新课标人教版高一物理必修一4.6_用牛顿运动定律解决问题(一)

1.牛顿第二运动定律内容:物体的加速度跟所受合力成正比,跟物体质量成反比加速度方向跟合力方向相同。公式:F=ma导入新课2.运动学公式：速度公式：v=vo+at位移公式：s=vot+at/2导出公式：vt－vo=2as222第四章牛顿运动定律（1）知识与技能能运用牛顿定律解答一般的力学问题。理解运用牛顿定律解决问题的一般方法，即首先对研究对象进行受力分析，然后用牛顿定律把二者联系起来。在分析解题的过程中学习体会可以采取一些具体有效的方法，比如如何建立恰当的坐标系进行解题等。教学目标（2）过程与方法培养学生的分析推理能力和解题的能力。培养学生运用牛顿运动定律解决问题的能力。引导帮助学生解决从受力确定物体的运动情况和从运动情况确定受力两种问题。（3）情感态度与价值观渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题.培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神.教学重、难点重点牛顿运动定律的综合应用。难点受力分析:牛顿第二定律在实际问题中的应用。本节导航1、从受力确定运动情况2、从运动情况确定受力1、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、位移等。知识要点处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况例:一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体4s末的速度和4s内发生的位移。例题分析：（1）受力分析如图示:竖直方向:合力为零,加速度为零。水平方向:大小：F合=F－f;方向与拉力F方向相同。（2）用牛顿第二定律知:F合=ma利用合力来求加速度,利用运动学公式求位移。OGFNfGFNfO解：物体受力如图由图知：F合=F－f=maa=2/1.122.44.6smmfFsmatvvt/4.441.100mattvs8.841.121212204s末的速度4s内的位移例:如图所示：一个滑雪人，质量m=50kg，从静止开始沿倾角θ=37°的斜坡自由滑下，若已知滑雪板与雪面动摩擦数为0.05，经过5秒后下滑路程多少？此时速度又是多少？（不计空气阻力）例题解：X方向：mgsinθ-f=ma①Y方向：FN-mgcosθ=0②f=μFN③三个未知量f、FN、a解三个方程得：a=g(sinθ-μcosθ)=10×(sin37°-0.05cos37°)=5.6m/s2v=at=5.6×5m/s=28m/smmatS7056.5212122GGXGYf阻FNθ从受力确定运动学参量解题步骤：1.确定研究对象,并对该物体进行受力分析,2.画出受力示意图。3.根据力的合成与分解法,求出物体所受的合力。4.根据牛顿第二定律列方程,求出加速度。5.结合给定的运动学参量,选择运动学公式求未知量并加以讨论。归纳2、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（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（如动摩擦因数等）。知识要点处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。物体运动情况运动学公式加速度a牛顿第二定律物体受力情况例: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(包括滑动摩擦力和空气阻力)。例题G2G1mgNf解：对人进行受力分析得右图因为v0=2m/s,x=60m,t=5s取沿钭面向下方向为正则：根据运动学公式：求得a=4m/s2再由牛顿第二定律可得：220521526021aattVsNagmfmafmgfG5.6745.08.9(75)sin(sin2）例:一个质量为0.2Kg的物体用细绳吊在倾角为θ＝５３°的光滑斜倾面顶端如图所示，斜面静止时，物体紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以１０ｍ／ｓ2的加速度向右运动时，求绳中的拉力及斜面对物体的弹力。例题解：Ｆcosθ-FＮsinθ＝ｍａＦsinθ+FＮcosθ＝ｍｇ故随着加速度的增长,拉力Ｆ增大,支持力Ｎ减小。当加速度达到某一值ａ0时,FＮ刚好为零，Fcosθ=ma0Fsinθ=mgθFmgFNａ0=gcotθ=7.5m／s2因为ａ＝１０ｍ／ｓ2＞ａ0故物体飞起，压力大小Ｎ＝０如图，由三角形知识得：mamgFT从运动确定受力解题步骤：1.确定研究对象,结合给定的运动学参量,选择运动学公式求加速度。2.对研究对象进行受力分析,画出受力示意图.3.根据力的合成与分解法,表示出物体所受的合力。4.根据牛顿第二定律列方程,求出未知力。例: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125m才停止在站上。设运动阻力不变，求机车关闭发动机前所受到的牵引力。例题S1=225mV0=0S2=125mV1=15m/sV3=0FNGfGNfa(正）加速运动a减速运动V（正）解：火车的运动情况和受力情况如图所示加速阶段：v0=0,vt=54km/h=15m/s,s1=225m由运动学公式：22212110.5m/sm/s2252152sva由牛顿第二定律得：减速阶段：以运动方向为正方向v2=54km/h=15m/s，s2=125m，v3=0由牛顿第二定律得：-f=ma2故阻力大小f=-ma2=-105×(0.9)N=9×104N因此牵引力F=f+ma1=（9×104+5×104）N=1.4×105NN1050.5N10mafF45122222220.9m/sm/s12521502sv0a1.加速度a是联系力和运动的桥梁。2.牛顿第二定律公式和运动学公式中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。3.由物体的受力情况，可求加速度，进而确定物体的运动状态及其变化。4.由物体的运动状态及其变化，可求加速度，进而确定物体的受力情况。5.加速度始终是联系力和运动的桥梁。课堂小结1.（08,重庆)如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是（）高考链接A．FN先小于mg后大于mg，运动趋势向左B．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向左C．FN先大于mg后大于mg，运动趋势向右D．FN先大于mg后小于mg，运动趋势向右2.（08，山东）用轻弹簧竖直悬挂的质量为m物体，静止时弹簧伸长量为L0。现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L0斜面倾角为30°，如图所示。则物体所受摩擦力（）A．等于零B．大小为，方向沿斜面向下C．大于为，方向沿斜面向上D．大小为mg，方向沿斜面向上1.在粗糙的水平面上有一个三角形木块，在它的两个粗糙的斜面上分别放置两个质量为m1和m2的木块，，如图1所示，已知三角形木块和两个物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块（）mm12课堂练习A.在摩擦力作用，方向水平向右；B.有摩擦力作用，方向水平向左；C.有摩擦力作用，但方向不确定；D.以上结论都不对。2.有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间有一根质量可忽略，不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图5所示，现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态相比较，AO杆对P环的支持力FN和细绳的拉力FT的变化情况（）A.FN不变，FT变大B.FN不变，FT变小C.FN不变，FT不变D.FN变大，FT变小3.质量为40kg的物体静止在水平面上,当在400N的水平拉力作用下由静止开始经过16m时,速度为16m/s,求物体受到的阻力是多少?F答案：80N4.用弹簧秤拉着一个物体在水平面上做匀速运动,弹簧秤的示数是0.40N.然后用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变速运动,测得加速度是0.85m/s2,弹簧秤的示数是2.10N。这个物体的质量是多大?答案：m=2Kg1.解答：因为二力大小相等所以其合力必然沿它们的角平分线方向。所以合力F=87N.S=196m2.解答：电车的加速度a=-1.5m/s2电车所受的阻力F=ma=-6.0×103N.负号表示阻力方向与初速度方向相反。问题与练习3.解答：人在气囊上下滑时的加速度为a=1.8m/s2。滑到底端时的速度为v=4.4m/s.4.解答：卡车在刹车后在滑动过程中，因为竖直方向上卡车运动的状态不变，所以卡车所受的重力G与地面对它的支持力FN’大小相等，根据牛顿第三运动定理，卡车对地面的压力FN=FN’，所以G=FN。因此卡车刹车后的加速度a=7m/s2.v0=37.1km/h30km/h.所以判定该车超速。