高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第6節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題一課件新人教版必修107281118

第四章第6節(jié)新知預(yù)習(xí)(yùxí)·巧設(shè)計(jì)名師(mínɡshī)課堂·一點(diǎn)通創(chuàng)新(chuàngxīn)演練·大沖關(guān)讀教材·填要點(diǎn)要點(diǎn)一要點(diǎn)二隨堂檢測歸納小結(jié)課下作業(yè)綜合提升試身手·夯基礎(chǔ)關(guān)鍵語句歸納要點(diǎn)三第一頁，共41頁。第二頁，共41頁。第三頁，共41頁。1．進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，達(dá)到能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行受力分析。2．掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決(jiějué)問題的基本思路和方法。3．會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決(jiějué)簡單的力學(xué)問題。第四頁，共41頁。第五頁，共41頁。[讀教材(jiàocái)·填要點(diǎn)]1．牛頓第二定律的作用牛頓第二定律確定了和的關(guān)系，使我們能夠把物體的與聯(lián)系起來(qǐlái)。2．從受力確定運(yùn)動(dòng)情況已知物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體的，再通過確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。運(yùn)動(dòng)(yùndòng)力運(yùn)動(dòng)情況受力情況運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律加速度第六頁，共41頁。3．從運(yùn)動(dòng)情況(qíngkuàng)確定受力已知物體的運(yùn)動(dòng)情況(qíngkuàng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的，再根據(jù)確定物體所受的力。加速度牛頓第二(dìèr)定律第七頁，共41頁。[試身手(shēnshǒu)·夯基礎(chǔ)]1．物體受10N的水平拉力作用，恰能沿水平面勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撤去這個(gè)(zhège)拉力后，物體將()A．勻速運(yùn)動(dòng)B．立即停止運(yùn)動(dòng)C．產(chǎn)生加速度，做勻減速運(yùn)動(dòng)D．產(chǎn)生加速度，做勻加速運(yùn)動(dòng)第八頁，共41頁。解析：物體受10N的水平拉力(lālì)做勻速運(yùn)動(dòng)，合外力為零，因此摩擦力為10N，當(dāng)10N的水平拉力(lālì)去掉后，由于慣性，物體繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。且受到10N的摩擦阻力作用，所以，物體立刻產(chǎn)生加速度，做勻減速運(yùn)動(dòng)，C選項(xiàng)正確。答案：C第九頁，共41頁。2．質(zhì)量為m的物體，放在粗糙的水平地面上，受到一個(gè)水平方向的恒力F的作用而運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中，物體加速度a的大小 ()A．和物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)B．和物體跟地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)(yīnshù)無關(guān)C．和物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間無關(guān)D．和恒力F成正比第十頁，共41頁。答案(dáàn)：C第十一頁，共41頁。圖4－6－13．如圖4－6－1所示，木塊A與B用一輕彈簧相連，豎直(shùzhí)放在木板C上，三者靜置于地面上，它們的質(zhì)量之比是1∶2∶3，設(shè)所有接觸面都光滑。當(dāng)沿水平方向迅速抽出木板C的瞬間，A和B的加速度分別是aA＝________，aB＝________。第十二頁，共41頁。答案(dáàn)：01.5g第十三頁，共41頁。第十四頁，共41頁。1．解題(jiětí)思路第十五頁，共41頁。2．解題步驟(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖。(2)根據(jù)力的合成與分解，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，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度。(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)量——任意時(shí)刻的位移和速度，以及(yǐjí)運(yùn)動(dòng)軌跡等。第十六頁，共41頁。[名師點(diǎn)睛(diǎnjīnɡ)](1)正確的受力分析是解答本類題目的關(guān)鍵。(2)若物體受兩個(gè)力作用，用合成法求加速度往往要簡便一些；若物體受三個(gè)或三個(gè)以上力作用時(shí)，要正確應(yīng)用正交分解法求加速度。第十七頁，共41頁。圖4－6－21．如圖4－6－2所示，放置(fàngzhì)于水平地面質(zhì)量是10kg的物體，在與水平方向成37°角的斜向右上方的拉力F＝100N的作用下，由靜止開始沿水平地面做直線運(yùn)動(dòng)，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，試求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)(1)5s末物體的速度大小和5s內(nèi)物體的位移。(2)拉力F多大時(shí)物體可以做勻速直線運(yùn)動(dòng)？第十八頁，共41頁。第十九頁，共41頁。[解析](1)以物體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，建立直角坐標(biāo)系如圖所示，根據(jù)(gēnjù)牛頓第二定律有x方向：Fcos37°－Ff＝may方向：Fsin37°＋FN－mg＝0又Ff＝μFN聯(lián)立解得a＝6m/s25s末物體的速度大小為v＝at＝6×5m/s＝30m/s第二十頁，共41頁。[答案(dáàn)](1)30m/s75m(2)45.5N第二十一頁，共41頁。