《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析》 課件3.ppt

1、,高中物理必修1滬科版,第5章 研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 5.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析(一),2,1,掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題的基本思路 和方法.,學(xué)會(huì)處理動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題,例1.如圖所示，質(zhì)量m2 kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現(xiàn)對(duì)物體施加一個(gè)大小F8 N、與水平方向成37角斜向上的拉力，已知sin 370.6，cos 370.8，g取 10 m/s2.求： (1)畫出物體的受力圖，并求出物體的加速度；,解析,a1.3 m/s2，方向水平向右,mg,f,N,F,由圖像可得,例1.如圖所示，質(zhì)量m2 kg的物體靜止在水平地面上，

2、物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現(xiàn)對(duì)物體施加一個(gè)大小F8 N、與水平方向成37角斜向上的拉力，已知sin 370.6，cos 370.8，g取 10 m/s2.求： (2)物體在拉力作用下5 s末的速度大?。?(3)物體在拉力作用下5 s內(nèi)通過的位移大小,解析,mg,f,N,F,速度公式,位移公式,二.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,求得加速度a,已知物體運(yùn)動(dòng)情況,勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式,物體受力情況,F=ma,解析,例2.民用航空客機(jī)的機(jī)艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機(jī)著陸后，打開緊急出口的艙門，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊組成的斜面，機(jī)艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地

3、面上來若某型號(hào)的客機(jī)緊急出口離地面高度為4.0 m，構(gòu)成斜面的氣囊長(zhǎng)度為5.0 m要求緊急疏散時(shí)，乘客從氣囊上由靜止下滑到達(dá)地面的時(shí)間不超過2.0 s(g取10 m/s2)，則： (1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大？,由題意可知，,L5.0 m,h4.0 m,代入數(shù)據(jù)得a2.5 m/s2,乘客沿氣囊下滑過程中,解析,例2.民用航空客機(jī)的機(jī)艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機(jī)著陸后，打開緊急出口的艙門，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊組成的斜面，機(jī)艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上來若某型號(hào)的客機(jī)緊急出口離地面高度為4.0 m，構(gòu)成斜面的氣囊長(zhǎng)度為5.0 m要求緊急疏散時(shí)，乘客從氣囊

4、上由靜止下滑到達(dá)地面的時(shí)間不超過2.0 s(g取10 m/s2)，則： (2)氣囊和下滑乘客間的動(dòng)摩擦因數(shù)不得超過多少？,對(duì)乘客受力分析,沿x軸方向有,沿y軸方向有,質(zhì)量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對(duì)應(yīng)的v-t圖象如圖所示彈性球與水平地面相碰后離開地面時(shí)的速度大小為碰撞前的 .設(shè)球受到的空氣阻力大小恒為f，取g10m/s2，求： (1)彈性球受到的空氣阻力f的大??； (2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.,解析,彈性球下落過程的加速度為,f,mg,根據(jù)牛頓第二定律,針對(duì)訓(xùn)練1,質(zhì)量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對(duì)應(yīng)的v-t圖象如圖所

5、示彈性球與水平地面相碰后離開地面時(shí)的速度大小為碰撞前的 .設(shè)球受到的空氣阻力大小恒為f，取g10 m/s2，求(1)彈性球受到的空氣阻力f的大?。?(2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.,解析,彈性球第一次反彈后的速度,f,mg,球上升過程的加速度,針對(duì)訓(xùn)練1,注意整體法主要適用于各物體的加速度相同，不需要求內(nèi)力的情況；隔離法對(duì)系統(tǒng)中各部分物體的加速度相同或不相同的情況均適用.,解析,1 .一個(gè)滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角30，如圖所示，滑雪板與雪地間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04，求5 s內(nèi)滑下來的路程和5 s末速度的大小(運(yùn)動(dòng)員一直在山坡上運(yùn)動(dòng)),從受力確定運(yùn)動(dòng)情況,以滑雪運(yùn)動(dòng)員為研

6、究對(duì)象,mg,N,f,根據(jù)牛頓第二定律,解析,1 .一個(gè)滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角30，如圖所示，滑雪板與雪地間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04，求5 s內(nèi)滑下來的路程和5 s末速度的大小(運(yùn)動(dòng)員一直在山坡上運(yùn)動(dòng)),從受力確定運(yùn)動(dòng)情況,滑雪運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,mg,N,f,5s末速度為,2一物體沿斜面向上以 12 m/s的初速度開始滑動(dòng)，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑動(dòng)的vt圖象如圖所示，求斜面的傾角以及物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù).(g取10 m/s2),解析,從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,上滑過程的加速度,下滑過程的加速度,解析,整體法和隔離法的應(yīng)用,高中物理必修1滬科版,第5章 研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

