牛頓第二定律應(yīng)用(一)上課用 省公開(kāi)課

1、l l、科技工作者能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)火箭的變軌，、科技工作者能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)火箭的變軌，衛(wèi)星的著落點(diǎn)，他們靠的是什么？衛(wèi)星的著落點(diǎn)，他們靠的是什么？2 2、利用我們已有的知識(shí)是否也能研究類(lèi)、利用我們已有的知識(shí)是否也能研究類(lèi)似的較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題？似的較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題？牛頓第二定律（牛頓第二定律（F F合合=m a=m a）反映了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系反映了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式速度公式速度公式 ：v = vv = vo o+at+at位移公式位移公式 ：x= vx= vo ot + att + at2 2 導(dǎo)出公式導(dǎo)出公式 ：v vt t 2 2 v vo o 2 2 = 2ax = 2ax12例例1.一

2、個(gè)靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是一個(gè)靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg2kg，在，在6.4N6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦力為平地面間的滑動(dòng)摩擦力為4.2N4.2N。求物體。求物體4s4s末的速度和末的速度和4s4s內(nèi)發(fā)生的位移。內(nèi)發(fā)生的位移。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1.1.物體的受力情況如何？物體的受力情況如何？受力分析如圖示：受力分析如圖示：2.2.物體所受的合力如何？物體所受的合力如何？豎直方向：豎直方向：合力為零，加速度為零。合力為零，加速度為零。水平方向：水平方向：大?。捍笮。篎 F合合=F=FF Ff f；方向與拉力

3、；方向與拉力F F方向相同方向相同3.3.物體的運(yùn)動(dòng)情況中已知哪些量？要求末速度和位移，物體的運(yùn)動(dòng)情況中已知哪些量？要求末速度和位移，還差什么量？還差什么量？已知初速度已知初速度V VO O和時(shí)間和時(shí)間t t，要，要求末速度求末速度V Vt t和位移和位移, ,還差還差加速度加速度a a。 =O t=4s t=? =? FfFGFN解：解：物體受力如圖物體受力如圖由由牛頓第二定律牛頓第二定律：F FF Ff f= m= ma a a a= = 26.4 4.21.1 /2fF Fm sm-=smatvvt/4 . 441 . 100mattvs8 . 841 . 121212204s4s末的速

4、度末的速度4s4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移4.4.如何求加速度？如何求加速度？借助于牛頓第二定律借助于牛頓第二定律F F合合=ma=ma，利用合力來(lái)求加速度。，利用合力來(lái)求加速度。5.5.本題的解題思路如何？本題的解題思路如何？先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，最后用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。最后用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。FfFGFN變式變式.一個(gè)靜止在水平地面上的物體一個(gè)靜止在水平地面上的物體, ,質(zhì)量是質(zhì)量是2Kg,2Kg,在在6.4N6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。物體物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為與地面的動(dòng)摩

5、擦因數(shù)為0.20.2。求物體在。求物體在4s4s末的速度末的速度和和4s4s內(nèi)發(fā)生的位移。內(nèi)發(fā)生的位移。FfFGFN一、一、 從受力確定運(yùn)動(dòng)情況從受力確定運(yùn)動(dòng)情況 已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，指的是已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。 處理這類(lèi)問(wèn)題的基本思路是：先分析物體處理這類(lèi)問(wèn)題的基本思路是：先分析物體受力情況受力情況求合力求合力，據(jù)牛頓第二定律，據(jù)牛頓第二定律求加速度求加速度，再用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式再用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求所求量求所求量( (運(yùn)動(dòng)學(xué)量運(yùn)動(dòng)學(xué)

6、量) )。 解：木箱受力如圖：將解：木箱受力如圖：將F F正交分解，則：正交分解，則：練習(xí)：練習(xí)：一木箱質(zhì)量為一木箱質(zhì)量為=10Kg=10Kg，與水平地面間的動(dòng)摩，與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為擦因數(shù)為=0.2=0.2，現(xiàn)用斜向右下方，現(xiàn)用斜向右下方=100N=100N的力推木箱，的力推木箱，使木箱在水平面上做勻加速運(yùn)動(dòng)。使木箱在水平面上做勻加速運(yùn)動(dòng)。與水平方向成與水平方向成=37=37O O角，求經(jīng)過(guò)角，求經(jīng)過(guò)=5=5秒時(shí)木箱的速度。秒時(shí)木箱的速度。 F FN NmgmgF Ff fF FF F1 1F F2 2F F2 2= F sin= F sin F F1 1= F cos= F cos