物體的運(yùn)動(dòng)(yùndòng)情況是由物體的受力情況及物體運(yùn)動(dòng)(yùndòng)的初始狀態(tài)共同決定的。而加速度是聯(lián)系力與運(yùn)動(dòng)(yùndòng)的橋梁。第二十二頁，共41頁。第二十三頁，共41頁。2．解題步驟(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出受力圖(lìtú)和運(yùn)動(dòng)草圖。(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力。(4)根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。第二十四頁，共41頁。[名師點(diǎn)睛](1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求加速度，要特別注意加速度的方向，從而確定合外力的方向，不能將速度的方向和加速度的方向混淆。(2)題目中所求的力可能是合力(hélì)，也可能是某一特定的力，均要先求出合力(hélì)的大小、方向，再根據(jù)力的合成與分解求分力。第二十五頁，共41頁。2．質(zhì)量為2.75t的汽車(qìchē)，在2900N的牽引力的作用下，由靜止開上一個(gè)山坡。沿山坡每前進(jìn)1m，升高0.05m。汽車(qìchē)前進(jìn)100m時(shí)，速度達(dá)到36km/h。汽車(qìchē)受到哪幾個(gè)力的作用？畫出力的示意圖。汽車(qìchē)做什么運(yùn)動(dòng)？加速度有多大，方向如何？求汽車(qìchē)在前進(jìn)中所受的摩擦力。(g取10m/s2)第二十六頁，共41頁。[審題指導(dǎo)]解答本題需要把握以下兩點(diǎn)：(1)根據(jù)已知明確sinθ。(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)確定(quèdìng)a進(jìn)而求F合及Ff。第二十七頁，共41頁。[解析]本題先由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求出加速度的大小和方向。再把重力分解為沿斜面方向的分力mgsinθ和垂直斜面方向的分力mgcosθ，沿斜面方向列出動(dòng)力學(xué)方程Fx＝ma求解(qiújiě)。(垂直斜面方向的合力為零，F(xiàn)2＝mgcosθ)本題解題的方法稱為“正交分解法”。第二十八頁，共41頁。汽車受到四個(gè)力的作用：重力G、牽引力F1、斜面的支持力F2和摩擦力Ff，汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向沿斜面向上。受力如圖所示。由v2＝2ax可求出加速度的大小為a＝v2/(2x)＝102/(2×100)m/s2＝0.5m/s2，根據(jù)牛頓(niúdùn)第二定律得F1－mgsinθ－Ff＝ma。所以Ff＝F1－mgsinθ－ma＝(2.9×103－2.75×103×10×0.05－2.75×103×0.5)N＝150N[答案]見解析第二十九頁，共41頁。已知運(yùn)動(dòng)情況求解(qiújiě)受力情況，首先要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，再利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度，然后對(duì)物體進(jìn)行受力分析，運(yùn)用牛頓第二定律求出某力。第三十頁，共41頁。1．連接體及其特點(diǎn)多個(gè)相互關(guān)聯(lián)(guānlián)的物體連接(疊放、并排或由繩子、細(xì)桿聯(lián)系)在一起構(gòu)成的物體系統(tǒng)稱為連接體。連接體一般具有相同的運(yùn)動(dòng)情況(速度、加速度)。第三十一頁，共41頁。2．處理連接體問題的常用方法(1)整體法：若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，一般把連接體看成一個(gè)整體，由牛頓第二定律求出系統(tǒng)的加速度，然后再根據(jù)題目要求將其中的某個(gè)物體進(jìn)行(jìnxíng)隔離分析并求解它們之間的相互作用力。將整體作為研究對(duì)象時(shí)只分析外力，物體間的內(nèi)力不能列入牛頓定律方程中。第三十二頁，共41頁。(2)隔離法：把系統(tǒng)中的各個(gè)部分(或某一部分)從系統(tǒng)中隔離出來，作為一個(gè)單獨(dú)的研究(yánjiū)對(duì)象來分析，從而求解物體之間的相互作用力。第三十三頁，共41頁。[名師點(diǎn)睛](1)處理連接體問題時(shí)，不能將整體法和隔離法對(duì)立起來，往往整體法和隔離法要相互配合交替使用。(2)在應(yīng)用隔離法時(shí)，系統(tǒng)的內(nèi)力有可能成為(chéngwéi)某研究對(duì)象的外力，分析時(shí)要特別注意。第三十四頁，共41頁。圖4－6－33．如圖4－6－3所示，質(zhì)量為m的物塊放在傾角為θ的斜面(xiémiàn)上，斜面(xiémiàn)體的質(zhì)量為M，斜面(xiémiàn)與物塊無摩擦，地面光滑，現(xiàn)對(duì)斜面(xiémiàn)體施一個(gè)水平推力F，要使物塊相對(duì)斜面(xiémiàn)靜止，力F應(yīng)為多大？第三十五頁，共41頁。[審題指導(dǎo)]解答本題時(shí)需要把握以下兩點(diǎn)：(1)兩物體的加速度a都水平(shuǐpíng)向左，故其F合都是水平(shuǐpíng)向左的。(2)先分析m，再分析(M和m)。第三十六頁，共41頁。[解析]兩物體無相對(duì)滑動(dòng)，說明兩物體加速度相同，方向均水平向左。對(duì)于物塊m，受兩個(gè)(liǎnɡɡè)力作用，其合力水平向左。先選取物塊m為研究對(duì)象，求出它的加速度，它的加速度就是整體加速度，再根據(jù)F＝(M＋m)a求出推力F。第三十七頁，共41頁。先選擇物塊為研究對(duì)象，受兩個(gè)力：重力mg、支持力FN，且兩力合力水平向左，如圖所示，由圖可得：ma＝mgtanθ，a＝gtanθ；再選整體為研究對(duì)象，根據(jù)(gēnjù)牛頓第二定律得F＝(M＋m)a＝(M＋m)gtanθ。[答案(dáàn)](M＋m)gtanθ第三十八頁，共41頁。在解簡單連接體問題中，求合力或系統(tǒng)加速度時(shí)，優(yōu)先考慮“整體法”，若求物體之間的相互作用力時(shí)，用“隔離法”。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況，靈活交替使用，不應(yīng)拘泥于固定模式，無論運(yùn)用哪種方法，解題的關(guān)鍵還是在于對(duì)選擇的研究對(duì)象進(jìn)行(jìnxíng)正確的受力分析。第三十九頁，共41頁。第四十