用牛顿运动定律解决问题课件

用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题2受力情况加速度a运动情况加速度aF=maF=ma运动学分析运动学分析第一类问题第二类问题2受力情况加速度a运动情况加速度aF=maF=ma运动学分析01|学而时习之——运动学公式速度v=v0+at位移速度—位移关系

v2-v02=2ax3v0+v·t22.x=211.

x=v0t+at2v0+v2v=3.

tvO01|学而时习之——运动学公式速度v=v0+at3v02|从受力确定运动情况【例题1】

一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在12N的水平拉力作用下沿水平地面向右移动.物体与地面间的动摩擦因数为0.2.求物体在4s末的速度和4s内发生的位移.（g取10m·s-2）解：设m=2kg,拉力F=12N，μ=0.2，t=4s.规定拉力方向为正方向竖直方向，FN=mg ①由摩擦定律得f=μFN ② F-f=ma ③4mgfFFN02|从受力确定运动情况【例题1】一个静止在水平地由①②③联立解得 a=(F-μmg)/m=4m/s2 ④4s末速度v=at=16m/s ⑤4s内位移x=1/2·at2=32m ⑥4s内位移x=v/2·t=32m ⑥即物体4s末速度为16m/s,4s内位移为32m由①②③联立解得变式训练1若将例题1中的拉力改为斜向上拉,且与水平方向夹角θ

=37°,其他条件不变.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)解：竖直方向，物体受力平衡 FN+Fsinθ

=mg

①由摩擦定律得f=μFN

②由牛顿第二定律得

Fcosθ-f=ma③由①②③解得a=3.52m·s-2 ④4s末速度v=at=14.08m/s ⑤4s内位移x=v/2·t=28.16m ⑥

6FθmgfFN变式训练1若将例题1中的拉力改为斜向上拉,且与水平方向夹角03|从运动情况确定受力【例题2】一个滑雪者,质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪者受到的阻力.(包括摩擦力和空气阻力，g取10m/s2)建立物理模型：①视山坡表面为一粗糙的表面，忽略凹凸②人视为质点，忽略形状大小③阻力不变(实际上空气阻力与速度大小有关)703|从运动情况确定受力【例题2】一个滑雪者,质量m=解:设滑雪者的加速度为a x=v0t+at2

①解得a=2(x-v0t)/t2=4m/s2 ②由牛顿第二定律得 mgsinθ-f=ma ③联立②③代入数据解得

f=mgsinθ-ma=75N ④∴滑雪者受到的阻力大小为75N，阻力方向与运动方向相反821θmgFNf解:设滑雪者的加速度为a821θmgFNf变式训练2一小木块在斜面底部C点,受一沿斜面向上的外力推动一下,获得5m/s的初速度.以后木块沿斜面上升到D点时速度为零,CD=1m,斜面倾角为30°.求(取g=10m/s2)(1)木块与斜面间的动摩擦因数;(2)木块到达D点后将如何运动?930°CD变式训练2一小木块在斜面底部C点,受一沿斜面向上的外力推动解:沿斜面向上规定为正方向.v0=5m/s,xCD=1m 0-v02=2axCD

①解得

a=-12.5m/s2

②对木块，根据牛顿第二定律有-mgsin30°-μmgcos30°=ma 即a=-gsin30°-μgcos30° ③由②③解得μ=/2 ④(2)μmgcos30°>mgsin30°,木块到达D点后将静止10√3解:沿斜面向上规定为正方向.v0=5m/s,xCD=1m10【例题3】锻锤锤头重60kg,自3m高处自由落下,打在工件上,如图所示.若打击时间为0.05s,试求打击力为多大.11h=3m【例题3】锻锤锤头重60kg,自3m高处自由落下,打在工件解：以工件初始位置为坐标原点,竖直向下建立Ox轴.m=60kg，h=3m，打击时间t=0.05s.锤头与工件刚接触时速度为v。 v2=2gh ①加速度

a=-v/t

②工件对锻锤锤头的力为F'

-F'+mg=ma ③联立①②③解得

④由牛顿第三定律，打击力为9895N。12F'=mg+m√2gh/t=9895Nh=3m解：以工件初始位置为坐标原点,竖直向下建立Ox轴.m=60k【例题4】质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落,下落过程中的v-t图象如图所示.弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4.设球受到的空气阻力大小恒为Ff，取g=10m/s2,求：(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小；(2)弹性球第一次碰撞后

反弹的高度h。13tv/(m·s-1)O40.5【例题4】质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下解:(1)竖直向下为正方向,竖直下落加速度为a1。由v-t图可得，a1

=8m/s2 ①对小球，由牛顿第二定律得

mg-Ff=ma1

②联立①②得Ff=0.2N ③(2)小球弹起后速度v=-3m/s

④设小球上升时加速度为a2,由牛顿第二定律得

mg+Ff=ma2 ⑤解得a2=12m/s2 ⑥设物体上升到最高点时位移为x0-v2=2a2x ⑦联立③⑥⑦解得x=-0.375m ⑧∴反弹的高度h=0.375m14mgFfmgFf解:(1)竖直向下为正方向,竖直下落加速度为a1。14mgF【例题

