人教版必修一 用牛顿运动定律解决问题(一) 课件 （共33张）.ppt

6用牛顿运动定律解决问题 一 自主阅读 自我检测 一 从受力情况确定运动情况已知物体的受力情况 根据牛顿第二定律求出物体的加速度 再通过物体的运动学条件 初 末位置和初 末速度及运动时间等 根据运动学公式求出物体的运动情况 二 从运动情况确定受力情况已知物体的运动情况 根据运动学公式求出物体的加速度 再根据牛顿第二定律求出物体所受的合外力 进而知道物体受到其他力的情况 说明 牛顿第二定律确定了运动和力的关系 使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来 自主阅读 自我检测 1 正误辨析 1 物体的受力方向就是加速度方向 也就是其运动方向 解析物体的受力方向就是加速度方向 但加速度的方向不一定与运动方向相同 答案 2 同一个物体 其所受合外力越大 速度越大 解析物体的运动快慢由其速度大小决定 与物体的合力大小无关 答案 3 物体的速度越大 加速度一定越大 解析加速度由物体所受的合外力确定 与速度无关 答案 自主阅读 自我检测 2 物体受恒定的水平拉力f作用 恰能沿水平面匀速运动 当撤去这个拉力后 物体将 a 匀速运动b 立即停止运动c 产生加速度 做匀减速运动d 不产生加速度 做匀减速运动解析撤去拉力后 物体只受滑动摩擦力 合力不为零 产生加速度 大小不变 方向与速度方向相反 做匀减速运动 选项c正确 答案c 自主阅读 自我检测 3 质量为1kg的物体 受水平恒力f的作用 由静止开始在光滑的水平面上做加速运动 它在1s内的位移为2m 则力f的大小为 a 1nb 2nc 4nd 6n 答案c 探究一 探究二 探究三 由物体的受力情况确定运动情况情景导引如图所示 汽车在高速公路上行驶 如果 1 汽车做匀加速运动 2 汽车关闭油门滑行 试结合上述情况讨论 由物体的受力情况确定其运动的思路是怎样的 要点提示通过分析物体的受力情况 根据牛顿第二定律求得加速度 然后由运动学公式求出物体运动的位移 速度及时间等 探究一 探究二 探究三 知识归纳1 解题步骤 1 确定研究对象 对研究对象进行受力分析 并画出物体的受力分析图 2 根据力的合成与分解 求合力 包括大小和方向 3 根据牛顿第二定律列方程 求加速度 4 结合物体运动的初始条件 选择运动学公式 求运动学量 任意时刻的位移和速度 以及运动时间等 2 流程 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例1 如图所示 一固定不动的光滑斜面 倾角为 高为h 一质量为m的物体从斜面的顶端由静止开始滑下 求物体从顶端滑到底端所用的时间及滑到底端时速度的大小 点拨 探究一 探究二 探究三 解析物体受力如图所示 答案见解析 探究一 探究二 探究三 应用牛顿第二定律解题时求合力的方法 1 合成法 物体只受两个力的作用产生加速度时 合力的方向就是加速度的方向 解题时要求准确作出力的平行四边形 然后运用几何知识求合力f合 反之 若知道加速度方向就知道合力方向 2 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 通常用正交分解法解答 一般把力正交分解为加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量 即沿加速度方向fx ma 垂直于加速度方向fy 0 探究一 探究二 探究三 变式训练1如图所示 放置于水平地面质量是10kg的物体 在与水平方向成37 的斜向右上方的拉力f 100n的作用下 由静止开始沿水平地面做直线运动 物体与地面间的动摩擦因数为 0 5 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 试求 1 5s末物体的速度大小和5s内物体的位移 2 拉力f多大时物体可以做匀速直线运动 探究一 探究二 探究三 解析 1 以物体为研究对象进行受力分析 建立直角坐标系如图所示 根据牛顿第二定律得 x方向有fcos37 ff may方向有fsin37 fn mg 0又ff fn联立解得a 6m s25s末物体的速度大小v at 6 5m s 30m s5s内物体通过的位移 2 物体做匀速运动时加速度为零 可得fcos37 mg fsin37 0解得f 45 5n 答案 1 30m s75m 2 45 5n 探究一 探究二 探究三 由物体的运动情况确定受力情况情景导引一运动员滑雪时的照片如图所示 如果 1 知道在下滑过程中的运动时间 2 知道在下滑过程中的运动位移 试结合上述情况讨论 由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的 探究一 探究二 探究三 知识归纳1 解题步骤 1 确定研究对象 对研究对象进行受力分析 画出力的示意图 2 选取合适的运动学公式 求加速度a 3 根据牛顿第二定律列方程 求合力 4 根据力的合成与分解的方法 由合力求所需的力 2 流程 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例2 民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口 发生意外情况的飞机着陆后 打开紧急出口的舱门 会自动生成一个由气囊组成的斜面 机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上 若某型号的客机紧急出口离地面高度为4 0m 构成斜面的气囊长度为5 0m 要求紧急疏散时 乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2 0s g取10m s2 则 1 乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大 2 气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少 探究一 探究二 探究三 解析 1 由题意可知 h 4 0m l 5 0m t 2 0s 代入数据得a 2 5m s2 2 在乘客下滑过程中 对乘客受力分析如图所示 沿x轴方向有mgsin ff ma 沿y轴方向有fn mgcos 0 又ff fn 联立方程解得 