許多基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)中都有廣泛應(yīng)用由于我們目前知識的局限性，這里先通過一些簡單的例子做些介紹 。1、從受力確定運動狀況例題1一個靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6.4N的水平拉力的作用下沿水平地面向右運動。物體與地面間的摩擦力是4.2N。求物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。問：1、本題研究對象是誰？它共受幾個力的作用？物體 所受的合力沿什么方向？大小是多少？ 2、

2、本題要求計算位移和速度，而我們目前只能解決勻 變速運動的速度和位移。物體的運動時勻變速運動嗎？ 3、FN和G在豎直方向上，它們有什么關(guān)系？FN和G在豎直方向上，大小相等，方向相反，是一對平衡力。分析：物體所受的合力方向水平向右，根據(jù)牛頓第二定律加速度一定水平向右，因此物體向右做勻加速直線運動。平衡力與作用力、反作用力的區(qū)別是什么？那么該題是已知受力求運動呢，還是已知運動求受力呢？由分析可知：該題是已知受力求運動。它的受力如圖所示：FfFNG解：1、本實驗研究對象是水平地面上的物體，物體受4個力 的作用;拉力F，方向水平向右;摩擦力f，水平向左重 力G，豎直向下；地面的支持力FN，豎直向上。物體

3、 所受的合力方向沿水平方向，大小等于F1 =F-f=6.4- 4.2=2.2N2、物體所受的合力方向水平向右，根據(jù)牛頓第二定 律其加速度一定水平向右，因此物體向右做勻加速 直線運動。3、FN和G在豎直方向上，大小相等，方向相反，是一 對平衡力。2、從運動情況確定受力例題2一個滑雪的人，質(zhì)量m=75Kg，以V0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角=30，在t=5s的時間內(nèi)滑下的路程x=60m, 求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。問：本題屬于哪類力學(xué)問題？人共受幾個力的作用？各力方向如何？他們之中哪個力是待求量？哪個力實際上是已知的？待求力是誰？物體所受的合力沿什么方向？分析：這

4、個題目是已知人的運動情況，求人 所受的力。應(yīng)該注意三個問題。1、分析人的受力情況，按題意做出草圖如下所示，然 后考慮幾個問題?；┤斯彩艿綆讉€里的作用？這 幾個力沿什么方向？它們之中哪個力是待求的？哪 個力實際上是已知的。2、根據(jù)運動學(xué)的關(guān)系得到下滑加速度，求出對應(yīng)的合力，再 由合力求出人受的阻力。3、適當(dāng)選取坐標(biāo)系，使運動正好沿著一個坐標(biāo)軸的方向。GfN解：如圖所示建立平面直角坐標(biāo)系，把重力G 沿x軸和y軸的方向分解，得到GXGYGX=m g sinGY=m g cos與山坡垂直的方向，物體沒有發(fā)生位移，沒有加速度，所以GY 與支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡，物體所受的合力F等于GX

5、和F阻的合力。以沿山坡向下為正方向，合力F= GX - F阻， 方向沿山坡向下，使滑雪人產(chǎn)生沿山坡向下的加速度?；┤说募铀俣瓤梢愿鶕?jù)運動學(xué)的規(guī)律求得，即由x=v0 t + at2 解出把已知數(shù)值代入，可得滑雪人的加速度 a=4m/s2下面求滑雪人收到的阻力。根據(jù)牛頓第二定律F=ma有由此解出阻力代入數(shù)值后得，滑雪人受到的阻力是67.5N。問題：1、上述兩個例題在解題方法上有什么相同和不同之處？ 2、在例題2中為什么要建立平面直角坐標(biāo)系？3、在運動學(xué)公式中通常是以v0為正方向的，但在利 用牛頓第二定律列方程式時，選什么方向為正方 向比較方便？1、兩題中都需要畫受力圖，都要利用牛頓第二定律和 運

