高中物理四章运动定律节用解决问题一课件新人教版必修

6用牛顿运动定律解决问题(一)1．知道动力学的两类问题：从受力情况确定运动情况和从运动情况确定受力情况．2．理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁．3．掌握解决动力学问题的基本思路和方法，会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题．一、由受力确定运动情况如果已知物体的受力情况，可以由________________求出物体的________________，再通过________________确定物体的运动情况二、由运动情况确定受力如果已知物体的运动情况，根据________________求出物体的________________，再根据________________就可以确定物体所受的力．牛顿第二定律加速度运动学公式运动学公式加速度牛顿第二定律一、由物体的受力情况确定物体的运动情况1．基本思路已知物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学公式就可以确定物体的运动情况．2．对物体进行受力分析的依据(1)每分析一个力，都应能找出该力的施力物体，以防止多分析出没有施力物体的并不存在的力．不要把物体惯性的表现误认为物体在运动方向上受到一种力的作用．(2)不要把某个力和它的分力同时作为物体所受的力，也不要把某几个力与它们的合力同时作为物体受到的力，应只保留物体实际受到的力．(3)要养成先画非接触力(如重力)再画接触力(如弹力、摩擦力)的顺序分析物体受力的习惯．(4)画受力示意图时，只画物体受的力，不要画研究对象对其他物体施加的力．(5)有时要结合物体的运动状态，应用牛顿第二定律进行受力分析．(6)从牛顿第三定律出发，依据力的相互性，转换研究对象，分析物体受力，可以化难为易，即需研究“甲对乙的力”，可先研究“乙对甲的力”．1．如右图所示，一质量m=2kg的木块静止于水平地面上．现对物体施加一大小为10N的水平方向拉力．(g取10N/kg)(1)若地面光滑，求物体运动的加速度大小；(2)若物体与地面间动摩擦因数μ＝0.1，求物体的加速度大小和经过2s物体的位移大小．【解析】

(1)对木块受力分析如右图所示，据牛顿第二定律，有a==5m/s2(2)对木块受力分析如右图所示，根据牛顿第二定律，有F-Ff=ma，又Ff=μFN=μmg=2N所以，a==4m/s2经过2s物体的位移x=at2=8m.【答案】

(1)5m/s2

(2)4m/s2

8m二、由物体的运动情况确定受力情况1．基本思路是解决第一类问题的逆过程，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而可以求出物体所受的其他力．2．常用的与加速度有关的匀变速直线运动的公式3．无论是哪种情况，解决问题的关键是对物体正确地受力分析和运动过程分析，要善于画图分析物体的受力情况和运动过程．不论哪类问题，都要抓住加速度始终是联系运动和力的桥梁这一枢纽，通过加速度把运动情况和受力情况联系起来，解题思路可表示为：2.质量为0.2kg的物体从36m高处由静止下落，落地时速度为24m/s，则物体在下落过程中所受的平均阻力是多少？(g取10m/s2)【解析】

由运动学公式v2-v02=2ax得加速度a==m/s2=8m/s2物体受力分析如图所示由牛顿第二定律得F合=ma=0.2×8N=1.6N而F合=mg-F阻则物体在下落过程中所受的平均阻力F阻=mg-F合=0.2×10N-1.6N=0.4N.【答案】

0.4N质量为m＝2kg的物体，受到与水平方向成θ＝37°角的拉力F的作用，由静止开始沿水平面做直线运动，物体与水平面的动摩擦因数μ＝0.1，拉力F＝20N．当物体运动2s后，撤去拉力F，当撤去外力后，物体又运动了一段后停下来，问物体从静止开始运动了多远的距离？物体一共运动了多长时间？(g取10m/s2，sin37°＝0.6)【解析】

物体受力F作用时，受力分析如图甲所示，可列方程解得a1＝7.6m/s2由v＝a1t1，所以v＝15.2m/sF撤去后，受力分析如图乙所示，可得：【答案】

130.72m

17.2s这类问题的解题步骤：(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图．要注意画出物体所受到的所有力，不能漏力或添力，分析受力的顺序一般是先重力，再弹力，最后是摩擦力．(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)．(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度．(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等．其流程图为受力分析―→合力F合a运动情况(v、s、t)1－1：(2009年全国卷Ⅱ)以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物块．假定物块所受的空阻阻力f大小不变．已知重力加速度为g，则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为(

)【答案】

A质量为100t的机车从停车场出发，经225m后，速度达到54km/h，此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶了125m才停在站上．设所受阻力不变，求机车关闭发动机前所受到的牵引力．【思路点拨】

机车关闭发动机前在牵引力和阻力的共同作用下向前加速；关闭发动机后，机车只在阻力作用下做减速运动．因加速阶段的初、末速度及位移均已知，故可由运动学公式求出加速阶段的加速度，由牛顿第二定律可求出合力；在减速阶段初、末速度及位移已知，同理可以求出加速度，由牛顿第二定律可求出阻力，则由两阶段的阻力不变可求出牵引力．【答案】

1.4×105N这类问题的解题步骤：(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出受力图．(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度．(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力．(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力．其流程图为：运动情况(x、v、t)a合力F合―→受力分析(求所需的力)一辆质量为1.0×103kg的小汽车正以10m/s的速度行驶，现在让它在12.5m的距离内匀减速停下来，求所需的阻力．【解析】

研究对象汽车m＝1.0×103kg.运动情况，匀减速运动至停止v＝0，x＝12.5m.初始条件v0＝10m/s，求阻力F阻．对汽车受力分析如图所示．1．整体法、隔离法求解连接体问题(1)连接体：多个相互关联的物体组成的物体组(或物体系)．如几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆连在一起．(2)隔离法与整体法①隔离法：在解决连接体问题时，从研究的方便性出发，将物体系统中的某一部分隔离出来，单独分析研究的方法．②整体法：在解决连接体问题时，将整个系统作为一个整体分析研究的方法．如右图所示，质量为m的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑．现对斜面施一个水平推力F，要使物体相对斜面静止，力F应为多大？【解析】两物体无相对滑动，说明两物体加速度相同，方向水平．对于物块m，受两个力作用，其合力水平向左．先选取物块m为研究对象，求出它的加速度，它的加速度就是整体加速度，再根据F=(m+M)a，求出推力F.选择物块为研究对象，受两个力，重力mg、支持力FN，且二力合力方向水平．如右图所示，由图可得：ma=mgtanθ，a=g·tanθ.再选整体为研究对象，根据牛顿第二定律F=(m+M)a=(m+M)gtanθ.【答案】

(m+M)gtanθ选取整体法与隔离法的原则(1)一般是先整体后隔离在连接体内各物体具有相同的加速度，应先把连接体当做一个整体，分析整体受力，利用牛顿第二定律求出加速度．若求连接体内各物体间的相互作用，再把物体隔离，对该物体单独受力分析，再利用牛顿第二定律对该物体列式求解．(2)求系统外力的问题，有的直接选取整体法求解，有的则先隔离后整体．二、牛顿定律应用的临界、极值问题在连接体问题中，经常遇到讨论相互接触的物体是否会发生相对滑动，相互接触的物体是否会发生分离等，这类问题往往具体表现为：两物体刚要发生相对滑动时，接触面上必须出现最大静摩擦力；当两物体刚要分离时，相互的压力必为零，这就是问题的临界状态．解这一类问题的关键就是要找出诸如此类的临界状态，进而对此类状态列方程求解．在牛顿运动定律的问题中，有数量不少的题目涉及到求有关物理量的极值．应注意对题意进行分析，看是否存在临界状态．一个弹簧秤放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量M=10.5kg