高中物理 第四章 力与运动 第五节 牛顿第二定律的应用教案2 粤教版必修1

1、第5节 牛顿第二定律的应用新课教学： 牛顿第二定律，然而在运动学中与力有关的公式包括 由上面的公式，我们得到动力学中的两类问题：1由左向右求解为第一类问题，即已知物体的受力情况，确定物体的运动情况，可将、中任何一个物理量作为未知量进行求解；2由右向左求解为第二类问题，即已知物体的运动情况，反过来确定物体的受力情况，可将、中任一物理量作为未知求解【例题1】一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在水平方向受到5.0N的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0N。1)求物体在4.0秒末的速度；2)若在4秒末撤去拉力，求物体滑行时间。解：1）前4秒 根据牛顿第二定律列方程：水平方向 F-f=maa=1

2、.5(m/s2)由V=at:V=6(m/s)2） 4秒后 竖直方向N-mg=0水平方向f=maa =1.0(m/S2)由V=att=v/a=6.0(s)【例题2】一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为，现用斜向右下方与水平方向成角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。解：据牛顿第二定律列方程竖直方向 N-Fsin-mg=0 水平万向 Fcos-f=ma 二者联系 f=N 由、 、 式得由V=at得:【例题3】如图51所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体受到大小为20 ,与水平方向成角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的加速度是多大

3、?(取10 m/s2)解析:以物体为研究对象,其受力情况如图363所示,建立平面直角坐标系把F沿两坐标轴方向分解,则两坐标轴上的合力分别为物体沿水平方向加速运动,设加速度为,则轴方向上的加速度,轴方向上物体没有运动,故y,由牛顿第二定律得所以又有滑动摩擦力以上三式代入数据可解得物体的加速度a=0.58 m/s2.小结：当物体的受力情况较复杂时,根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系，利用正交分解法来解。由解答上题我们可以得出，应用牛顿第二定律解题的步骤：1明确研究对象；可以以某一物体为研究对象，也可以以几个物体组成的系统为研究对象；2对研究对象进行受力分析；（1）受力分析的依据

4、：力的产生条件是否存在，是受力分析的重要依据之一。力的作用效果与物体的运动状态之间有相互制约的关系，结合物体的运动状态分析受力情况是不可忽视的。由牛顿第三定律（力的相互性）出发，分析物体的受力情况，可以化难为易。（2）受力分析的基本方法：明确研究对象，即对谁进行受力分析。把要研究的物体从周围物体中隔离出来。按顺序分析受力情况，画出力的示意图，其顺序为：重力、弹力、摩擦力、其他力。 3画出物体的受力图，根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）； 4根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；5结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量；根据上面的思路我

5、们来解答相关的两类物理问题。【例4】静止在水平地面上的物体的质量为2 kg,在水平恒力F推动下开始运动,4 s末它的速度达到4 m/s,此时将F撤去,又经6 s物体停下来,如果物体与地面的动摩擦因数不变,求F的大小.解析:物体的整个运动过程分为两段,前4 s物体做匀加速运动,后6 s物体做匀减速运动.前4 s内物体的加速度为 设摩擦力为f,由牛顿第二定律得 后6 s内物体的加速度为 物体所受的摩擦力大小不变,由牛顿第二定律得 由可求得水平恒力F的大小为小结:解决动力学问题时,受力分析是关键,对物体运动情况的分析同样重要,特别是像这类运动过程较复杂的问题,更应注意对运动过程的分析.在分析物体的运

6、动过程时,一定弄清整个运动过程中物体的加速度是否相同,若不同,必须分段处理,加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量.分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化,哪些力没发生变化.图52【例5】一斜面AB长为10 ,倾角为,一质量为kg的小物体(大小不计)从斜面顶端A点由静止开始下滑,如图52所示(取10 m/s2)(1)若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间.(2)若给小物体一个沿斜面向下的初速度,恰能沿斜面匀速下滑,则小物体与斜面间的动摩擦因数是多少?解析:(1)以小物体为研究对象,其受力情况如图53所示,建立直角坐标系,把重力沿轴和轴方向分解:

7、，小物体沿斜面即轴方向加速运动,设加速度为,则,物体在轴方向没有发生位移,没有加速度则,由牛顿第二定律得,所以又所以 设小物体下滑到斜面底端时的速度为,所用时间为,小物体由静止开始匀加速下滑,由得由得 (2)小物体沿斜面匀速下滑时,处于平衡状态,其加速度,则在图36的直角坐标中,由牛顿第二定律,得所以又有所以,小物体与斜面间的动摩擦因数小结:若给物体一定的初速度,当tg时,物体沿斜面匀速下滑；当tg（mgcosmgsin）时,物体沿斜面减速下滑；当tg（mgcosmgsin）时,物体沿斜面加速下滑.图366【例6】如图54所示,质量为的物块A和质量为的物块B与地面的摩擦均不计.在已知水平推力F的作用下,A、B做加速运动.A对B的作用力为多大?解析:取A、B整体为研究对象,其水平方向只受一个力F的作用根据牛顿第二定律知:（）取B为研究对象,其水平方向只受A的作用力F1,根据牛顿第二定律知:1故1小结:对连结体(多个相互关联的物体)问题,通常先取整体为研究对象,然后再根据要求的问题取某一个物体为研究对象.通过分析上面的例题，我们得到:(1) 不管哪类问题，一般总是先由已知条件求出加速度，然后再由此解出问题的答案；(2) 解题步骤概述为：弄清题意、确定对象