牛顿第二定律的应用.ppt

举例、引入 前面我们学习了牛顿运动定律。知道了，根据 牛顿运动定律可确定物体的运动和力的关系，使我 们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来。 牛顿第二定律的应用 例如:小车在不同的牵引力作用下的运动。 F合=maa Vt=V0+a t S= V0 t+1/2 a t2 Vt2V02=2 a s 一、应用牛顿第二定律解题可分为两类题型 一类是：已知物体受力情况，求解物体运动情况； 一类是：已知物体运动情况，求解物体受力情况。 S=(V0+Vt)t/2 牛顿第二定律的应用 关键是求出加速度a 1、已知物体受力情况，求解物体运动情况 根据牛顿第二定律列方程，求出加速度； 确定研究对象 物体或系统； 对研究对象进行受力分析，画出物体的受力图； 建立平面直角坐标系，利用正交分解法求合力F合； 分析研究对象的运动情况，画出物体运动的示意图, 应用运动学公式，求出所求运动学的物理量; 解此类问题的一般步骤: 牛顿第二定律的应用 牛顿第二定律的应用 例1:一列静止在站台里的火车，总质量为6.0105kg。 伴随着一声笛响，这列火车从站台缓缓开出，1min20s 后显示其速度达到72km/h。若火车做匀加速直线运动， 求火车在加速过程中的合外力要多大才能满足加速的 要求？ mg N F合 V0 Vt a S 解：火车的受力情况和运动情况如图所示 牛顿第二定律的应用 选取火车前进方向为正方向，由于做匀回还运动，根 据匀变速直线运动的规律得： VtV0at 将公式变形后代入数据得 t VtV0 80 200 a m/s22.5m/s2 根据牛顿第二定律 Fma 得： 火车所受的合外力为： Fma6.01050.25N1.5105N 连接到第12张 N 例2:一木箱质量为 ，与水平地面间的动摩擦因数为 ，现用斜向右下方的力推木 箱， 使木箱在水平面上做匀加速 运动。与水平方向成角，求 经过秒时木箱的速度? 牛顿第二定律的应用 y 木箱的受力图 x mg f F1 F2 F 分力分别为： F1= Fcos F2= Fsin a 再建立平面直角坐标系 进行正交分解； 首先确定研究对象 木箱； 其次分析木箱的受力情况 画出受力图； 如右图所示。 分析： F 然后根据Vt= V0at 得： 由动摩擦力公式得： f=N 解：以木箱为研究对象；木箱的受力情况如图所示 Fx= F1-fma Fy =N-F2-mg0 联立、 式，解答： 牛顿第二定律的应用 Fcos(mgFsin) m a Fcos- f= ma N-Fsin-mg = 0 Vt= V0 Fcos(mgFsin) m t 根据F合=ma 得: Fx=maxma Fy=may0 X轴： Y轴： 例3:一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡 的倾角是30，滑雪板与雪地的动摩擦因数为 0.04，求5s内滑下的位移。 牛顿第二定律的应用 牛顿第二定律的应用 y mg N x a G1 G2 f 做初速为零的匀加 速直线运动； 建立平面直角坐标系； 分析：以滑雪人为研究对象； 人受力情况如图所示； 对滑雪人进行受力分析；（如图所示） 以滑雪人为研究对象；解: 联立、 式，解得 ： 在垂直斜面方向(Y轴方向): Fy=N-G2=0 在沿着斜面方向(X轴方向): Fx=G1-f=ma f=N 根据F合=ma 得： 牛顿第二定律的应用 ag(sincos) 10( 0.04 ) 4.65m/s2 2 3 2 2 1 2 1 S at24.655257m 2 1 连接到第16张 F合ma 研究对象受力分析 a 运动情况 （v，s，t） 受力情况力的合成或分解、正交 分解求 出合力 运动学公式 由此 纽带计算出 即：由研究对象的受力入手，求得它运动的加速度， 然后再利用运动学公式去求相关的运动物理量 牛顿第二定律的应用 总结：已知物体的受力情况，求物体的运动 通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体的受力 情况，求物体的运动情况，一般思路为： 2、已知物体的运动情况，求解物体受力情况； 解此类问题的一般步骤: 确定研究对象 物体或系统； 分析研究对象的运动情况,画出物体运动的示意图； 应用运动学公式，求出加速度a; 对研究对象进行受力分析，画出物体的受力图； 建立平面直角坐标系，利用正交分解法求合力F合； 根据牛顿第二定律列方程，求出所求的力； 牛顿第二定律的应用 例4：交通警察在处理交通事故时，有时会根据汽 车在路面上留下的刹车痕迹，来判断发生事故前汽 车是否超速。在一个限速为40的大桥路面上，有一 辆汽车紧急刹车后仍然发生了交通事故，交警在现 场测得该车在路面刹车的痕迹为12，已知汽车轮胎 与地面的动摩擦因数为0.6，请判断汽车是否超速. 牛顿第二定律的应用 解：汽车的受力情况和运动情况如图所示 mg N F合 V0 Vt0 a S 牛顿第二定律的应用 选取初速度方向为正方向，则 V02gS V02gS 20.61012 m/s 12m/s 联立、式可得 代入数据得 竖直方向有：Nmg0 水平方向有：f N mg 根据牛顿第二定律 Fma 得：fma 根据匀变速直线运动的规律有：VtV02aS 2 2 连接到第18张 例5：一块木块沿着粗糙的斜面匀加速下滑,初速度 是零。2.0秒内滑下的路程是5.0米，斜面的倾角是 300。求：木块与斜面间的动摩擦因数？ 分析:首先确定研究对象木块； 建立平面直角坐标系，进行正交分解； 根据F合=ma 列方程，求出所求力。 牛顿第二定律的应用 2 1 2 1 其次分析木块的运动情况作初速度为零的匀加 速直线运动；应用运动学公式 S at2 . 求出 加速度a; 2 1 再对木块进行受力分析画出木块的受力图； S at2 2 1 X Y 对木块进行受力分析 G N f G2 G1 根据 F合= ma 得： Fx=mgsin- f=ma Fy=N-mgcos=0 且有： f=N 牛顿第二定律的应用 根据 得：S at2 2 1 解： 以木块为研究对象； 由于木块沿着粗糙斜面匀加速下滑 如上图所示 联立式，解得： mgsin ma mgcos 6 3 t2 2S 2.02 25.0 a 2.5m/s X轴 Y轴 连接到第19张 F合ma 所求和力 受力分析 a 运动情况 （v，s，t） 运动学公式 牛顿第二定律的应用 通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体 的运动 情况，求物体的受力情况，一般思路为： 即：由研究对象的运动情况入手，求得它运动的加速度， 然再利用牛顿第二定律去求合力，再通过受力分析，结合 力的合成或分解，以及正交分解求出所需要求的力。 总结：已知物体的运动情况，求物体的受力总结：已知物体的运动情况，求物体的受力 力的合成或分 解 正交分解 由此纽 带计算出F合，再进一步 想到牛 顿运动 定律 连接到第7张 应用牛顿运动定律解答力学问题，可分为两类： 一类是：已知物体受力情况，求解物体运动情况； 一类是：已知物体运动情况，求解物体受力情况。 应用牛顿运动定律解决力学问题时， 关键的物理量是：加速度a； 关键的步骤是：正确对物体受力情 况和运动情况分析； 牛顿第二定律的应用 练习：1、一辆质量为1.010kg的小汽车正以10/s 的速度行驶，关闭发动机后，要让它在12.5的距离 内匀减速地停下来，求所需的阻力的大小 2、一个静止在水平面上的物