[原創(chuàng)]2012年《隨堂優(yōu)化訓練》物理 必修1 人教版 第四章 6 用牛頓運動定律解決問題(一) [配套課件]

1、6 用牛頓運動定律解決問題(一)1牛頓第二定律給出了加速度與力、質(zhì)量之間的定量關(guān)系：_. 因 此 ， 我 們 在 已 知 受 力 的 情 況下可以結(jié)合_，解決有關(guān)物體運動狀態(tài)變化的問題；也可以在已知物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的情況下，運用運動學公式求出物體的_，再結(jié)合牛頓第二定律確定物體的受力情況加速度運動學公式2兩類基本問題牛頓第二定律加速度運動學規(guī)律(1)已知物體的受力情況，確定物體的運動情況求解此類題的思路是：已知物體的受力情況,根據(jù)_,求出物體的_，再由物體的初始條件，根據(jù)_求出未知量(速度、位移、時間等)，從而確定物體的運動情況(2)已知物體的運動情況，確定物體的受力情況求解此類題的思路是

2、：根據(jù)物體的運動情況，利用 _ 求出_，再根據(jù)_就可以確定物體_，從而求得未知的力，或與力相關(guān)的某些量，如動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)等運動學公式加速度牛頓第二定律所受的力3(雙選)一有固定斜面的小車在水平面上做直線運動，小球通過細繩與車頂相連小球某時刻正處于如圖 461 所示狀態(tài)設(shè)斜面對小球的支持力為 FN，細繩對小球的拉力為 FT，)AB關(guān)于此時刻小球的受力情況，下列說法中正確的是(圖 461A若小車向左運動，F(xiàn)N 可能為零B若小車向左運動，F(xiàn)T 可能為零C若小車向右運動，F(xiàn)N 不可能為零D若小車向右運動，F(xiàn)T 不可能為零知識點 1 從受力情況確定運動若已知物體的受力情況，那么根據(jù)牛頓第二定律，可

3、以求出物體的加速度，再根據(jù)運動學規(guī)律就可確定物體的運動情況現(xiàn)在用大小為 F 的水平力推一處于光滑水平面的木塊(質(zhì)量為 m)，運動時間 t 后用大小相同、方向相反的力阻擋木塊運動，直至停止討論：(1)木塊共運動了多長時間？ 答案：木塊前階段做勻加速運動，后階段做勻減速運動，都是 t.所以木塊運動的時間為 2t.(2)木塊在運動中通過的位移是多少？1已知受力情況，確定運動情況的基本思路：2受力分析基本步驟：(1)確定研究對象，對研究對象進行受力分析和運動分析，并畫出物體的受力圖；(2)根據(jù)力的合成與分解的方法，求出物體所受的合外力(包括大小和方向)；(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體的加速度；

4、(4)結(jié)合給定的物體運動的初始條件，選擇運動學公式，求出所需運動參量【例 1】如圖 462 所示，一個放置在水平臺面上的木塊，其質(zhì)量為 2 kg，受到一個斜向下的、與水平方向成 37角的推力 F10 N 的作用，使木塊從靜止開始運動，4 s 后撤去推力若木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為 0.1，求：(取 g10 m/s2)(1)撤去推力 F 時木塊的速度為多大？(2)撤去推力 F 到停止運動過程中木塊的加速度為多大？(3)木塊在水平面上運動的總位移為多少？圖 462解：(1)撤去力 F 之前，對木塊受力分析如圖 463 所示圖 463由牛頓第二定律得，水平方向：Fcos 37fma1豎直方向：FN

5、mgFsin 37又有 fFN4 s 末的速度為 va1t2.74 m/s10.8 m/s.(2)撤去力 F 后，根據(jù)牛頓第二定律，有mgma2解得 a2g1 m/s2.所以物塊運動的總位移為 xx1x279.92 m.【觸類旁通】1一人滑雪從靜止開始沿山坡滑下，山坡傾角30,滑雪板與雪地的動摩擦因數(shù)為 0.04，求 10 s 內(nèi)下滑的路程和 10 s末的速度大小(取 g10 m/s2)解：以滑雪人為研究對象，受力情況如圖 19 所示研究對象的運動狀態(tài)為：垂直于山坡方向合力為零，無加速度；沿山坡方向，做勻加速直線運動圖 19將重力 mg 分解為垂直于山坡方向和沿山坡方向，據(jù)牛頓第二定律有知識點