7、5.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析(二),3,1,2,學(xué)會(huì)分析含有彈簧的瞬時(shí)問題.,掌握臨界問題的分析方法.,會(huì)分析多過程問題,例1.如圖中小球質(zhì)量為m，處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為.則： (1)繩OB和彈簧的拉力各是多少？ (2)若燒斷繩OB瞬間，物體受幾個(gè)力作用？這些力的大小是多少？ (3)燒斷繩OB瞬間，求小球m的加速度的大小和方向,解析,mg,F彈,F,F,F=F,在三角形中可得,例1.如圖中小球質(zhì)量為m，處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為.則： (1)繩OB和彈簧的拉力各是多少？ (2)若燒斷繩OB瞬間，物體受幾個(gè)力作用？這些力的大小是多少？ (3)燒斷繩OB瞬間，求小球m的加

8、速度的大小和方向,解析,mg,F彈,F,重力和彈力,G=mg,例1.如圖中小球質(zhì)量為m，處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為.則： (1)繩OB和彈簧的拉力各是多少？ (2)若燒斷繩OB瞬間，物體受幾個(gè)力作用？這些力的大小是多少？ (3)燒斷繩OB瞬間，求小球m的加速度的大小和方向,解析,mg,F彈,F,F,根據(jù)牛頓第二定律,方向水平向右,如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有(),解析,靜止時(shí)m,m

9、g,木板抽走后,彈簧不突變,a1=0,F彈,針對(duì)訓(xùn)練1,mg=N,如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有(),解析,靜止時(shí)M,Mg,N,木板抽走后,彈簧不突變,F彈,N消失,Mg+F彈,mg,C,針對(duì)訓(xùn)練1,二.動(dòng)力學(xué)中的臨界問題分析,最小,最大,剛好,在某些物理情景中,最大值 最小值,常見類型,彈力突變的臨界條件,摩擦力突變臨界條件,例2.如圖所示，細(xì)線的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P

10、處，細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球 (1)當(dāng)滑塊至少以多大的加速度a向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球?qū)瑝K的壓力等于零？ (2)當(dāng)滑塊以a2g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線中拉力為多大？,解析,水平方向,mg,N,F,牛頓第二定律,豎直方向,例2.如圖所示，細(xì)線的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球 (1)當(dāng)滑塊至少以多大的加速度a向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球?qū)瑝K的壓力等于零？ (2)當(dāng)滑塊以a2g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線中拉力為多大？,解析,mg,N,F,由上述兩式解得,a=g,例2.如圖所示，細(xì)線的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球 (1)

11、當(dāng)滑塊至少以多大的加速度a向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球?qū)瑝K的壓力等于零？ (2)當(dāng)滑塊以a2g的加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，線中拉力為多大？,解析,mg,F,小球?qū)ⅰ帮h”離斜面,a=2g,牛頓第二定律,解析,針對(duì)訓(xùn)練2,三.多過程問題分析,找到相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)并逐一分析每個(gè)過程,要明確整個(gè)過程由幾個(gè)子過程組成,合理分段,不同過程中力發(fā)生變化,a發(fā)生變化,注意,例3.質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，現(xiàn)在對(duì)物體施加如圖所示的力F，F(xiàn)10 N，37(sin 370.6)，經(jīng)t110 s后撤去力F，再經(jīng)一段時(shí)間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中

12、經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (2)物體運(yùn)動(dòng)過程中最大速度是多少？ (3)物體運(yùn)動(dòng)的總位移是多少？,當(dāng)力F作用時(shí)，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),撤去F時(shí)物體的速度達(dá)到最大值,撤去F后物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),例3.質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，現(xiàn)在對(duì)物體施加如圖所示的力F，F(xiàn)10 N，37(sin 370.6)，經(jīng)t110 s后撤去力F，再經(jīng)一段時(shí)間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (2)物體運(yùn)動(dòng)過程中最大速度是多少？ (3)物體運(yùn)動(dòng)的總位移是多少？,mg,N1,f,Fsin N1mg,Fcos fma1,fN1,va1t1

