2019-2020学年高中物理 第四章 牛顿运动定律 6 牛顿运动定律的应用课件 教科版必修第一册

牛顿运动定律的应用牛顿运动定律知识结构牛顿运动定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律当物体不受外力或合外力为零时总保持静止或匀速直线运动状态。物体的加速度与合力成正比，与物体的质量成反比。𝑭合=𝒎𝒂两个物体间的作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上𝑭=−𝑭＇知识回顾《牛顿运动定律》力物体的运动牛顿运动定律确立了力和运动的关系一、用动力学方法测质量由牛顿第二定律𝑭＝𝒎𝒂可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。太空中质量的测量二、动力学的两类问题（一）已知物体的受力情况运动情况求（二）已知物体的运动情况求受力情况1、解决问题的基本思路：受力情况合Fmaa运动学公式运动情况运动情况运动学公式a合Fma受力情况2、解题步骤：2.受力分析，画出受力的示意图3.建立坐标系，选择运动方向或加速度方向为正方向4.根据牛顿定律、运动公式列出方程5.解方程，对结果进行分析、检验或讨论1.选取研究对象（哪个物体或哪几个物体组成的系统）例题1：某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球，在列车以某一加速度渐渐启动的过程中，细线就会偏过一定角度并相对车厢保持静止，通过测定偏角的大小就能确定列车的加速度如图所示。在某次测定中，悬线与竖直方向的夹角为θ，求列车的加速度。θ典例讲解分析：列车在加速行驶的过程中，小球始终与列车保持相对静止状态，所以，小球的加速度与列车的加速度相同。对小球进行受力分析，根据力的合成法则求解合力。再根据牛顿第二定律，求出小球的加速度，从而获得列车的加速度。解：方法1：选择小球为研究对象。设小球的质量为m，小球在竖直平面内受到重力mg、绳的拉力FT，如图所示。在这两个力的作用下，小球产生水平方向的加速度a。这表明，FT与mg的合力方向水平向右，且F＝mgtanθ根据牛顿第二定律，小球具有的加速度为mFagtanθFTFGOθ方法2：小球在水平方向上做匀加速直线运动，在竖直方向上处于平衡状态。建立如图所示的直角坐标系。将小球所受的拉力FT分解为水平方向的Fx和竖直方向的Fy。在竖直方向有：Fy－mg＝0Fy＝FtcosθFTcosθ＝mg（1）FyFTFxGOyxθ在水平方向有：Fx＝FTsinθFTsinθ＝ma（2）（1）（2）式联立，可以求得小球的加速度为a＝gtanθ列车的加速度与小球相同，大小为gtanθ，方向水平向右。(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𝝁是多少?𝛉=𝟑𝟎𝐨ABm例题2：一斜面AB长为10ｍ,倾角为30°,一质量为２kg的小物体(大小不计)从斜面顶端A点由静止开始下滑,如图所示(ｇ取10m/s2)AG解：(1)以小物体为研究对象,其受力情况如图所示，建立直角坐标系。𝜽=𝟑𝟎𝒐BmNxyfsinGqG1=cosGqG2=由牛顿第二定律得：把重力G沿𝒙轴和𝒚轴方向分解：又：由以上三式得：𝒎𝐠𝐬𝐢𝐧𝛉−𝒇=𝒎𝒂𝑵=𝒎𝐠𝐜𝐨𝐬𝛉𝒇=𝝁𝑵𝒂=𝒎𝐠𝐬𝐢𝐧𝛉−𝝁𝒎𝐠𝐜𝐨𝐬𝛉𝒎=𝟎.𝟔𝟕𝐦/𝐬𝟐x设小物体下滑到斜面底端时的速度为v,所用时间为t,小物体由静止开始匀加速下滑,则：由：由：得𝜽=𝟑𝟎𝒐ABmNGyfsinGqG1=cosGqG2=𝒗𝒕𝟐−𝒗𝟎𝟐=𝟐𝒂𝒔𝒗=𝟐𝒂𝒔=3.7m/s𝒗𝒕=𝒗𝟎+𝒂𝒕𝒕=𝒗𝒂=𝟓.𝟓𝒔(2)小物体沿斜面匀速下滑时,处于平衡状态,其加速度𝒂=𝟎，则在图示的直角坐标系中。由牛顿第二定律得：又：𝜽=𝟑𝟎𝒐ABmNGyfsinGqG1=cosGqG2=x所以,小物体与斜面间的动摩擦因数𝒇=𝒎𝐠𝐬𝐢𝐧𝛉𝑵=𝒎𝐠𝐜𝐨𝐬𝛉𝒇=𝝁𝑵𝝁=𝒇𝑵=𝐭𝐚𝐧𝛉=𝐭𝐚𝐧𝟑𝟎∘规律总结：若给物体一定的初速度①当𝝁＝tanθ时,物体沿斜面匀速下滑；②当𝝁＞tanθ（𝝁mgcosθ＞mgsinθ）时,物体沿斜面减速下滑；③当𝝁＜tanθ（𝝁mgcosθ＜mgsinθ）时,物体沿斜面加速下滑。𝜽=𝟑𝟎𝒐ABmNGyfsinGqG1=cosGqG2=x1、一质量为𝑴、倾角为𝜽的楔形木块，静止在水平桌面上，与桌面的动摩擦因素为𝝁，一物块质量为𝒎，置于楔形木块的斜面上，物块与斜面的接触是光滑的，为了保持物块相对斜面静止，可用一水平力𝑭推楔形木块，如图示，此水平力的大小等于。θ课堂练习(m+M)g(μ+tanθ)2、如图所示,位于光滑固定斜面上的小物体P受到一水平向右的推力的作用。已知物块P沿斜面加速下滑。现保持F的方向不变,使其减小,则加速度()A.一定变小B.一定变大C.一定不变D.可能变小,可能变大,也可能不变FPB课堂练习