7、F Ff fF FN N 由由 得得 豎直方向：豎直方向： 0)(2mgFFN水平方向：水平方向： maFFf1cos(sin)FmgFvtm-+=v at 代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： v v m/sm/s一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量m m75kg75kg，以，以v v0 02m/s2m/s的初的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角3030，在在t t5s5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x x60m60m，求滑雪人受到的阻力，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。（包括摩擦和空氣阻力）。解：解： F F2 2F F1 1F F阻阻F FN N

8、 F F1 1= mg= mgsinsin 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律:F:F1 1F F阻阻m am a 由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1mama = = mgmgsinsin- -t t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）已知運(yùn)動(dòng)情況求已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況受力情況F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上滑雪的人滑雪時(shí)受力如圖，將滑雪的人滑雪時(shí)受力如圖，將G G分解得：分解得：代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： F F阻阻67.5N67.5N本題屬于那類(lèi)力學(xué)問(wèn)題？人共本

9、題屬于那類(lèi)力學(xué)問(wèn)題？人共受幾個(gè)力的作用？各力方向如受幾個(gè)力的作用？各力方向如何？它們之中哪個(gè)力是待求量？何？它們之中哪個(gè)力是待求量？哪個(gè)力實(shí)際上是己知的？待求哪個(gè)力實(shí)際上是己知的？待求力是誰(shuí)？物體所受的合力沿什力是誰(shuí)？物體所受的合力沿什么方向？么方向？解：解：滑雪的人滑雪時(shí)受力如圖，滑雪的人滑雪時(shí)受力如圖，將將G G分解得：分解得： F F2 2F F1 1F F阻阻F FN NF F1 1= = mgmgsinsin F F1 1F F阻阻m am a 由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1

10、m am a = = mgsinsin t t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： F F阻阻67.5N67.5N二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力 已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況（知道三個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)量）已知的條件下，要求得出物體況（知道三個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量（如動(dòng)摩擦因數(shù)等）。所受的力或者相關(guān)物理量（如動(dòng)摩擦因數(shù)等）。 處理這類(lèi)問(wèn)題的基本思路是：先分析物體的運(yùn)動(dòng)情處理這類(lèi)問(wèn)題的基本思路是：先分析物體的運(yùn)動(dòng)情

11、況，據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式?jīng)r，據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度求加速度，再在分析物體受力情況的，再在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列方程基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列方程求所求量求所求量( (力力) )。 上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板與雪面間動(dòng)摩擦因數(shù)多大與雪面間動(dòng)摩擦因數(shù)多大? ?如果坡長(zhǎng)只有如果坡長(zhǎng)只有60m60m，下端是水平雪面，滑雪，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？如果下坡后立即滑上一個(gè)如果下坡后立即滑上一個(gè)30300 0的斜坡的斜坡 。請(qǐng)問(wèn)。請(qǐng)問(wèn)滑雪者最高能上升多高？滑雪者最高能上升多高？更上一層更上一層：約約=0.1=0

12、.1242m242m41m41m一、一、 從受力確定運(yùn)動(dòng)情況從受力確定運(yùn)動(dòng)情況二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力 解題思路：解題思路：力的合成力的合成與分解與分解F F合合= m a= m a運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式公式受力情況受力情況合力合力F F合合a a運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況 1 1、確定、確定研究對(duì)象研究對(duì)象。 2 2、分析研究對(duì)象的、分析研究對(duì)象的受力情況受力情況，必要時(shí)畫(huà)受力，必要時(shí)畫(huà)受力的示意圖。的示意圖。 3 3、分析研究對(duì)象的、分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況，必要時(shí)畫(huà)運(yùn)動(dòng)，必要時(shí)畫(huà)運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)圖。過(guò)程簡(jiǎn)圖。 4 4、利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度