答案 1 2 5m s2 2 0 92 探究一 探究二 探究三 由运动情况确定受力应注意的两点问题 1 由运动学规律求加速度 要特别注意加速度的方向 从而确定合力的方向 不能将速度的方向和加速度的方向混淆 2 题目中所求的力可能是合力 也可能是某一特定的力 均要先求出合力的大小 方向 再根据力的合成与分解求分力 探究一 探究二 探究三 变式训练2 歼 10 战机装备我军后 在各项军事演习中表现优异 引起了世界的广泛关注 如图所示 一架质量m 5 0 103kg的 歼 10 战机从静止开始在机场的跑道上滑行 经过距离x 5 0 102m 达到起飞速度v 60m s 在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的 求飞机滑行时受到的牵引力多大 g取10m s2 解析滑行过程 飞机受重力g 支持力fn 牵引力f 阻力ff四个力作用 在水平方向上 由牛顿第二定律得 f ff ma ff mg飞机匀加速滑行v2 0 2ax 解得a 3 6m s2 f 1 9 104n 答案1 9 104n 探究一 探究二 探究三 多过程问题分析情景导引游乐园内有一种大型游戏机叫 跳楼机 参加游戏的游客质量为m 从离地面h高处由静止释放 忽略座椅与轨道间的摩擦力 让人与座椅沿轨道下落t时间后 开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动 下落到离地面时速度刚好减小到零 如果把上述复杂的运动过程分为两个简单的过程 你认为这两个过程分别属于已知运动还是已知力的过程 你能提出哪些用牛顿定律和运动学公式可解决的问题 重力加速度为g 探究一 探究二 探究三 要点提示第一个过程是已知力的过程 物体只受重力作用 做自由落体运动 第二个过程是已知运动的过程 已知物体的运动时间和运动距离 可以由运动学公式求出加速度 第一个过程可以求出下落的加速度为多大和下落的高度为多少 第二个过程可以求得下落的加速度为多大和座椅给人的支持力为多大 探究一 探究二 探究三 知识归纳1 多过程问题 当题目给出的物理过程较复杂 由多个过程组成时 要明确整个过程由几个子过程组成 将过程合理分段 找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程 联系点 前一过程的末速度是后一过程的初速度 另外还有位移关系等 2 注意 由于不同过程中力发生了变化 所以加速度也会发生变化 所以对每一个过程都要分别进行受力分析 分别求加速度 探究一 探究二 探究三 典例剖析 例3 质量为m 2kg的物体静止在水平面上 物体与水平面之间的动摩擦因数 0 5 现在对物体施加如图所示的力f f 10n 37 sin37 0 6 经t1 10s后撤去力f 再经一段时间 物体又静止 g取10m s2 则 1 说明物体在整个运动过程中经历的运动状态 2 物体运动过程中最大速度是多少 3 物体运动的总位移是多少 探究一 探究二 探究三 解析 1 当力f作用时 物体做匀加速直线运动 撤去f时物体的速度达到最大值 撤去f后物体做匀减速直线运动 2 撤去f前对物体受力分析如图所示 有 fsin fn1 mg fcos ff ma1 ff fn1 x1 v a1t1 联立各式并代入数据解得 x1 25m v 5m s 3 撤去f后对物体受力分析如图所示 有 ff fn2 ma2 fn2 mg 2a2x2 v2 代入数据得x2 2 5m物体运动的总位移x x1 x2 得x 27 5m 答案 1 见解析 2 5m s 3 27 5m 探究一 探究二 探究三 解决动力学问题的关键解决动力学问题时 受力分析和运动情况的分析很重要 特别是对运动过程较复杂的问题 分析时 一定要弄清楚整个过程中物体的加速度是否相同 若不同 必须分阶段处理 加速度改变时的速度是前后过程联系的桥梁 分析受力时 要注意前后过程中哪些力发生了变化 哪些力没有发生变化 探究一 探究二 探究三 变式训练3在某一旅游景区 建有一山坡滑草运动项目 该山坡可看成倾角 30 的斜面 一名游客连同滑草装置总质量m 80kg 他从静止开始匀加速下滑 在时间t 5s内沿斜面滑下的位移x 50m 不计空气阻力 g取10m s2 问 1 游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力ff为多大 2 滑草装置与草皮之间的动摩擦因数 为多大 3 设游客滑下50m后进入水平草坪 试求游客在水平面上滑行的最大距离 探究一 探究二 探究三 解析 1 设在山坡上游客连同滑草装置的加速度为a 1 2 3 4 5 1 一个物体在水平恒力f的作用下 由静止开始在一个粗糙的水平面上运动 经过时间t 速度变为v 如果要使物体的速度变为2v 下列方法正确的是 a 将水平恒力增加到2f 其他条件不变b 将物体质量减小一半 其他条件不变c 物体质量不变 水平恒力和作用时间都增为原来的2倍d 将时间增加到原来的2倍 其他条件不变解析由牛顿第二定律 f mg ma a g 对比a b c三项 均不能满足要求 故选项a b c均错 由v at得2v a 2t 所以d项正确 答案d 1 2 3 4 5 2 a b两物体以相同的初速度在同一水平面上滑动 两个物体与水平面间的动摩擦因数相同 且ma 3mb 则它们所能滑行的距离xa xb的关系为 a xa xbb xa 3xbc xa xbd xa 9xb解析根据牛顿第二定律知 两物体加速度a g 且初速度相同 根据运动学公式v2 2ax 知x 则xa xb 答案a 1 2 3 4 5 3 将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出 设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变 则物体 a 刚抛出时的速度最大b 在最高点的加速度为零c 上升时间大于下落时间d 上升时的加速度等于下落时的加速度 答案a 1 2 3 4 5 4 水平面上一质量为m的物体 在水平恒力f作用下 从静止开始做匀加速直线运动 经时间t后撤去外力 又经时间3t物体停下 则物体受到的阻力为 解析对物体由牛顿第二定律得力f作用时 f ff ma1 v a1t 撤去力f后 ff ma2 v a2 3t 解以上四式得ff 故b正确 答案b 1 2