s4.6用牛顿运动定律解决问题(一)

1、一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1、内容：、内容：物体加速度的大小跟所受物体加速度的大小跟所受到的作用力成正比到的作用力成正比,跟它的质量成反跟它的质量成反比比; 加速度方向跟作用力方向相同。加速度方向跟作用力方向相同。复习：复习：2、公式、公式: F=ma二、运动学公式二、运动学公式速度公式速度公式 ：v = vo+at位移公式：位移公式：x= vot + at2导出公式：导出公式：v 2 vo 2 =2ax21例例1.一个静止在水平面上的物体，质量是一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地

2、面间的滑动摩擦力为平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体。求物体4s末的速度和末的速度和4s内发生的位移。内发生的位移。问题：问题：1.物体的受力情况如何？物体的受力情况如何？受力分析如图示：受力分析如图示：G2.物体所受的合力如何？物体所受的合力如何？竖直方向：竖直方向： 合力为零，加速度为零。合力为零，加速度为零。水平方向：水平方向：大小：大小：F合合= F1 F2 ；方向与拉力；方向与拉力F1方向相同方向相同3.物体是匀变速运动吗物体是匀变速运动吗? 运动情况中已知哪些量？要求运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？末速度和位移，还差什么量？物体做匀变速直线运动物体做匀变速直

3、线运动,已知已知初速度初速度VO和时间和时间t，要求末速，要求末速度度V和位移和位移,还差加速度还差加速度a。 0 0=O t=4s =? =? FNF1F2a=?解：物体受力如图解：物体受力如图由图知：由图知：F合合=F1-F2由由牛顿第二定律可得牛顿第二定律可得:smsmatvv/4 . 4/41 . 100mmattvx8 . 841 . 121212204s末的速度末的速度4s内的位移内的位移O4.如何求加速度？如何求加速度？借助于牛顿第二定律借助于牛顿第二定律F合合=ma，先求合力再求加速度。，先求合力再求加速度。5.本题的解题思路如何？本题的解题思路如何？先受力分析求出合力，再用牛

4、顿第二定律求出加速度，先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度，最后用运动学公式求解。最后用运动学公式求解。2221/1 . 1/22 . 44 . 6smsmmFFaGFNF1F2练习练习:1一个静止在水平地面上的物体一个静止在水平地面上的物体,质质量是量是2Kg,在在6.4N的水平拉力作用下沿的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。水平地面向右运动。物体与地面的动物体与地面的动摩擦因数为摩擦因数为0.2，求物体在求物体在4s末的速度末的速度和和4s内发生的位移。内发生的位移。(g取10m/s2)解：物体受力如图解：物体受力如图由图知：由图知：F合合=F1-F2smsmatvv/8 . 4

5、/42 . 100mmattvx6 . 942 . 121212204s末的速度末的速度4s内的位移内的位移GFNF1F2由牛顿第二定律可得由牛顿第二定律可得:FN=G=mgF2=FN则:F合=F1mg221/2 . 1/21022 . 04 . 6smsmmmgFa一、一、 从受力确定运动情况从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况，指已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。移等。 处理这类问题的基本思路是：先分处理这类问题的基本思路是：先分析

6、物体受力情况析物体受力情况求合力求合力，据牛顿第二定律，据牛顿第二定律求加速度求加速度，再用运动学公式，再用运动学公式求所求量求所求量( (运运动学量动学量) )。 练习练习2：一木箱质量为：一木箱质量为m，与水平地面间，与水平地面间的动摩擦因数为的动摩擦因数为，现用斜向右下方与，现用斜向右下方与水平方向成水平方向成角的力角的力F推木箱使之向右运推木箱使之向右运动，求经过时间动，求经过时间t木箱的速度。木箱的速度。FGFFNFf F1=FCosF2=FSinXYX方向：F合=F1-FfY方向：FN=G+F2 F f=FN V=V0+atF1=FcosF2=FSinF合=ma思路：已知运动情况求

7、受力。应先求出加速度思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度a，再利用牛顿第二定律再利用牛顿第二定律F合合=ma求滑雪人受到的阻力。求滑雪人受到的阻力。解：第一步求第一步求a因为V0=2m/s，s=60m，t=5s据公式求得a = 4m/s2例例2.一个滑雪的人，质量一个滑雪的人，质量m = 75Kg，以，以v0 = 2m/s的初的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角= 30o，在，在 t = 5s的时间内滑下的路程的时间内滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。力（包括摩擦和空气阻力）。2021attV人)30oFF

