高中物理用牛顿定律解决问题

高中物理用牛顿定律解决问题课件第一页，共二十三页，编辑于2023年，星期六

力和运动关系的两类基本问题1、已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；2、已知物体的运动情况，确定物体的受力情况。第二页，共二十三页，编辑于2023年，星期六一、

从受力确定运动情况

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，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移。处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况求出合力，根据牛顿第二定律求出加速度，再利用运动学的有关公式求出要求的速度和位移。

第三页，共二十三页，编辑于2023年，星期六在平直的高速公路上，一辆汽车正以32m/s的速度匀速行驶，因前方出现事故，司机立即刹车，直到汽车停下，已知汽车的质量为1.5×103kg，刹车时汽车所受的阻力为1.2×104N，求：（1）刹车时汽车的加速度；（2）从开始刹车到最终停下，汽车运动的时间；（3）从开始刹车到最终停下，汽车前进的距离。第四页，共二十三页，编辑于2023年，星期六例1.一辆载货的汽车,总质量为4.0×103Kg，运动中所受阻力恒为1.6×103N，在不变的牵引力作用下由静止启动，若牵引力为４.8×103N，问：启动10s后汽车的速度达到多少？启动10s内汽车的位移是多少？

第五页，共二十三页，编辑于2023年，星期六二、从运动情况确定受力

已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（如物体的运动性质、速度、加速度或位移）已知的条件下，要求得出物体所受的力。处理这类问题的基本思路是：首先分析清楚物体的受力情况，根据运动学公式求出物体的加速度，然后在分析物体受力情况的基础上，利用牛顿第二定律列方程求力。

第六页，共二十三页，编辑于2023年，星期六例2.一个滑雪的人，质量m=75Kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地滑下，山坡的倾角θ=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）。第七页，共二十三页，编辑于2023年，星期六2012年11月，我国歼-15舰载战斗机首次在“辽宁舰”上成功降落，有关资料表明，该战斗机的质量m=2.0×104kg，降落时在水平甲板上受阻拦索的拦阻，速度从=80m/s减小到零所用时间t=2.5s．若将上述运动视为匀减速直线运动，求：该战斗机在此过程中

(1)加速度的大小a；

(2)滑行的距离x；

(3)所受合力的大小F．第八页，共二十三页，编辑于2023年，星期六加速度a是联系运动和力的桥梁

牛顿第二定律公式（F=ma）和运动学公式（匀变速直线运动公式v=v0+at,x=v0t+at2,v2－v02=2ax等）中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。由物体的受力情况，利用牛顿第二定律可以求出加速度，再由运动学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，利用运动学公式可以求出加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系运动和力的桥梁。求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。第九页，共二十三页，编辑于2023年，星期六运用牛顿运动定律解题的一般步骤：

1、确定研究对象；

2、分析研究对象的受力情况，必要时画受力示意图；

3、分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；

4、利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；

5、利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。第十页，共二十三页，编辑于2023年，星期六如图所示，一个质量为2kg的物体静止在光滑水平面上.现沿水平方向对物体施加10N的拉力，g取10m/s2，求：（1）物体运动时加速度的大小；（2）物体运动3s时速度的大小；（3）物体从开始运动到位移为10m时经历的时间.

第十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期六如图所示，小菲在超市里推车购物，若小车和货物的总质量为10kg，小车在水平推力的作用下由静止开始沿水平地面做匀加速直线运动，加速度大小为0.5m/s2，小车运动了4s，忽略小车所受的阻力，求此过程中（1）推力的大小（2）小车末速度的大小（3）小车位移的大小第十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期六用牛顿运动定律解决问题(二)1.平衡力:物体受到两个力的大小相等,方向相反,作用在同一直线上,合力为零.根据牛顿第二定律,加速度为零.2.物体在任何情况下都受重力作用,且G=mg与物体的运动状态无关.第十三页，共二十三页，编辑于2023年，星期六1.共点力的平衡(1)平衡状态:物体在共点力作用下,保持

