物理必修一45牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用彭毅

45牛頓運(yùn)動(dòng)定律的運(yùn)用思考與討論:如果要將一枚硬幣緊貼住在豎立手掌里而不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，你能想到哪些可能的方法？問題情境：提問：請(qǐng)問能否運(yùn)用前面所學(xué)知識(shí)來分析和解釋這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程？教者提示&學(xué)生體驗(yàn)：手掌上貼放一張紙片，勻速平動(dòng)而紙片不會(huì)跌落。紙片不會(huì)跌落原因是什么呢？真空中能否實(shí)現(xiàn)？使用硬幣（折疊好的紙塊代替）進(jìn)行演示。分析總結(jié):通過分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可確定它的受力情況；如果已知物體的受力情況，可根據(jù)牛頓第二定律可求得物體的加速度，從而確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例1：如圖車廂由靜止沿水平方向勻加速前進(jìn)，車廂后面的豎直內(nèi)壁上一個(gè)物體A正好沿車廂壁勻速下滑。設(shè)重力加速度為g，物塊和豎直壁間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。求這個(gè)水平加速度為多大，物體沿水平方向在t秒末的速度和t秒內(nèi)發(fā)生的位移。問題：1物體的受力情況如何？受力分析如圖示：GFf2物體所受的合力如何？豎直方向：合力為零，加速度為零。水平方向：大小：F合=F；方向與彈力F方向相同3物體的運(yùn)動(dòng)情況中已知哪些量？要求末速度和位移，還差什么量？已知初速度VO和時(shí)間t，要求末速度Vt和位移Ｘ,還差加速度a。

ＶＯ=0

t

Ｖt=?

Ｘ=?

aAA4如何求加速度？借助于牛頓第二定律F合=ma，利用合力來求加速度。5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，最后用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。GFAf12gtμt秒末的水平速度：v=at=解：設(shè)A物體的質(zhì)量為m對(duì)物體A進(jìn)行受力分析如圖所示，建立直角坐標(biāo)系，由牛頓第二定律得：軸：F=ma①Y軸：f=mg②又因f=μF③聯(lián)立以上方程得：a=gμt內(nèi)的水平位移：x=at2=

gt22μ探討1：能否描述為“求物體在t秒末的速度和t秒內(nèi)發(fā)生的位移”？探討2：如果車的加速度不為a=g/μ，物體A還能維持“沿車廂壁勻速下滑”的狀態(tài)嗎？試分情況討論之。一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況

已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)學(xué)公式求所求量運(yùn)動(dòng)學(xué)量。從受力確定運(yùn)動(dòng)情況受力情況運(yùn)動(dòng)情況a牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)學(xué)公式公式:F=ma速度公式：v=voat位移公式：=votat2導(dǎo)出公式：vt2－vo2=2a122小試牛刀如圖所示，在水平方向運(yùn)動(dòng)的小車內(nèi)用輕繩懸吊的小球向后偏離豎直方向θ角后相對(duì)小車靜止，某時(shí)刻小車的速度為v,求小車速度變?yōu)?v所需的時(shí)間t以及這段時(shí)間內(nèi)小車的位移。重力加速度為gθv思路：1研究對(duì)象是什么——小車？小球？2已知量是什么——小球重力、拉力的受力方向，小車兩個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度3要求解什么——小車速度變化所需時(shí)間和這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移4離解決問題還差什么——車的加速度a車5如何建立小車與小球之間的聯(lián)系——小球相對(duì)車靜止，a車=a球，可通過對(duì)小球的受力分析得到。牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的基本思路：先要對(duì)確定的研究對(duì)象進(jìn)行受力、運(yùn)動(dòng)情況分析，把題中所給的物理情景弄清楚；然后由牛頓第二定律，通過加速度這個(gè)聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的“橋梁”，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解?？偨Y(jié)1：由受力求解運(yùn)動(dòng)情況的基本步驟：1、確定研究對(duì)象，進(jìn)行受力和運(yùn)動(dòng)分析；2、根據(jù)力的合成和分解的方法，求合力（大小方向）,受三力（或以上）一般用正交分解法；3、由牛頓第二定律列方程，求加速度；4、結(jié)合給定的運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)參量牛頓第二定律的應(yīng)用—正交分解法解題牛頓第二定律的正交分解法解題：物體受三個(gè)或三個(gè)以上的不同方向力的作用時(shí)，一般都要用到正交分解法。坐標(biāo)系的建立原則：①加速度盡量放在坐標(biāo)軸上②未知量放在坐標(biāo)軸上③盡量多的力在坐標(biāo)軸上總之，怎樣方便就怎樣建坐標(biāo)系。牛頓第二定律的正交表示：Ｆ合=ma，Ｆy合=may二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況（知道三個(gè)運(yùn)動(dòng)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（如動(dòng)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(yùn)動(dòng)情況，據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度，再在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列方程求所求量力。物體運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況思路：已知運(yùn)動(dòng)情況求受力。應(yīng)先求出加速度a，再利用牛頓第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。解：第一步求a因?yàn)閂0=2m/s，s=60m，t=5s據(jù)公式求得a=4m/s23一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量m=75g，以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角θ=30o，在t=5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力,g=10m/s2）。2021attVＸ+=人)30oＮfGG1G2yxa第二步求F合、阻力要對(duì)人進(jìn)行受力分析畫受力圖所以：F合=ma=300N

軸方向：F合=G1－f

y軸方向：F1－G2=0

滑雪人所受的阻力

f=G1－F合

=mgsinθ－F合

=75N解：根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：＝v0t＋at2得：

代入已知量得：a＝4m/s2對(duì)人進(jìn)行受力分析，建立坐標(biāo)系，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，得：mgsinθ－F阻＝ma即：F阻＝mgsinθ－ma代入數(shù)值得：F阻＝75N即：滑雪人受到的阻力是75N。12a＝2（x－v0t）t2如圖沿水平方向勻加速運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)，細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的小球，細(xì)線偏離豎直方向θ角恰好相對(duì)車廂靜止，車廂后面的豎直內(nèi)壁上一個(gè)物體A正好沿壁相對(duì)車勻速下滑，求：物塊和豎直壁間動(dòng)摩擦因數(shù)μ。aAθ延伸拓展：答案μ=1/tanθ動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題受力情況運(yùn)動(dòng)情況a牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)學(xué)公式公式:F=ma速度公式：v=voat位移公式：=votat2/2導(dǎo)出公式：vt2－vo2=2a總結(jié)：加速度a是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁牛頓第二定律公式F=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式v=v0at,=v0tat2/2,v2－v02=2a等中，均包含有一個(gè)共同的物理量——加速度a。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(dòng)學(xué)公式便可確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化；反過來，由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化，用運(yùn)動(dòng)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?？梢?，無論是哪種情況，加速度始終是聯(lián)系力和