用牛頓運動定律解決問題(一)

1、用牛頓運動定律解決問題用牛頓運動定律解決問題(一一)例例1.一靜止在水平地面上的物體一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量質(zhì)量為為2kg,在在6.4N的水平拉力作用下沿水的水平拉力作用下沿水平地面向右運動平地面向右運動.物體與地面間的摩擦物體與地面間的摩擦力為力為4.2N.求物體在求物體在4s末的速度和末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移內(nèi)發(fā)生的位移.解析解析:以該物體為研究對象以該物體為研究對象,其受力情況如圖其受力情況如圖所示所示:22 . 44 . 6mfFam/s2=1.1m/s2由勻變速直線運動公式由勻變速直線運動公式:v=v0+at=1.14m/s=4.4m/s2021attvx=8.8mxyFFN

2、Gf建立如圖所示直角坐標(biāo)系建立如圖所示直角坐標(biāo)系,在在x軸方向上軸方向上F合合=F-f=ma,得加速度得加速度:變式變式1.一靜止在水平地面上的物體一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)質(zhì)量為量為2kg,在在6.4N的水平拉力作用下沿的水平拉力作用下沿水平地面向右做勻加速直線運動水平地面向右做勻加速直線運動,物體物體在在4s內(nèi)發(fā)生的位移為內(nèi)發(fā)生的位移為8.8m.求物體與地求物體與地面間的摩擦力及物體與地面間的動摩面間的摩擦力及物體與地面間的動摩擦因數(shù)擦因數(shù).解析解析:物體受力恒定物體受力恒定,所以物體做初速為所以物體做初速為0的勻加的勻加速直線運動速直線運動,由運動學(xué)公式得由運動學(xué)公式得:22txa =

3、1.1m/s2根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律:maF合分析物體受力得合力為分析物體受力得合力為:fFF合所以得所以得:maFf=4.2N動摩擦因數(shù)為動摩擦因數(shù)為:mgfFfN=0.21FFNGf由由f=FN N得得:例例1.一靜止在水平地一靜止在水平地面上的物體面上的物體,質(zhì)量為質(zhì)量為2kg,在在6.4N的水平拉的水平拉力作用下沿水平地面力作用下沿水平地面向右運動向右運動.物體與地面物體與地面間的摩擦力為間的摩擦力為4.2N.求求物體在物體在4s末的速度和末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移內(nèi)發(fā)生的位移.變式變式1.一靜止在水平一靜止在水平地面上的物體地面上的物體,質(zhì)量質(zhì)量為為2kg,在在6.4N的水

4、平的水平拉力作用下沿水平拉力作用下沿水平地面向右做勻加速地面向右做勻加速直線運動直線運動,物體在物體在4s內(nèi)發(fā)生的位移為內(nèi)發(fā)生的位移為8.8m.求物體與地面求物體與地面間的摩擦力及物體間的摩擦力及物體與地面間的動摩擦與地面間的動摩擦因數(shù)因數(shù).對比歸類對比歸類: :兩類問題兩類問題解析解析:以該物體為研究對象以該物體為研究對象,其受力情況如圖其受力情況如圖所示所示:22 . 44 . 6mfFam/s2=1.1m/s2由勻變速直線運動公式由勻變速直線運動公式:v=v0+at=1.14m/s=4.4m/s2021attvx=8.8mxyFFNGf建立如圖所示直角坐標(biāo)系建立如圖所示直角坐標(biāo)系,在在x

5、軸方向上軸方向上F合合=F-f=ma,得加速度得加速度:從受力確定運動學(xué)參量解題步驟：從受力確定運動學(xué)參量解題步驟：1.確定研究對象確定研究對象,并對該物體進(jìn)行受力分析并對該物體進(jìn)行受力分析,畫出受力示意圖畫出受力示意圖;2.根據(jù)力的合成與分解法根據(jù)力的合成與分解法,求出物體所受的合求出物體所受的合力力;3.根據(jù)牛頓第二定律列方程根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出加速度求出加速度;4.結(jié)合給定的運動學(xué)參量結(jié)合給定的運動學(xué)參量,選擇運動學(xué)公式求選擇運動學(xué)公式求未知量并加以討論未知量并加以討論.從運動確定受力解題步驟：從運動確定受力解題步驟：1.確定研究對象確定研究對象,結(jié)合給定的運動學(xué)參量結(jié)合給定的運