6、動學(xué)公式，畫受力圖是重要的步驟。不同之處是 例題1先用牛頓運動定律求加速度，而例題2先用運 動學(xué)公式求加速度。2、例題2中物體受力較為復(fù)雜，可用G1 、G2代替G,使 解題方便。3、因為加速度的方向與物體所受合外力的方向一致，所 以以加速度的方向為正方向，會給分析問題帶來很大 方便。總結(jié)：運用牛頓運動定律解決的動力學(xué)問題常?？?以分為兩種類型（兩類動力學(xué)基本問題）：（1）已知物體的受力情況，要求物體的運動 況如物體運動的位移、速度及時間等（2）已知物體的運動情況，要求物體的受力 情況（求力的大小和方向）3、兩類動力學(xué)基本問題的解題思路 圖解如下：運動學(xué)公式 牛頓第二定律受力情況加速度a 運動情

7、況 第一類問題加速度a另一類問題 牛頓第二定律 運動學(xué)公式4、應(yīng)用牛頓運動定律解題的一般步驟（1）認(rèn)真分析題意，明確已知條件和所求量，搞清所求 問題的類型.（2）選取研究對象.所選取的研究對象可以是一個物體， 也可以是幾個物體組成的整體.同一題目，根據(jù)題意 和解題需要也可以先后選取不同的研究對象.（3）分析研究對象的受力情況和運動情況.（4）當(dāng)研究對象所受的外力不在一條直線上時：如果物體只 受兩個力，可以用平行四邊形定則求其合力；如果物體 受力較多，一般把它們正交分解到兩個方向上去分別求 合力；如果物體做直線運動，一般把各個力分解到沿運 動方向和垂直運動的方向上.（5）根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)

8、公式列方程，物體所受 外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按 正、負(fù)值代入公式，按代數(shù)和進行運算.（6）求解方程，檢驗結(jié)果，必要時對結(jié)果進行討論.5課堂練習(xí)應(yīng)用例析 【例1】一斜面AB長為10m，傾角為30，一質(zhì)量為2kg的小物體（大小 不計） 從斜面頂端A點由靜止開始下滑，如圖所示（g取10 m/s2）（1）若斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為0.5，求小物體下 滑到斜面底端B點時的速度及所用時間 （2）若給小物體一個沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面勻速下 滑，則小物體與斜面間的動摩擦因數(shù)是多少?解析：題中第（1）問是知道物體受力情況求運動情況； 第（2）問是知道物體運動情況求受力情況。（1）以小

9、物塊為研究對象進行受力分析，如上圖所 示。物塊受重力mg、斜面支持力N、摩擦力f， 垂直斜面方向上受力平衡，由平衡條件得： mgcos30-N=0 沿斜面方向上，由牛頓第二定律得： mgsin30- f=ma 又f= N 由以上三式解得a=0.67m/s2 小物體下滑到斜面底端B點時的速度： 3.65m/s 運動時間： s（2）小物體沿斜面勻速下滑，受力平衡，加 速度a0，有 垂直斜面方向：mgcos30-N=0 沿斜面方向：mgsin30-f=0 又f=N 解得：0.58【例2】如圖所示，一高度為h=0.8m粗糙的水平面在B點 處與一傾角為=30光滑的斜面BC連接，一小 滑塊從水平面上的A點

10、以v0=3m/s的速度在粗糙 的水平面上向右運動。運動到B點時小滑塊恰能 沿光滑斜面下滑。已知AB間的距離s=5m，求： （1）小滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)； （2）小滑塊從A點運動到地面所需的時間；解析：（1）依題意得vB1 =0，設(shè)小滑塊在水平面上運 動的加速度大小為a，則據(jù)牛頓第二定律可得 f=mg=ma，所以a=g，由運動學(xué)公式可得 得，t1=3.3s（2）在斜面上運動的時間t2= t=t1+ t2 =4.1s點評： 1、 解決動力學(xué)問題時，受力分析是關(guān)鍵，對物體運動 情況的分析同樣重要，特別是像這類運動過程較 復(fù)雜的問題，更應(yīng)注意對運動過程的分析。2、在分析物體的運動過程時，一定弄清整個運動過程中 物體的加速度是否相同，若不同，必須分段處理，加 速度改變時的瞬時速度即是前后過程的聯(lián)系量。分析 受力