5】如图所示,火车车厢中有一个倾角为30°的斜面.当火车以10m/s2的加速度沿水平方向向左运动时,斜面上质量为m=1kg的物体与车厢保持相对静止，求物体受到的摩擦力.(g取10m/s2)1530°m【例题5】如图所示,火车车厢中有一个倾角为30°的斜面.当解：物体加速度a=10m/s2物体受重力mg，弹力FN，静摩擦力f，假设静摩擦力沿斜面向上.以加速度方向为x轴方向，竖直方向为y轴方向在x轴方向，根据牛顿第二定律FNsin30°-fcos30°=ma ①FNcos30°+

fsin30°=mg

②联立①②解得f=-5(

-1)N ③负号说明摩擦力方向与假定方向相反,即沿斜面向下1630°30°mgFNf√3xy解：物体加速度a=10m/s21630°30°mgFNf√3解题基本思路和步骤(1)选择研究对象.(2)对物体进行受力分析和运动情况分析，作出受力示意图.(3)建立适当的坐标系，选定正方向，正交分解.(4)根据牛顿第二定律分别在两个正交方向上列出方程.(5)把已知量代入方程求解，检验结果的正确性.17解题基本思路和步骤(1)选择研究对象.17用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题19受力情况加速度a运动情况加速度aF=maF=ma运动学分析运动学分析第一类问题第二类问题2受力情况加速度a运动情况加速度aF=maF=ma运动学分析01|学而时习之——运动学公式速度v=v0+at位移速度—位移关系

v2-v02=2ax20v0+v·t22.x=211.

x=v0t+at2v0+v2v=3.

tvO01|学而时习之——运动学公式速度v=v0+at3v02|从受力确定运动情况【例题1】

一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在12N的水平拉力作用下沿水平地面向右移动.物体与地面间的动摩擦因数为0.2.求物体在4s末的速度和4s内发生的位移.（g取10m·s-2）解：设m=2kg,拉力F=12N，μ=0.2，t=4s.规定拉力方向为正方向竖直方向，FN=mg ①由摩擦定律得f=μFN ② F-f=ma ③21mgfFFN02|从受力确定运动情况【例题1】一个静止在水平地由①②③联立解得 a=(F-μmg)/m=4m/s2 ④4s末速度v=at=16m/s ⑤4s内位移x=1/2·at2=32m ⑥4s内位移x=v/2·t=32m ⑥即物体4s末速度为16m/s,4s内位移为32m由①②③联立解得变式训练1若将例题1中的拉力改为斜向上拉,且与水平方向夹角θ

=37°,其他条件不变.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)解：竖直方向，物体受力平衡 FN+Fsinθ

=mg

①由摩擦定律得f=μFN

②由牛顿第二定律得

Fcosθ-f=ma③由①②③解得a=3.52m·s-2 ④4s末速度v=at=14.08m/s ⑤4s内位移x=v/2·t=28.16m ⑥

23FθmgfFN变式训练1若将例题1中的拉力改为斜向上拉,且与水平方向夹角03|从运动情况确定受力【例题2】一个滑雪者,质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪者受到的阻力.(包括摩擦力和空气阻力，g取10m/s2)建立物理模型：①视山坡表面为一粗糙的表面，忽略凹凸②人视为质点，忽略形状大小③阻力不变(实际上空气阻力与速度大小有关)2403|从运动情况确定受力【例题2】一个滑雪者,质量m=解:设滑雪者的加速度为a x=v0t+at2

①解得a=2(x-v0t)/t2=4m/s2 ②由牛顿第二定律得 mgsinθ-f=ma ③联立②③代入数据解得

f=mgsinθ-ma=75N ④∴滑雪者受到的阻力大小为75N，阻力方向与运动方向相反2521θmgFNf解:设滑雪者的加速度为a821θmgFNf变式训练2一小木块在斜面底部C点,受一沿斜面向上的外力推动一下,获得5m/s的初速度.以后木块沿斜面上升到D点时速度为零,CD=1m,斜面倾角为30°.求(取g=10m/s2)(1)木块与斜面间的动摩擦因数;(2)木块到达D点后将如何运动?2630°CD变式训练2一小木块在斜面底部C点,受一沿斜面向上的外力推动解:沿斜面向上规定为正方向.v0=5m/s,xCD=1m 0-v02=2axCD

①解得

a=-12.5m/s2

②对木块，根据牛顿第二定律有-mgsin30°-μmgcos30°=ma 即a=-gsin30°-μgcos30° ③由②③解得μ=/2 ④(2)μmgcos30°>mgsin30°,木块到达D点后将静止27√3解:沿斜面向上规定为正方向.v0=5m/s,xCD=1m10【例题3】锻锤锤头重60kg,自3m高处自由落下,打在工件上,如图所示.若打击时间为0.05s,试求打击力为多大.28h=3m【例题3】锻锤锤头重60kg,自3m高处自由落下,打在工件解：以工件初始位置为坐标原点,竖直向下建立Ox轴.m=60kg，h=3m，打击时间t=0.05s.锤头与工件刚接触时速度为v。 v2=2gh ①加速度

a=-v/t

②工件对锻锤锤头的力为F'

-F'+mg=ma ③联立①②③解得

④由牛顿第三定律，打击力为9895N。29F'=mg+m√2gh/t=9895Nh=3m解：以工件初始位置为坐标原点,竖直向下建立Ox轴.m=60k【例题4】质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落,下落过程中的v-t图象如图所示.弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4.设球受到的空气阻力大小恒为Ff，取g=10m/s2,求：(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小；(2)弹性球第一次碰撞后

反弹的高度h。30tv/(m·s-1)O40.5【例题4】质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下解:(1)竖直向下为正方向,竖直下落加速度为a1。由v-t图可得，a1

=8m/s2 ①对小球，由牛顿第二定律得

mg-Ff=ma1

②联立①②得Ff=0.2N ③(2)小球弹起后速度v=-3m/s

④设小球上升时加速度为a2,由牛顿第二定律得

mg+Ff=ma2 ⑤解得a2=12m/s2 ⑥设物体上升到最高点时位移为x