6、動學(xué)參量,選擇選擇運動學(xué)公式求加速度運動學(xué)公式求加速度;2.對研究對象進(jìn)行受力分析對研究對象進(jìn)行受力分析,畫出受力示意圖畫出受力示意圖;3.根據(jù)力的合成與分解法根據(jù)力的合成與分解法,表示出物體所受的表示出物體所受的合力合力;4.根據(jù)牛頓第二定律列方程根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出未知力求出未知力.變式變式2.一靜止在水平地面上的物體一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量為質(zhì)量為2kg,在在6N的水平拉力作用下的水平拉力作用下沿水平地面向右運動沿水平地面向右運動(物體與地面間物體與地面間的摩擦力為的摩擦力為4N),4s末撤掉水平拉力末撤掉水平拉力.求撤掉水平拉力后求撤掉水平拉力后4s內(nèi)物體發(fā)生的內(nèi)物體發(fā)生

7、的位移位移.答案:4m警示:注意“剎車”陷阱例例2.一滑雪的人一滑雪的人,質(zhì)量質(zhì)量m=75kg,以以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下的初速度沿山坡勻加速滑下,山坡的傾角山坡的傾角=300,在在t=5s的時間內(nèi)滑的時間內(nèi)滑下的路程下的路程x=60m,求滑雪人受到的阻求滑雪人受到的阻力力.(g=9.8m/s2)67.5N例例3.在光滑的水平面上在光滑的水平面上,一質(zhì)量為一質(zhì)量為0.2kg的的物體在物體在1N的水平拉力作用下由靜止開始的水平拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運動做勻加速直線運動,2s后將此力換為相反后將此力換為相反方向的方向的1N的力的力,再過再過2s將力的方向再反過將力的方向再

8、反過來來這樣力的大小不變這樣力的大小不變,方向每過方向每過2s改改變一次變一次,求經(jīng)過求經(jīng)過30s物體的位移物體的位移.v(m/s)t/s s10246830150m一題多解小結(jié)小結(jié):加速度加速度a-橋梁橋梁分類：分類：1.1.已知受力，確定運動情況；已知受力，確定運動情況；2.2.已知運動情況，確定受力。已知運動情況，確定受力。受力受力分析分析運動運動參量參量第第1類類第第2類類先求先求a高考鏈接高考鏈接2007年上海高考卷年上海高考卷例例4.如圖所示，物體從光滑斜面上的如圖所示，物體從光滑斜面上的A點由靜止開始點由靜止開始下滑，經(jīng)過下滑，經(jīng)過B點后進(jìn)入水平面（經(jīng)過點后進(jìn)入水平面（經(jīng)過B點前

9、后速度大點前后速度大小不變）小不變）,最后停在最后停在C點。每隔點。每隔0.2秒通過速度傳感器秒通過速度傳感器測得物體瞬時速度如下表，求：測得物體瞬時速度如下表，求：(1)斜面的傾角斜面的傾角；（；（2）物體與水平面間的動摩擦因）物體與水平面間的動摩擦因數(shù)。數(shù)。(3)0.6s時的速度時的速度t(s)0.00.20.41.21.4v(m/s)0.01.02.01.10.7ABC解析：解析：（1 1）物體在光滑斜面做勻加速直線運動，）物體在光滑斜面做勻加速直線運動，由前三列數(shù)據(jù)得：由前三列數(shù)據(jù)得：tva14 . 00 . 2m/s2=5 m/s2在光滑斜面上運動時重力沿斜面分力產(chǎn)生加速在光滑斜面上

10、運動時重力沿斜面分力產(chǎn)生加速度，所以度，所以a1=gsin，得，得=300（2）物體在水平面做勻減速直線運動，由后兩列物體在水平面做勻減速直線運動，由后兩列數(shù)據(jù)得：數(shù)據(jù)得：tva22 . 14 . 11 . 17 . 0m/s22 . 01022ga由由a2=g得：得：高考鏈接高考鏈接2007年江蘇高考卷年江蘇高考卷 例例5.5.如圖所示，直升機沿水平方向勻速飛往水如圖所示，直升機沿水平方向勻速飛往水源取水滅火，懸掛著源取水滅火，懸掛著m=500kg=500kg空箱的懸索與豎直方空箱的懸索與豎直方向的夾角向的夾角1 1=45=450 0. .直升機取水后飛往火場直升機取水后飛往火場, ,加速度

