高中物理：4.5《牛頓第二定律的應(yīng)用》課件1（粵教必修1）

1、2021/8/11 星期三1牛頓第二定律的應(yīng)用2021/8/11 星期三2一、動力學(xué)問題的分類1、第一類：已知受力情況求運(yùn)動情況即先由物體的受力情況求出合力，利用牛頓第 二 定律求出物體的加速度，再根據(jù)物體的初始條件利用運(yùn)動學(xué)公式求出物體的運(yùn)動情況-即任一時刻的位置、速度等2、第二類：已知運(yùn)動情況求受力情況即先根據(jù)物體的運(yùn)動情況，利用運(yùn)動學(xué)公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律推斷或者求出物體的受力情況 但不管哪一類問題，確定物體的加速度是解題的關(guān)鍵2021/8/11 星期三3二、應(yīng)用牛頓第二定律解題規(guī)律分析 題目類型及流程如下： F合=maa1、Vt=V0+at3、Vt2-V02=2as1、

2、由左向右是已知力求運(yùn)動狀態(tài)，可將V 、a、s、t中任何一個物理量作為未知量求解2、由右向左是已知運(yùn)動求受力情況，可將未知力F、m中任何一個物理量作為未知量求解2021/8/11 星期三4例題1：一個靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動，物體與水平地面間的滑動摩擦力是4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。解：對物體進(jìn)行受力分析畫圖如右由圖知：F合=F-f=ma a= 4s末的速度4s內(nèi)的位移Ff2021/8/11 星期三5三.應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解題步驟：1、明確研究對象和研究過程； 2、分析受力情況、畫出受力示意圖； 3、分析運(yùn)動情況、畫出運(yùn)

3、動過程示意圖； 4、應(yīng)用F合=ma及運(yùn)動學(xué)公式列方程解題。2021/8/11 星期三6例題：2一靜止木箱質(zhì)量為m，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成角的力F推木箱，求經(jīng)過t秒時木箱的速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma豎直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐標(biāo)系XYX方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=at2021/8/11 星期三7練習(xí)1、如圖，一質(zhì)量為m=5Kg的物體沿水平地面

4、向左運(yùn)動，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為u=0.4，當(dāng)物體向左的水平速度為v1=10m/s時，開始受到一個水平向右的拉力F=30N的作用。取g=10m/s2 ， 問（1）經(jīng)過多長時間物體的速度變?yōu)?m/s，向右運(yùn)動？ （2）這段時間內(nèi)物體通過的位移是多大？分析：物體水平向左運(yùn)動時，水平方向上受向右的滑動摩擦力和水平向右的拉力F而做勻減速直線運(yùn)動，直到速度為0,由于水平向右 的拉力Fumg=20N，物體再由靜止開始向右勻加速,直到速度達(dá)到題目中的要求為止。2021/8/11 星期三8解：在物體向左運(yùn)動過程中，設(shè)其加速度為a1 則由牛頓第二定律a1 =（F+umg)/m=（30+0.4510)/5=1

5、0m/s2 設(shè)物體向左運(yùn)動速度減為0的時間為t1 則t1 = v1 / a1 =10/10s=1s物體向左運(yùn)動的位移為s1 s1 =v1t1 + a1t12 /2=101+（1/2)（-10)12 m=5 m 方向向左設(shè)物體向右的加速度為a2 則a2 =（F-umg)/m=（30-0.4510）/5=2m/s2 設(shè)物體向右速度達(dá)到v2 =8m/s時，時間為t2 t2 = v2 /a2 =4s發(fā)生的位移為s2 =a2 t22 /2 =(1/2)242 m=16m 方向向右所以物體速度由向左10m/s變?yōu)橄蛴?m/s，所用時間為t=t1 + t2 =1s+4s=5s在這5內(nèi)的位移是s= s1 -s

6、2 =16m-5m=11m 方向向右2021/8/11 星期三9例、一個滑雪的人，質(zhì)量m=75kg，以V0=2m/s的初速度沿山坡勻加速地滑下，山坡的傾角=300，在t=5s的時間內(nèi)滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力(包括滑動摩擦力和空氣阻力)。思路：已知運(yùn)動情況求受力。應(yīng)先求出加速度a，再利用牛頓第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。解：第一步求a因?yàn)閂0=2m/s，s=60m，t=5s據(jù)公式求得a = 4m/s2第二步求F合阻力要對人進(jìn)行受力分析畫受力圖，如下GfN因?yàn)槭莿蚣铀倩?，所以加速度向下，速度向下XYGYGX2021/8/11 星期三10練習(xí)2、質(zhì)量為5Kg的物體在與水平面

7、成370角斜向右上方的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直線運(yùn)動，經(jīng)過5m的距離，速度由4m/s變?yōu)?m/s，已知物體跟桌面間的動摩擦因數(shù)u=0.1，求作用力F的大小.(g=10m/s2 sin370=3/5 cos370 =4/5 )分析：此題的物理情景是物體在拉力F的作用下做勻加速直線運(yùn)動，運(yùn)動5m的路程，速度由4m/s增加到6m/s，是一個已知物體的運(yùn)動狀態(tài)，求物體受力的問題。2021/8/11 星期三11解題步驟：1確定研究對象，分析物體運(yùn)動狀態(tài)此題的研究對象為物塊，運(yùn)動狀態(tài)為勻加速直線運(yùn)動2由運(yùn)動學(xué)公式求出物體的加速度由 v2t- v20 =2as 得a=(v2t- v20 )/2s=

8、(62 -42 )/(25)=2m/s2 3由牛頓第二定律求物體所受的合外力 F合 =ma=52N=10N4分析物體受力情況，建立直角坐標(biāo)系，由力的合 成與分解求出F X方向 Fcos 370 -f=ma= F合 Y方向 N+Fsin 370 -mg=0 又 f=uN 聯(lián)立三式可得F=17.6N2021/8/11 星期三12練習(xí)3.質(zhì)量為m4 kg的小物塊在一個平行于斜面的拉力F40N的作用下，從靜止開始沿斜面向上滑動，如圖8所示。已知斜面的傾角37，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)0.2，斜面足夠長，力F作用5s后立即撤去，求：（1）前5 s內(nèi)物塊的位移大小及物塊在5 s末的速率； （2）撤去外力F

9、后4 s末物塊的速度。解 (1)分析受力情況畫受力圖GNfX建立直角坐標(biāo)系YGYGX2021/8/11 星期三13 解： (2)5s末撤去F，物塊由于慣性仍向上滑行一定距離和一段時間。其受力如下：GNfVa建立直角坐標(biāo)系XYGYGX請計(jì)算物塊向上滑行的時間。（時間不足4S）則4S末，物塊已經(jīng)向下滑了。2021/8/11 星期三14 GNfVaYGYGXX物塊向下滑時，a的大小改變。VV0at(時間t應(yīng)該是4s減去物塊上滑的時間注意：建立直角坐系的關(guān)鍵：X軸與加速度a同向。 但不必 建立時也不用建立。2021/8/11 星期三15 應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為兩類：一類是已知物體受力情況求解物體的運(yùn)動情況;另一類是已知物體的運(yùn)動情況求解物體的受力情況但無論是哪一類習(xí)題，它們的解題關(guān)鍵都是求加速度，它們的解題方法都遵循基本規(guī)律 應(yīng)用牛頓定律解題 的步驟為: 1、認(rèn)真分析題意，建立物理圖景。明確已知量和所求量2、選取研究對象，所選取的對象可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)（有關(guān)這一點(diǎn)我們以后再講解）3、對研究對象