高一物理用牛顿运动定律解决问题(1).ppt

4.6用牛顿定律解决问题（一） 学习目标: 进一步学习分析物体的受力情况，能结合 力的性质和运动状态进行分析。 2. 知道两类动力学问题。 3. 理解应用牛顿运动定律解答两类动力学问 题的基本思路和方法。 4. 会应用牛顿运动定律结合运动学知识求解 简单的两类问题。 学习重点: 应用牛顿定律解题的一般步骤 学习难点: 两类动力学问题的解题思路 一、动力学的两类基本问题 本节的主要内容是在对物体进行受力分析的 基础上，应用牛顿运动定律和运动学的知识 来分析解决物体在几个力作用下的运动问 题。 1根据物体的受力情况(已知或分析得出) 确 定物体的运动情况(求任意时刻的速度、 位移等)。 可画方框图如下： 运动学 公式 牛顿 第二定律 物体受 力情况 及 其分析 物体运 动状态 及 其变化 加 速 度 其解题基本思路是：利用牛顿第二定律 F合=ma求出物体的加速度a；再利用运动学的 有关公式求出速度vt和位移s等。 2根据物体的运动情况(已知)确定物体的受 力情况。其解题基本思路是：分析清楚物 体的运动情况(性质、已知条件等)，选用 运动学公式求出物体的加速度；再利用牛 顿第二定律求力。 3无论哪类问题，正确理解题意、把握条 件、分清过程是解题的前提，正确分析物 体受力情况和运动情况是解题的关键，加 速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。 ， ， 4把动力学问题分成上述两类基本问题有 其 实际重要意义。已知物体受力情况根据 牛 顿运动定律就可确定运动情况，从而对 物 体的运动做出明确预见。如指挥宇宙飞 船 飞行的科技工作者可以根据飞船的受力 情 况确定飞船在任意时刻的速度和位置。 而 已知物体运动情况确定物体受力情况则 包 含探索性的应用。如牛顿根据天文观测 积 累的月球运动资料，发现了万有引力定 律 就属于这种探索。 二、应用牛顿运动定律 解题的一般步骤 (1)确定研究对象(在解题时要明确地写出 来)。可根据题意选某物体(题设情景中有 多 个物体时尤显必要)或某一部分物体或几 个 物体组成的系统为研究对象。所选研究对 象应是受力或运动情况清楚便于解题的物 体。有的物体虽是涉及对象但受力或运动 情况不明不能选为研究对象，需要根据牛 顿第三定律转移研究对象分析。 比如求物体对地面的压力，不能选地面为研 究对象而选物体为研究对象，求得地面对物 体的支持力，再由牛顿第三定律得出物体对 地面的压力与地面对物体的支持力大小相等 方向相反。 (2)全面分析研究对象的受力情况，正确画 出 受力示意图。可以按力的性质重力、 弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所 受各个力的大小和方向；再根据力的合成 知识求得物体所受合力的大小和方向。 也可以根据牛顿第二定律F合=ma，在加速度 a 的大小方向已知或可求时，确定合力F合的 大 小和方向。牛顿运动定律研究的对象是质点 或可以看成质点的物体，因此画示意图时， 可以用一方块一圆圈或一个点表示物体，各 力作用点画在一个点(如方块中心或圆圈中 心) 上。各力方向一定要画准，力线段的长短要 能定性地看出力大小的不同。 (3)全面分析研究对象的运动情况，画出运 动 过程示意简图(含物体所在位置、速度方向 、 加速度方向等)。特别注意：若所研究运动 过 程的运动性质、受力情况并非恒定不变时， 则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶 段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。 要弄清楚各运动阶段之间的联系(如前一阶 段 的末速度就是后一阶段的初速度等)。 (4)利用牛顿第二定律(在已知受力情况时)或 运动学公式(在运动情况已知时)求出加速度 。 (5)利用运动学公式(在受力情况已知时)或牛 顿运动定律(在运动情况已知时)进一步解出 所 求物理量。注意：在求解过程中，要选准公 式、正确运算、简洁、规范。要先求出所求 物理量的文字表达式再代人数字进行计算。 各量统一用国际单位制单位。各已知量的单 位不必一一定出，在数字后面直接写上所求 量的国际单位制单位即可。 (6)审查结果是否合理或深入探讨所得结果 的 物理意义、内涵及外延等。 【例一】一个质量m=10kg的物体，在五个 水 平方向的共点力作用下静止在摩擦因数 =0.4的水平面上，当其中F3=100N的力撤消 后，求物体在2s末的速度大小、方向和这 2s内的位移。（取g=10米每二次方秒） 【例二】质量为1000吨的列车由车站出发沿 平直轨道作匀变速运动，在l00s内通过的路 程 为1000m，已知运动阻力是车重的0.005倍， 求机车的牵引力。 【例三】木块质量m=8kg，在F=4N的水平拉力作 用 下，沿粗糙水平面从静止开始作匀加速直线运动 ， 经t=5s的位移s=5m取g=10米每二次方秒，求： (1)木块与粗糙平面间的动摩擦因数。 (2)若在5s后撤去F，木块还能滑行多远? 【例四】长为20米的水平传输带以2m/s的速度匀 速运动，物体与传输带间的摩擦系数=0.1。物 体 从放上传输带A端开始，直到传输到B端所需时间 为多少? 【例五】图中的AB、AC、AD都是光滑的轨道， A、B、C、D四点在同一竖直圆周上，其中AD是 竖 直的。一小球从A点由静止开始，分别沿AB、AC 、 AD轨道滑下B、C、D点所用的时间分别为tl、t2、 t3。则( ) A tl=t2=t3 B tl t2 t3 C tl tl t2 课堂训练： 1A、B、C三球大小相同，A为实心木球， B为实心铁球，C是质与A一样的空心铁 球，三球同时从同一高度由静止落下， 若 受到的阻力相同，则( ) AA球下落的加速度最大 BB球下落的加速度最大 CC球下落的加速度最大 DB球落地时间最短，A、C球同时落地 2质量为M的木块位于粗糙水平桌面上， 若 用大小为F的水平恒力拉木块，其加速度 为a。当拉力方向不变，大小变为2F时 ， 木块的加速度为a，则( ) Aa=a Ba2a Da=2a 3图中的AD、BD、CD都是光滑的斜面， 现 使一小物体分别从A、B、D点由静止开始下 滑到D点，所用时间分别为tl、t2、t3 ，则( ) A tl t2 t3 B t3 t2 tl C t2 tl = t3 D t2 t3 阅读材料：我国古代关于力和运动的知识 在我国古代著作中，对于力和运动问题，已有一 定 的认识。远在春秋时期成书的考工记就有这 样 的记载：“马力既竭，辅犹能一取也。”就是说，马 已停止用力，车还能向前走一段距离。这里虽然 没 有得出惯性的概念，但是已经注意到了惯性现象 。 在墨经里，还给力下了一个明确的定义。在 经上第21条里说：“力，形之所以奋也”。 这里 的“形”就是“物体”， “奋”字在古籍中的 意思是多方 面的，像由静到动、动而愈速、由下上升等都可 以 用“奋”字。经文的意思是说，力是使物体由静 而 而动、动而愈速或由下而上的原因。在经说 里 又说：“力，重之谓”这说明物重，是力的一种 表 现。从这条经文来看，的确可以说我们的祖先在 2000多年以前，已经对力和运动之间的关系，开 始 了正确的观察和研究。 东汉王充所著论衡一书状留篇中有这样 一 段话： “且圆物投之于地，东西南北无之不可 ，策 杖叩动，才微辄停。方物集地，一投而止，及其 移 徙，须人动举”就是说，圆球投在地上，它的运 动方 向，或东或西或南或北是不一定的，但是不论向 哪 方向运动，或东或西或南或北是不一定的，但是 不论向哪方向运动，只要用