2018-2019版高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律4.6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題(一)課件新人教版必修1

2018-2019版高中物理第四章牛頓(niúdùn)運(yùn)動(dòng)定律4.6用牛頓(niúdùn)運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題(一)課件新人教版必修1第一頁(yè)，共21頁(yè)。1.知道應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類主要問(wèn)題。2.掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題的根本思路和方法。3.能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況對(duì)物體的受力情況進(jìn)行分析。4.能根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。5.會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(gōngshì)解決簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題。第二頁(yè)，共21頁(yè)。一二牛頓第二(dìèr)定律確定了運(yùn)動(dòng)和力的定量關(guān)系,使我們能夠把物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)系起來(lái)。一、物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況根據(jù)牛頓第二(dìèr)定律,物體的受力情況可以求出物體的加速度,再知道物體的初始條件(初位置和初速度),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,就可以求出物體在任意時(shí)刻的位置和速度,也就確定了物體的運(yùn)動(dòng)情況。第三頁(yè)，共21頁(yè)。一二二、物體的運(yùn)動(dòng)情況分析物體的受力情況根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律可確定物體所受的合外力,從而求出某些未知力或與力相關(guān)的某些量,如動(dòng)摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等。高速公路上行車,如果車輛發(fā)生故障,要停車檢修,應(yīng)在車前方不小于150m遠(yuǎn)的地方豎一警示牌。這150m距離的依據(jù)是參考了哪些因素?提示:放一警示牌的目的是引起其他車輛的注意(zhùyì),以免發(fā)生事故。主要考慮到了汽車運(yùn)動(dòng)的速度、駕駛員反響時(shí)間、剎車時(shí)的加速度等。第四頁(yè)，共21頁(yè)。一二三一、用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決兩類問(wèn)題的根本思路加速度是物體(wùtǐ)的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況聯(lián)系的橋梁,無(wú)論哪一類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,都需要根據(jù)條件,確定過(guò)渡方向這一思路。因此,充分利用條件,確定加速度的大小和方向是解題的著眼點(diǎn)。其分析流程為溫馨提示(1)加速度在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中起到了橋梁紐帶的作用。(2)確定物體(wùtǐ)的運(yùn)動(dòng)情況主要指確定描述物體(wùtǐ)運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量,如x、v、t等。第五頁(yè)，共21頁(yè)。一二三二、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律(dìnglǜ)解題的一般步驟確定研究對(duì)象→根據(jù)題意選取一個(gè)物體(或幾個(gè)物體組成的整體)作為研究對(duì)象分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況→把研究對(duì)象隔離出來(lái),畫(huà)出受力分析圖,根據(jù)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況,畫(huà)出運(yùn)動(dòng)示意圖規(guī)定正方向→牛頓第二定律(dìnglǜ)公式F=ma為矢量式,運(yùn)動(dòng)學(xué)公式也大都為矢量式,應(yīng)用時(shí)必須規(guī)定正方向。通常取加速度的方向?yàn)檎较虮容^方便,當(dāng)題目中物理量方向與規(guī)定的正方向相同時(shí)取正值,反之,取負(fù)值代入運(yùn)算第六頁(yè)，共21頁(yè)。一二三列方程→根據(jù)牛頓第二定律列出動(dòng)力學(xué)方程,必要(bìyào)時(shí)再列運(yùn)動(dòng)學(xué)方程或在加速度垂直方向上列平衡方程解方程→一般先進(jìn)行字母運(yùn)算,之后將各量統(tǒng)一單位,再代入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算檢驗(yàn)和討論→必要(bìyào)時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),判斷結(jié)果是否符合物理事實(shí),還可以對(duì)解題結(jié)果進(jìn)行分析、討論,進(jìn)一步擴(kuò)大解題收獲第七頁(yè)，共21頁(yè)。一二三溫馨提示(1)在分析物體受力時(shí),不要把慣性當(dāng)成(dānɡchénɡ)力,有時(shí)物體沿速度方向運(yùn)動(dòng)是慣性的表現(xiàn),并不一定存在一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的力,受力分析時(shí)應(yīng)抓住施力物體這個(gè)關(guān)鍵,不能憑空想象任意添加不存在的力。(2)合力與分力是一種等效替代的關(guān)系,合力與分力不能共存。第八頁(yè)，共21頁(yè)。一二三三、如何使用隔離法與整體法求解(qiújiě)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題第九頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四【例題1】一滑雪場(chǎng)示意圖如下圖,其中AC是長(zhǎng)l=8m、傾角θ=37°的斜坡,CD段是與斜坡平滑連接的水平面。人從A點(diǎn)由靜止下滑,經(jīng)過(guò)C點(diǎn)前后的速度大小不變,又在水平面上滑行一段距離后停下。人與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.25,不計(jì)空氣阻力,(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時(shí)間;(2)人在離C點(diǎn)多遠(yuǎn)處停下?