11、沿加速度沿水平方向水平方向, ,大小穩(wěn)定在大小穩(wěn)定在a=1.5m/s=1.5m/s2 2, ,懸索與豎直方向懸索與豎直方向的夾角的夾角2 2=14=140 0. .如果空氣阻力大小不變，且忽略懸如果空氣阻力大小不變，且忽略懸索的質(zhì)量，試求水箱中水的質(zhì)量索的質(zhì)量，試求水箱中水的質(zhì)量M. .（g=10m/s=10m/s2 2;sin140=0.242;cos140=0.970)124500kg火火場場水水源源vv例例6.固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角固定光滑細(xì)桿與地面成一定傾角,在桿上套在桿上套一個光滑小環(huán)一個光滑小環(huán),小環(huán)在沿桿方向的推力作用下向小環(huán)在沿桿方向的推力作用下向上運動上運動,推力推力F

12、與小環(huán)速度與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖隨時間變化規(guī)律如圖所示所示,重力加速度重力加速度g取取10m/s2.求求:(1)小環(huán)的質(zhì)量小環(huán)的質(zhì)量;(2)細(xì)桿與地面的夾角細(xì)桿與地面的夾角.Ft/so246t/sF/N5.55o642v(m/s)12007上海上海1kg;300解析解析:由速度時間圖象得由速度時間圖象得:物體在前物體在前2s的加速度的加速度a=0.5m/s2;2s后物體做勻速直線運動后物體做勻速直線運動.分析小環(huán)受力，由牛頓第二定律得小環(huán)前分析小環(huán)受力，由牛頓第二定律得小環(huán)前2s有有 ：mgsingma2s后后小環(huán)受力平衡：小環(huán)受力平衡： mgsing把把.，帶入上兩式帶入上兩式得：得

13、：m=1kg, =300例例7.在傾角為在傾角為的長斜面上有一帶風(fēng)帆的滑塊從靜止的長斜面上有一帶風(fēng)帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑開始沿斜面下滑,滑塊質(zhì)量為滑塊質(zhì)量為m,它與斜面間動摩擦因它與斜面間動摩擦因數(shù)為數(shù)為,帆受到的空氣阻力與滑塊下滑的速度大小成帆受到的空氣阻力與滑塊下滑的速度大小成正比正比,即即Ff=kv.(1)寫出滑塊下滑的加速度的表達(dá)式寫出滑塊下滑的加速度的表達(dá)式;(2)寫出滑塊下滑的最大速度的表達(dá)式寫出滑塊下滑的最大速度的表達(dá)式;(3)若若m=2kg,g=10m/s2, =300,滑塊從靜止開始沿斜面下滑滑塊從靜止開始沿斜面下滑的速度圖線如圖的速度圖線如圖,圖中直線是圖中直線是t=

14、0時速度圖線的切線時速度圖線的切線,由此求出由此求出和和k的值的值.v(m/s)t/s1123234解析解析:以滑塊為研究對象以滑塊為研究對象, 其受力如圖所示其受力如圖所示:mgFNFff(1)建立垂直和平行于斜面的建立垂直和平行于斜面的直角坐標(biāo)系，由牛頓第二定直角坐標(biāo)系，由牛頓第二定律得：律得：mgsin -Ff-f=ma,把把f=FN=mgcos, Ff=kv, 帶帶入上式得：入上式得：a=gsin -gcos-kv/m(2)分析上式得：隨速度增大滑塊的加速度減小，分析上式得：隨速度增大滑塊的加速度減小，當(dāng)其加速度為零時，速度最大，所以最大速度為：當(dāng)其加速度為零時，速度最大，所以最大速度為：vmax=mg(sin-cos)/k(3)由速度時間圖象得由速度時間圖象得:t=0時時,v=0,加速度加速度a=3m/s2；t=4s時時,v=m/s,加速度加速度a=，把把v=0,a=3m/s2;v=m/s ,a=分別帶入第一分別帶入第一式聯(lián)立解得式聯(lián)立解得k=3;15328.光滑水平面上放置緊靠在一起的兩木塊光滑水平面上放置緊靠在一起的兩木塊A、B，質(zhì)量分別為，質(zhì)量分別為2kg和和8