13、,s125 m v5 m/s,豎直方向,水平方向,由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律得,例3.質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，現(xiàn)在對(duì)物體施加如圖所示的力F，F(xiàn)10 N，37(sin 370.6)，經(jīng)t110 s后撤去力F，再經(jīng)一段時(shí)間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (2)物體運(yùn)動(dòng)過程中最大速度是多少？ (3)物體運(yùn)動(dòng)的總位移是多少？,(3)撤去F后,mg,N2,f,fmgma2,2a2s2v2,s22.5 m,物體運(yùn)動(dòng)的總位移,ss1s227.5 m,由勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律得,根據(jù)牛頓第二定律,解析,1 .如圖所示，質(zhì)量分

14、別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接，A球用細(xì)線懸掛起來，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果將懸掛A球的細(xì)線剪斷，此時(shí)A和B兩球的瞬時(shí)加速度aA、aB的大小分別是() AaA0，aB0 BaAg，aBg CaA3g，aBg DaA3g，aB0,瞬時(shí)加速度問題,2mg,F,B球原來受力,剪斷細(xì)線后彈簧不突變,aB0,解析,1 .如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接，A球用細(xì)線懸掛起來，兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果將懸掛A球的細(xì)線剪斷，此時(shí)A和B兩球的瞬時(shí)加速度aA、aB的大小分別是() AaA0，aB0 BaAg，aBg CaA3g，aBg DaA3g，aB0,瞬時(shí)加速度問題,mg,T,A球原

15、來受力,剪斷細(xì)線,aA3g,F,T消失,D,2如圖所示，質(zhì)量為4 kg的小球用細(xì)繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，繩與豎直方向夾角為37.已知g10 m/s2，求： (1)當(dāng)汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫?(2)當(dāng)汽車以a10 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫?解析,牛頓第二定律,動(dòng)力學(xué)中的臨界問題,mg,N,T1,2如圖所示，質(zhì)量為4 kg的小球用細(xì)繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，繩與豎直方向夾角為37.已知g10 m/s2，求： (1)當(dāng)汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫?(2)當(dāng)汽車以

16、a10 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫?解析,設(shè)車后壁彈力為0時(shí)(臨界條件)的加速度為a0,動(dòng)力學(xué)中的臨界問題,mg,N,T1,所以小球飛起來，N0,2如圖所示，質(zhì)量為4 kg的小球用細(xì)繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，繩與豎直方向夾角為37.已知g10 m/s2，求： (1)當(dāng)汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫?(2)當(dāng)汽車以a10 m/s2向右勻減速行駛時(shí)，細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球?qū)嚭蟊诘膲毫?解析,設(shè)此時(shí)繩與豎直方向的夾角為，,動(dòng)力學(xué)中的臨界問題,mg,T2 ,所以小球飛起來，N0,F,3.冬奧會(huì)四金得主王濛于2014年1

17、月13日亮相全國(guó)短道速滑聯(lián)賽總決賽她領(lǐng)銜的中國(guó)女隊(duì)在混合3 000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼如圖所示，ACD是一滑雪場(chǎng)示意圖，其中AC是長(zhǎng)L0.8 m、傾角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C點(diǎn)時(shí)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0.25，不計(jì)空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)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？,mg,N,f,沿斜坡方向,mgsin fma,fN,垂直于斜坡方向,Nmgcos 0,多過程問題,mg,N,f,勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律,聯(lián)立以上各式得

18、,agsin gcos 4 m/s2,t2 s,3.冬奧會(huì)四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國(guó)短道速滑聯(lián)賽總決賽她領(lǐng)銜的中國(guó)女隊(duì)在混合3 000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼如圖所示，ACD是一滑雪場(chǎng)示意圖，其中AC是長(zhǎng)L0.8 m、傾角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C點(diǎn)時(shí)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0.25，不計(jì)空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)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？,多過程問題,3.冬奧會(huì)四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國(guó)短道速滑聯(lián)賽總決賽她領(lǐng)銜的中國(guó)女隊(duì)在混合3 000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼如圖所示，ACD是一滑雪場(chǎng)示意圖，其中AC是長(zhǎng)L0.8 m、傾角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C點(diǎn)時(shí)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0.25，不計(jì)空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)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？,mg,N,f,mgma,由牛頓第二定律得,聯(lián)系v,下滑過程：,v2