點(diǎn)撥:人沿斜坡做勻加速運(yùn)動(dòng),在水平面上人做勻減速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律求出加速度,再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出下滑時(shí)間和運(yùn)動(dòng)的距離。第十頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四解析:(1)人在斜坡上下滑時(shí),受力如下圖。設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a。沿斜坡方向,由牛頓第二定律得mgsinθ-Ff=maFf=μFN垂直于斜坡方向有FN-mgcosθ=0由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律得聯(lián)立以上各式得a=gsinθ-μgcosθ=4m/s2t=2s第十一頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四(2)人在水平面上滑行時(shí),水平方向只受到地面的摩擦力的作用。設(shè)在水平面上人減速運(yùn)動(dòng)的加速度為a',由牛頓第二定律得μmg=ma'設(shè)人到達(dá)C處的速度為v,那么由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律得下滑過(guò)程:v2=2al水平面上:0-v2=-2a'x聯(lián)立以上各式解得x=12.8m答案:(1)2s(2)12.8m題后反思求解此類問(wèn)題的思路是根據(jù)物體的受力情況,由牛頓第二定律求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度,然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、位移、速度等。第十二頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四【例題2】某航空公司的一架客機(jī)在正常航線上做水平飛行時(shí),突然受到強(qiáng)大的垂直氣流的作用,使飛機(jī)在10s內(nèi)下降高度為1800m,造成眾多乘客和機(jī)組人員的人身傷害。如果只研究在豎直方向上的運(yùn)動(dòng),且假設(shè)這一運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。(1)求飛機(jī)在豎直方向上產(chǎn)生的加速度為多大?(2)試估算質(zhì)量為65kg的乘客所系平安帶必須提供多大拉力才能使乘客不脫離座椅(g取10m/s2)。點(diǎn)撥:飛機(jī)在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng),由位移公式可以求得飛機(jī)的加速度。乘客受到重力和平安帶的拉力兩個(gè)力的作用,根據(jù)牛頓第二定律可求得平安帶提供的拉力。第十三頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四(2)設(shè)平安帶提供的拉力為F,由牛頓第二定律得F+mg=ma得F=m(a-g)=1690N答案:(1)36m/s2(2)1690N題后反思求解此類問(wèn)題的思路是:根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況,利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的合力,從而求得未知的力,或與力相關(guān)的量。第十四頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四【例題3】一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪,一端掛一吊椅,另一端被坐在吊椅上的運(yùn)發(fā)動(dòng)拉住,如下圖。設(shè)運(yùn)發(fā)動(dòng)的質(zhì)量為65kg,吊椅的質(zhì)量為15kg,不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度g取10m/s2。當(dāng)運(yùn)發(fā)動(dòng)與吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升時(shí),試求:(1)運(yùn)發(fā)動(dòng)豎直向下拉繩的力;(2)運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)吊椅的壓力。點(diǎn)撥:先將運(yùn)發(fā)動(dòng)和座椅作為一個(gè)整體,根據(jù)牛頓第二定律可求得運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)繩子的拉力;然后再隔離運(yùn)發(fā)動(dòng)進(jìn)行分析,可以求得運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)吊椅的壓力。第十五頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四解析:(1)設(shè)運(yùn)發(fā)動(dòng)受到繩向上的拉力為F,由于跨過(guò)定滑輪的兩段繩子拉力相等,吊椅受到繩的拉力也是F。對(duì)運(yùn)發(fā)動(dòng)和吊椅整體進(jìn)行受力分析如下圖,那么有2F-(m人+m椅)g=(m人+m椅)a解得F=440N由牛頓第三定律,運(yùn)發(fā)動(dòng)豎直向下拉繩的力F'=440N。(2)設(shè)吊椅對(duì)運(yùn)發(fā)動(dòng)的支持力為FN,對(duì)運(yùn)發(fā)動(dòng)進(jìn)行受力分析如下圖,那么有F+FN-m人g=m人a,FN=275N由牛頓第三定律,運(yùn)發(fā)動(dòng)對(duì)吊椅的壓力也為275N。答案:(1)440N(2)275N第十六頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四題后反思兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體在力的作用下共同加速運(yùn)動(dòng),稱為連接體。連接體問(wèn)題一般涉及系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力,一般方法是先對(duì)整個(gè)物體應(yīng)用牛頓第二定律確定共同加速度,再對(duì)某一局部應(yīng)用牛頓第二定律確定作用力。但兩物體的加速度不同時(shí),一般采用隔離法來(lái)研究。第十七頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四【例題4】如下圖,有一光滑斜面傾角為θ,放在水平面上,用固定的豎直擋板A與斜面夾住一個(gè)光滑球,球質(zhì)量為m。假設(shè)要使球?qū)ωQ直擋板無(wú)壓力,球連同斜面應(yīng)一起()A.水平向右加速,加速度a=gtanθB.水平向左加速,加速度a=gtanθC.水平向右減速,加速度a=gsinθD.水平向左減速,加速度a=gsinθ點(diǎn)撥:分析出當(dāng)球?qū)ωQ直擋板無(wú)壓力時(shí)小球的受力,然后根據(jù)牛頓第二定律列方程求解。第十八頁(yè)，共21頁(yè)。類型(lèixíng)一類型(lèixíng)二類型(lèixíng)三類型四解析:球?qū)ωQ直擋板無(wú)壓力時(shí),受力如下圖,重力mg和斜面支持力FN的合力方向水平向左。F=mgtanθ=ma,