高一物理课件用牛顿运动定律解决问题高一物理课件

第四章牛顿运动定律第六节用牛顿运动定律解决问题（1）神舟九号与天宫一号交会对接1.科技工作者能准确地控制火箭的变轨、飞船的对接、预测卫星的着落点，他们依靠什么来控制物体的运动？2.利用我们已有的知识是否也能研究类似的较为简单的问题？一、匀变速直线运动规律速度公式：v=v0+at位移公式：x=v0t+at2/2导出公式：v2－v02=2ax复习回顾不受力物体静止或匀速直线运动a=0受力F合=0静止或匀速直线运动a=0F合≠0运动状态发生改变a≠0二、牛顿第一定律三、牛顿第二定律F=ma力产生加速度，a是联系力和运动的桥梁四、牛顿第三定律F=─F′提供受力分析的方法1.物体的受力情况如何？2.物体所受的合力如何？Fy=0；Fx=F－Ff，方向与拉力F方向相同3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？已知初速度v0和时间t，要求末速度vt和位移x，还差加速度a。FfFGFN一、从受力确定运动情况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。解：物体受力如图:由牛顿第二定律：F－Ff=ma226.44.2ms1.1m/s2fFFam--===001.14m/s4.4m/stvvat220111.14m8.8m22xvtat4s末的速度4s内的位移4.如何求加速度？借助于牛顿第二定律F合=ma，利用合力来求加速度。5.本题的解题思路如何？先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度，最后用运动学公式求解。FfFGFN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。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)。“从受力确定运动情况”的基本思路解：木箱受力如图，将F正交分解，则：例1.一木箱质量为m=10kg，与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2，现用斜向右下方F=100N的力推木箱，使木箱在水平面上做匀加速运动。F与水平方向成θ=37°角，求经过t=5s时木箱的速度。FNmgFfFθF1F2F2=FsinθF1=FcosθFf＝μFN联立解得：cos(sin)FmgFvtm-+=v＝at代入数据可得：v＝24m/s一个滑雪的人，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，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。θF2F1θmgF阻FNF1=mgsinθ根据牛顿第二定律:F1－F阻＝ma解：由x=v0t+at2/2得a＝t22(x－v0t)方向沿斜面向上滑雪的人滑雪时受力如图，将重力分解得：代入数据可得：F阻＝67.5N二、从运动情况确定受力得F阻＝t22m(x－v0t)本题属于那类力学问题？人共受几个力的作用？各力方向如何？它们之中哪个力是待求量？哪个力实际上是己知的？待求力是谁？物体所受的合力沿什么方向？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“从运动确定受力情况”的基本思路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)。处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，根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)。(1)确定研究对象（对谁进行分析）；(2)分析受力情况或运动情况，画示意图(受力和运动过程)；(3)用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；(4)用运动学公式或牛顿第二定律求所求量。解题步骤牛顿第二定律公式（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。加速度a是联系运动和力的桥梁可见，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。应用牛顿运动定律解题的基本思路力G=mgF=μFNF=kx其他力F合a运动规律v0vxt桥运动物理量v=v0+atx=v0t+at2/2v2－v02=2ax运动情况加速度a受力情况运动学公式牛顿第二定律应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，必要时画受力的示意图。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。1．质量为M的木块位于粗糙水平桌面上，若用大小为F的水平力拉木块，木块做匀速直线运动。当水平拉力逐渐增大（方向不变）时，在这个过程中，物体的()A.加速度增大，速度增大B.加速度减小，速度增大C.加速度先增大后减小，速度增大D.加速度和速度都是先增大后减小思考：若水平拉力逐渐减小呢？加速度增大，速度减小A2.质量为2kg的物体从高处下落，设空气阻力恒定，其经过某一位置时的速度是5m/s，再经2s测得的速度为15m/s，求空气的阻力。(g=10m/s2)1v2vt解析：物体的运动示意图如图所示对物体受力分析，如图mgFa答案：10N4.某城市的一条水平道路上，规定车辆行驶速度不得超过60km/h。在一次交通事故中，肇事车是一辆卡车，量得这辆卡车紧急刹车时留下的刹车痕迹长25.0m。经过测试得知这种轮胎与路面的动摩擦因数为0.8，请利用你所学过的知识帮交警判断一下该车是否超速。(g取10m/s2)超速Fθ5.如图，质量为2kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，现对物体施加一个大小F=10N，与水平方向成θ=37°角的斜向上的拉力(如图)。求物体在拉力的作用下4s内通过的位移。(g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8)4m例3.光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体静止靠在一起(如图)，现对m1施加一个大小为F方向向右的推力作用。求此时物体m2受到物体m1的作用力F1。m1m2FFF1F1FN1解法一：分别以m1、m2为隔离体作受力分析FN2m1gm2g对m1有：F–F1=m1a对m2有:F1=m2a联立可得整体法与隔离法F1＝m1+m2m2F解法二：对m1、m2视为整体作受力分析有:F=(m1+m2)a对m2作受力分析，有:F1=m2a联立可得FFN(m1+m2)gF1FN2m2gF1＝m1+m2m2F连结体问题的处理方法连结体：两个(或两个以上)物体相互连结参与运动的系统。1.隔离法：将各个物体隔离出来，分别对各个物体根据牛顿定律列式，并要注意标明各物体的加速度方向，找到各物体之间的速度制约关系。2.整体法：若连结体内(即系统内)各物体的加速度相同，又不需要系统内各物体间的相互作用力时，可取系统作为一个整体来研究。3.整体法与隔离法交叉使用：若连接体内各物体具有相同的加速度时，应先把连接体当成一个整体列式。如还要求连接体内物体相互作用的内力，则把物体隔离，对单个物体根据牛顿定律列式。θMF()tanFMmg3.质量为M的斜面放置于水平面上，其上有质量为m的小物块，各接触面均无摩擦力，将水平力F加在M上，要求m与M不发生相对滑动，力F应为多大?