6、 2 從運動情況確定受力一位同學通過電視觀看火箭發(fā)射時的情景他聽到現(xiàn)場總指揮倒計時結(jié)束發(fā)出“點火”命令后，立刻用秒表計時.假設(shè)測得火箭底部經(jīng)過發(fā)射架頂端的時間是 4.8 s,如果他想算出對火箭的推力,還需知道發(fā)射架高度h 和火箭的總質(zhì)量m.討論：(1)可根據(jù)_推算出加速度的大?。粓D 464(2)可根據(jù)_推算出推力的大小Fmgma1已知運動情況，確定受力的基本思路：2解題基本步驟：(1)確定研究對象，對研究對象進行受力分析和運動分析，并畫出物體的受力圖；(2)選擇合適的運動學公式，求出物體的加速度；(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體所受的合外力；(4)根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需

7、的力【例 2】質(zhì)量為 200 t 的機車從停車場出發(fā)，行駛 225 m 后，速度達到 54 km/h，此時司機關(guān)閉發(fā)動機讓機車進站，機車又行駛了 125 m 才停在站上設(shè)運動阻力不變，求機車關(guān)閉發(fā)動機前所受到的牽引力解：機車關(guān)閉發(fā)動機前在牽引力和阻力共同作用下向前加速；關(guān)閉發(fā)動機后，機車只在阻力作用下做減速運動因加速階段的初末速度及位移均已知，故可由運動學公式求出加速階段的加速度，由牛頓第二定律可求出合力；在減速階段初末速度及位移已知，同理可以求出加速度，由牛頓第二定律可求出阻力，則由兩階段的力可求出牽引力在加速階段，初速度 v00，末速度 v154 km/h15 m/s，位移 x1225 m

8、.由牛頓第二定律得負號表示 a2 的方向與 v1 的方向相反由牛頓第二定律得F 阻ma22105(0.9) N1.8105 N由得機車的牽引力為F 引1105 NF 阻2.8105 N.【觸類旁通】2靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為 2 kg，在水平恒力 F推動下開始運動，4 s 末它的速度達到 4 m/s，此時將 F 撤去，又經(jīng) 6 s 物體停下來，如果物體與地面的動摩擦因數(shù)不變，求 F的大小解：物體的整個運動過程分為兩段，前 4 s 物體做勻加速運整體法和隔離法的應(yīng)用1研究系統(tǒng)內(nèi)部物體間的相互作用力應(yīng)采用隔離法，研究系統(tǒng)與外部的相互作用力采用整體法更簡便一些2在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度

9、時，可先把這個連接體當成一個整體，分析受到的外力及運動情況，利用牛頓第二定律求出加速度，若要求連接體內(nèi)各物體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對某個物體單獨進行受力分析，再利用牛頓第二定律對該物體列式求解3受力分析和運動過程分析是解決動力學問題的前提找到加速度是解題的突破口，因此，解題時應(yīng)抓住“加速度”這個橋梁不放，確定過渡方向?qū)W習中要通過具體問題的分析，熟練掌握解題思路，提高自己解決實際問題的能力【例 3】一人在井下站在吊臺上，用如圖 465 所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺和自己提升上來圖中跨過滑輪的兩段繩都認為是豎直的且不計摩擦吊臺的質(zhì)量 m15 kg，人的質(zhì)量為 M55 kg，啟動時吊臺向上的加速度是 a0.2 m/s2，求這時人對吊臺的壓力(取 g9.8 m/s2)圖 465(Mm)(ag)解：選人和吊臺組成的系統(tǒng)為研究對象,受力如圖 466甲所示，F(xiàn) 為繩的拉力由牛頓第二定律有2F(mM)g(Mm)a則拉力大小為F2350 N甲乙圖 466再選人為研究對象，受力情況如圖乙所示，其中 FN 是吊臺對人的支持力由牛頓第二定律有FFNMgMa故 FNM(ag)F200 N由牛頓第三