8、阻阻GG1G2yxa第二步求第二步求F合合、阻力、阻力要对人进行受力分析画受力图，人)30oFF阻阻GG1G2yxa第二步求第二步求F合合、阻力、阻力要对人进行受力分析画受力图要对人进行受力分析画受力图所以：所以：F合合=ma=300Nx轴方向：轴方向：F合合=G1F阻阻y轴方向：轴方向：F1G2=0滑雪人所受的阻力滑雪人所受的阻力 F阻阻=G1 F合合 =mgsin F合合 =67.5N解：解： 根据运动学公式：根据运动学公式：x xv v0 0t t atat2 2 得：得： 代入已知量得：代入已知量得：a a4m/s4m/s2 2 对人进行受力分析，建立坐标系，对人进行受力分析，建立坐标

9、系，Gx=mgsinGx=mgsin 根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F Fmama，得：，得：GxGxF F阻阻mama 即：即：F F阻阻mgsinmgsinmama 代入数值得：代入数值得：F F阻阻67.5N67.5N即：滑雪人受到的阻力大小是即：滑雪人受到的阻力大小是67.5N67.5N。方向沿山坡向上。方向沿山坡向上. .12a a2（xv0t）t2二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 已知物体运动情况确定受力情况，指的是已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量

10、下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。（如动摩擦因数等）。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式的运动情况，据运动学公式求加速度求加速度，再在分，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程方程求所求量求所求量( (力力) )。 1.上题中如果忽略空气阻力作用，上题中如果忽略空气阻力作用，滑雪人受到的滑雪人受到的摩擦阻力多大摩擦阻力多大,求滑雪板与雪面间动摩擦因数多求滑雪板与雪面间动摩擦因数多大大?2.如果坡长只有如果坡长只有60m，下端是水平雪面，滑雪者在，下端是水平

11、雪面，滑雪者在水平面上还能滑多远？水平面上还能滑多远？3.如果下坡后立即滑上另一个同样的斜坡如果下坡后立即滑上另一个同样的斜坡 。请问。请问滑雪者最高能上升多高？滑雪者最高能上升多高？更上一层更上一层：（g=10m/s2)例例2.一个滑雪的人，质量一个滑雪的人，质量m = 75Kg，以，以v0 = 2m/s的初的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角= 30o，在，在 t = 5s的时间内滑下的路程的时间内滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。力（包括摩擦和空气阻力）。0.115153mm209.63121mm3.70

12、3121更上一层答案更上一层答案：（g=10m/s2)1、2、3、一、一、 从受力确定运动情况从受力确定运动情况二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 加速度加速度a是联系力和运动的桥梁是联系力和运动的桥梁 牛顿第二定律公式牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式和运动学公式(匀变速匀变速直线运动公式直线运动公式v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2v02=2ax等等)中，中，均包含有一个共同的物理量均包含有一个共同的物理量加速度加速度a。 由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其度，再由运动学

13、公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。物体的受力情况。 可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和运动的桥梁。运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路，基本思路，正确的正确的受力分析受力分析和和运动过程分析运动过程分析则是解则是解决问题的决问题的关键。关键。 从受力确定运动从受力确定运动从运动确定受力从运动确定受力 1.基本思路

14、基本思路:加速度加速度a是联系力和运动的桥梁是联系力和运动的桥梁所求量所求量所求量所求量2.解题步骤：解题步骤： (1)确定研究确定研究对象对象；(2)分析分析受力受力情况情况和运动和运动情况，情况， 画画示意图示意图(受力和运动过程受力和运动过程)；(3)用牛顿第二定律或运动学公式用牛顿第二定律或运动学公式 求求加速度加速度； (4)用运动学公式或牛顿第二定律用运动学公式或牛顿第二定律 求求所求量所求量。质量为质量为40kg的物体静止在水的物体静止在水平面上平面上, 当在当在400N的水平拉力作用下由的水平拉力作用下由静止开始经过静止开始经过16m时时, 速度为速度为16 m/s, 求求物体

15、受到的阻力是多少物体受到的阻力是多少?F80N用弹簧秤拉着一个物体在水平面用弹簧秤拉着一个物体在水平面上做匀速运动上做匀速运动, 弹簧秤的示数是弹簧秤的示数是0.40N. 然后然后用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变速运动速运动, 测得加速度是测得加速度是0.85 m/s2, 弹簧秤的弹簧秤的示数是示数是2.10N。这个物体的质量是多大。这个物体的质量是多大? m=2 kg一个木箱沿着一个粗糙的斜面一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑，匀加速下滑， 初速度是零，经过初速度是零，经过5.0 s的时的时间间, 滑下的路程是滑下的路程是10m, 斜面的夹角是斜面的

16、夹角是300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取取10 m/s2)=0.48练习：练习： 1 1.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为为60kg的运动员，从离水平网面的运动员，从离水平网面3.2高处自由高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0高处。已知运动员与网接触的时间为高处。已知运动员与网接触的时间为1.2，若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小（力处理，求此力的大小（g取取10m/s2）。）。F = 1.5103N 2. 质量为质量为20kg的物体若用的物体若用20N的水平力牵引它，的