运动或

的状态.(2)共点力平衡条件:物体所受的合力

,即加速度为零.2.超重与失重(1)超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

物体所受的重力的现象叫超重.产生超重的条件是物体具有

的加速度.(2)失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

物体所受的重力的现象叫失重.产生失重的条件是物体具有

的加速度.(3)完全失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零,此时物体加速度为

,方向竖直向下.第十四页，共二十三页，编辑于2023年，星期六自我校对1.（1）匀速直线静止（2）为零2.（1）大于向上（2）小于向下（3）重力加速度1.若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是()A.静止B.匀速直线运动C.速度为零D.受各共点力的合力为零

【答案】

D2.关于超重和失重，下列说法正确的是()A.超重就是物体受的重力增加了B.失重就是物体受的重力减少了C.完全失重就是物体一点重力都没有了D.不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的第十五页，共二十三页，编辑于2023年，星期六【解析】超重和失重只是视重的变化，物体本身的重力不变.

【答案】D3.大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组中可使小球平衡的是()A.2N，3N，6NB.1N，4N，6NC.35N，15N，25ND.5N，15N，25N【解析】使物体平衡必须合外力为0.

【答案】C有人说“超重是指物体的重力增大，失重就是物体的重力减小”,你认为这种说法对吗?第十六页，共二十三页，编辑于2023年，星期六超重与失重只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)增大或减小,是“视重”的改变,无论是超重还是失重,物体所受的重力都没有变化,因此这种说法错误.第十七页，共二十三页，编辑于2023年，星期六二、超重和失重1.视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”,大小等于秤所受的拉力或压力.2.视重、失重和超重的关系现象视重视重与重力比较加速度情况匀速直线运动或静止F=mgF=mga=0超重F=mg+maF>mga≠0向上失重F=mg-maF<mga≠0向下完全失重F=0F=0<mga=g向下第十八页，共二十三页，编辑于2023年，星期六3.物体处于超重还是失重状态与速度方向无关,可直接根据加速度的方向来判断.4.不管是超重还是失重状态,物体的重力都不会变化.例2举重运动员在地面上能举起120kg的重物，在运动着的升降机中只能举起100kg的重物，求升降机运动的加速度.若在以a=2.5m/s2的加速度加速下降的升降机内，此人能举起质量多大的重物？(g取10m/s2)【点拨】本题关键是理解举重运动员向上的支撑力不会因为发生超重和失重现象而发生变化.【解析】运动员在地面上能举起120kg的重物，则运动员向上的最大支撑力为F＝m1g＝120×10N＝1200N.在升降机中只能举起100kg的重物，可见物体超重了，升降机应具有向上的加速度，则由牛顿第二定律得F-m2g＝m2a1，得出第十九页，共二十三页，编辑于2023年，星期六a1＝

m/s2=2m/s2.当升降机以加速度a=2.5m/s2下降时，物体处于失重状态,由牛顿第二定律得m3g-F=m3a，得出m3=kg=160kg.故升降机的加速度为2m/s2；能举起质量为160kg的重物.2.一名儿童站在妈妈单位的电梯内，准备去妈妈的办公室.随身带了一玩具车，他用一弹性细绳轻拉玩具车时，玩具车并没有动.正当他不想拉车要拿起车的时候，却发现自己第二十页，共二十三页，编辑于2023年，星期六的玩具车突然自己动了起来.此时电梯也到达了他妈妈工作的楼层，请问他是在上楼还是下楼（已知电梯原来是匀速运动的）()A.正在减速上楼B.正在减速下楼C.还在匀速运动D.无法判断【解析】原来玩具车处于平衡状态，现在车被拉动，表明摩擦力减小了，因此压力减小了，物体处于失重状态，加速度的方向向下.又知他到达了目的地，说明电梯要停下来，所以只能是减速上升.

【答案】A

超重和失重并不是重力变大或变小，而是物体对支持物的第二十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期六压力或对悬绳的拉力大于或小于物体的重力，其最直接的判断方法就是分析物体运动的加速度方向.只要物体具有竖直向上的加速度，物体就处于超重状态；只要物体具有竖直向下的加速度，物体就处于失重状态.没有弄清超重和失重的实质，对运动过程不能实事求是地分析，是求解超重和失重问题常出现的错误.【例】某人站在一台秤上，在此人迅速下蹲的过程中，台秤的读数()A.先变大后变小，最后等于人的重力B.一直变大，最后等于人的重力C.先变小后变大，最后等于人的重力D.一直变小，最后等于人的重力第二十二页，共