13、求加速度。 5 5、利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律進(jìn)一步求、利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律進(jìn)一步求解要求的物理量。解要求的物理量。例題例題3 3: :光滑的水平面上有質(zhì)量分別為光滑的水平面上有質(zhì)量分別為m m1 1、m m2 2的兩物體的兩物體 靜靜止靠在一起止靠在一起( (如圖如圖) ,) ,現(xiàn)對(duì)現(xiàn)對(duì)m m1 1施加一個(gè)大小為施加一個(gè)大小為 F F 方向向方向向右的推力作用。求此時(shí)物體右的推力作用。求此時(shí)物體m m2 2受到物體受到物體 m m1 1的作用力的作用力F F1 1m1m2Fm1FF1m2F1FN1 解法一解法一 ： 分別以分別以m m1 1、m m2 2為隔離體作受力分析為隔離體作

14、受力分析FN2m1gm2g對(duì)對(duì)m m1 1有有 ：F FF F1 1 = m = m 1 1a a （1 1）對(duì)對(duì)m m2 2有有: F: F1 1 = m = m2 2 a a （2 2）聯(lián)立（聯(lián)立（1 1）、（）、（2 2）可得）可得212mmFmF1 =m1m2Fm2F1FN2 解法二解法二 ：對(duì)對(duì)m m1 1、m m2 2視為整體作受力分析視為整體作受力分析m2g有有 ：F = F = （m m 1 1+ m+ m2 2）a a （1 1）對(duì)對(duì)m m2 2作受力分析作受力分析聯(lián)立（聯(lián)立（1 1）、（）、（2 2）可得）可得212mmFmF1 =FN（m1 + m2）gF有有 ：F F1

15、 1 = m = m2 2 a a （2 2）例題例題3 3: :光滑的水平面上有質(zhì)量分別為光滑的水平面上有質(zhì)量分別為m m1 1、m m2 2的兩物體的兩物體 靜靜止靠在一起止靠在一起( (如圖如圖) ,) ,現(xiàn)對(duì)現(xiàn)對(duì)m m1 1施加一個(gè)大小為施加一個(gè)大小為 F F 方向向方向向右的推力作用。求此時(shí)物體右的推力作用。求此時(shí)物體m m2 2受到物體受到物體 m m1 1的作用力的作用力F F1 1在動(dòng)力學(xué)中連結(jié)體問(wèn)題的處理方法：在動(dòng)力學(xué)中連結(jié)體問(wèn)題的處理方法：連結(jié)體：連結(jié)體：兩個(gè)兩個(gè)( (或兩個(gè)以上或兩個(gè)以上) )物體相互連物體相互連結(jié)參與運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。結(jié)參與運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。隔離法：將各個(gè)物體隔離出

16、來(lái)隔離法：將各個(gè)物體隔離出來(lái)，分別對(duì)各個(gè)物，分別對(duì)各個(gè)物體根據(jù)牛頓定律列式，并要注意標(biāo)明各物體體根據(jù)牛頓定律列式，并要注意標(biāo)明各物體的加速度方向，找到各物體之間的速度制約的加速度方向，找到各物體之間的速度制約關(guān)系。關(guān)系。整體法：整體法：若連結(jié)體內(nèi)若連結(jié)體內(nèi)( (即系統(tǒng)內(nèi)即系統(tǒng)內(nèi)) )各物體的加速各物體的加速度相同，又不需要系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作度相同，又不需要系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力時(shí)，可取系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)研究用力時(shí)，可取系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)研究，整體法與隔離法交叉使用整體法與隔離法交叉使用：若連接體內(nèi)：若連接體內(nèi)各各物體具有相同的加速度物體具有相同的加速度時(shí)，應(yīng)先把連接體時(shí)，應(yīng)先把連接體當(dāng)成一個(gè)整體列式。如還要求連接體內(nèi)物當(dāng)成一個(gè)整體列式。如還要求連接體內(nèi)物體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對(duì)單體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對(duì)單個(gè)物體根據(jù)牛頓定律列式。個(gè)物體根據(jù)牛頓定律列式。 求求m m1 1對(duì)對(duì)m m2 2的作用力大小。的作用力大小。m1 m2m2gF1FN21212m FFm amm=+021mmFa0Ff2121)(mmgmmFa122Fm gm a-=1221221212()Fmm gm FFmm gmmmm-+=+=+用水平推力用水平推力F F向左推向左推 m m1 1、m m2 2間的作用間的作用力與原來(lái)相力與原來(lái)相同嗎？同嗎？ 對(duì)對(duì)m m2