巧解动力学问题的常用方法.ppt

牛顿运动定律的综合应用,动力学问题的分类：,(1)是已知物体的受力情况分析运动情况；,（2）是已知运动情况分析受力情况。,程序如图所示：,受力分析,合外力F,加速度,运动情况,解题思路,首先要对所确定的研究对象作出受力情况和运动情况分析，把题中所给的物理情景弄清楚，然后由牛顿第二定律，通过加速度这个联系力和运动的“桥梁”，结合运动学公式进行求解。这是用牛顿运动定律解题的基本思路和方法。,实战演练(一),解: 取水平向右为正方向, 则合力为 F合=FF = 6.4N 4.2N=2.2N,已知物体的受力情况求运动情况： 一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下， 沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N，求物体在4S 末的速度和4S内发生的位移。,由牛顿第二定律F=ma,可求出加速度,由运动学公式就可以求出4s末的速度vt和4s内发生的位移S,由上例可知,应用牛顿运动定律可以来解决:已知物体的受力情况,求物体的运动情况的一大类问题,解题的一般思路可以表述为:,教师小结,研究对象,受力情况,受力分析,力的合成或分解,合力F,F=ma,a,运动学公式,运动情况( v s t ),即由研究对象的受力分析入手，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.,巩固练习(一),为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离，已知某高速公路的 最高限速V0=108km/h,假设前方的车辆突然停止,后车司机从发现这一情况,经操纵 刹车,到汽车开始减速所经历的时间(既反应时间)t=0.50s,刹车时汽车受到阻力的大 小Ff为汽车重力的0.40倍,该高速公路上汽车间的距离S至少应为多少?(取重力加速 度g=10m/s2),解:设反应的时间内通过的位移为 S1,匀减速过程通过的位移为S2. 已知: V0=108km /h=30m/s, t=0.5s, Ff=0.40G, g=10m/s2 求S=S1+S2=?,由S=v t得,取初速度方向为正向,再由牛顿第二定律:F合=ma 得 a= F合/m= Ff/m= 0.4G/m = 0.4g m/s2= 4m/ s2,由公式：,得：,实战演练(二),已知物体运动情况求受力情况:,一个滑雪的人,质量m=75kg,以Vo =2m/s的初速度沿山坡匀加速地 滑下,山坡的倾角=30O ,在t=5s的时间内滑下的路程S=60m,求滑雪人受 到的阻力(包括滑动摩擦和空气阻力).,解：已知,滑雪人所受的阻力可由牛顿第二定律,教师小结,由上例分析可知,应用牛顿运动定律也可以解决已知 物体的运动情况,求解物体受力这一类问题.一般的解 题思路为:,运动学公式,a,F= m a,F,受力情况,受力分析,所求力,巩固练习（二）,质量为0.5kg的物体在与水平面成30O 角的拉力F作用下， 沿水平桌面向右做直线运动，经过0.5m的距离，速度由 0.6m/s变为0.4m/s,已知物体与桌面间的动摩擦因数 =0.1, 求作用力F的大小.,解：物体的受力分析如图所示： 已知V0=0.6m/s，Vt=0.4m/s， S=0.5m，=0.1,取向右为正向，由运动学公式,两式联立消去FN，即,解之得F=0.43N,一、正交分解法 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法，多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直于加速度的方向上，此时有Fxma，Fy0，,巧解动力学问题的常用方法,特殊情况下分解加速度比分解力更简单,如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为.求人所受到的支持力和摩擦力,由牛顿第二定律得F静max，mgFNmay， 解得F静macos，FNm(gasin) 法二：以人为研究对象，受力分析如图327所示因摩擦力F为待求，且必沿水平方向，设为水平向右建立如图所示坐标系，并规定正方向,根据牛顿第二定律得 x方向：mgsinFNsinFcosma y方向：mgcosFsinFNcos0 由两式可解得FNm(gasin)，Fmacos. F为负值，说明摩擦力的实际方向与假设方向相反，为水平向左,如图所示，动力小车上有一竖杆，杆顶端用细绳拴一质量为m的小 球当小车沿倾角为30的斜面匀加速向上运动时，绳与杆的夹角为60，小车的加速度为( ),A. g B g C. g D. g/2,解析：该问题中，小球受到两个不在同一直线上的力的作用，分析小球的受力后，画出受力图，用合成法求合力及绳子拉力，再用牛顿第二定律列方程求出加速度 小球的受力及力的合成如右图所示 由几何关系可得：1230， 所以 Fmg，由Fma得ag 答案： B,巧解动力学问题的常用方法,二、合成法 合成法是根据物体受到的力，用平行四边形定则求出合力，再根据要求进行计算的方法这种方法一般适用于物体只受两个力作用的情况,1、如图所示，木块A质量为1kg，木块B的质量为2kg，叠放在水平光滑的地面上，AB间最大静摩擦力为1N，今用水平力F作用于B，则保持AB相对静止的条件是F不超过 A1N B2N C3N D4N,A,B,F,动力学中的临界问题分析,如图所示，木块A质量为1kg，木块B的质量为2kg，叠放在水平地面上，AB间最大静摩擦力为1N，B与地面间摩擦系数为0.1，现用水平力F作用于B,则保持AB相对静止的条件是F不超过（ ） A 4N B5N C 6N D3N,周测卷16,如图所示，木块A质量为1kg，木块B的质量为2kg，叠放在水平光滑的地面上，AB间最大静摩擦力为1N，今用水平力F作用于A，则保持AB相对静止的条件是F不超过多少？,A,B,F,变式训练,解题关键： 灵活选取研究对象求临界值！,【规律总结】 题中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会出现临界现象，此时要采用极限分析法，看物体有不同的加速度时，会有哪些现象发生，从而找出临界点，求出临界条件,灵活选取研究对象进行求解！,世纪金榜 P40 5,F,M,m,如图所示，长L1.6 m，质量M3 kg的木板静放在光滑水平面上，质量m1 kg的小物块放在木板的右端，木板和物块间的动摩擦因数0.1.现对木板施加一水平向右的拉力F，取g10 m/s2，求： (1)使物块不掉下去的最大拉力F； (2)如果拉力F10 N恒定不变，小物块所能获得的最大速度,【正确解答】 (1)求物块不掉下时的最大拉力，其存在的临界条件必是物块与木板具有共同的最大加速度a1,特别提醒：(1)物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的 (2)无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁”,1. 如图所示，在光滑水平面上有一辆小车A，其质量为mA2.0 kg，小车上放一个物体B，其质量为mB1.0 kg.如图甲所示，给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0 N时，A、B开始相对滑动如果撤去F，对A施加一水平推力F，如图乙所示要使A、B不相对滑动，求F的最大值Fm.,答案：6.0 N,动力学中的临界问题分析,解析：根据图甲所示，设A、B间的静摩擦力达到最大值Ff时，系统的加速度为a.根据牛顿第二定律对A、B整体有F(mAmB)a，对A有FfmAa，代入数据解得Ff2.0 N根据图乙所示，A、B刚开始滑动时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律有 FfmBa，Fm(mAmB)a， 代入数据解得Fm6.0 N.,本节总结,经过本节的学习，我们知道应用牛顿运动定律可以 解决这样两类问题:,1)已知物体受