《牛頓運動定律的案例分析》 課件3.ppt

1、,高中物理必修1滬科版,第5章 研究力和運動的關系 5.4 牛頓運動定律的案例分析(一),2,1,掌握應用牛頓運動定律解決動力學問題的基本思路 和方法.,學會處理動力學的兩類基本問題,例1.如圖所示，質量m2 kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平面間的滑動摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現對物體施加一個大小F8 N、與水平方向成37角斜向上的拉力，已知sin 370.6，cos 370.8，g取 10 m/s2.求： (1)畫出物體的受力圖，并求出物體的加速度；,解析,a1.3 m/s2，方向水平向右,mg,f,N,F,由圖像可得,例1.如圖所示，質量m2 kg的物體靜止在水平地面上，

2、物體與水平面間的滑動摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現對物體施加一個大小F8 N、與水平方向成37角斜向上的拉力，已知sin 370.6，cos 370.8，g取 10 m/s2.求： (2)物體在拉力作用下5 s末的速度大??； (3)物體在拉力作用下5 s內通過的位移大小,解析,mg,f,N,F,速度公式,位移公式,二.從運動情況確定受力,求得加速度a,已知物體運動情況,勻變速直線運動公式,物體受力情況,F=ma,解析,例2.民用航空客機的機艙除通常的艙門外還設有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地

3、面上來若某型號的客機緊急出口離地面高度為4.0 m，構成斜面的氣囊長度為5.0 m要求緊急疏散時，乘客從氣囊上由靜止下滑到達地面的時間不超過2.0 s(g取10 m/s2)，則： (1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大？,由題意可知，,L5.0 m,h4.0 m,代入數據得a2.5 m/s2,乘客沿氣囊下滑過程中,解析,例2.民用航空客機的機艙除通常的艙門外還設有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上來若某型號的客機緊急出口離地面高度為4.0 m，構成斜面的氣囊長度為5.0 m要求緊急疏散時，乘客從氣囊

4、上由靜止下滑到達地面的時間不超過2.0 s(g取10 m/s2)，則： (2)氣囊和下滑乘客間的動摩擦因數不得超過多少？,對乘客受力分析,沿x軸方向有,沿y軸方向有,質量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對應的v-t圖象如圖所示彈性球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的 .設球受到的空氣阻力大小恒為f，取g10m/s2，求： (1)彈性球受到的空氣阻力f的大??； (2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.,解析,彈性球下落過程的加速度為,f,mg,根據牛頓第二定律,針對訓練1,質量為0.1 kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對應的v-t圖象如圖所

5、示彈性球與水平地面相碰后離開地面時的速度大小為碰撞前的 .設球受到的空氣阻力大小恒為f，取g10 m/s2，求(1)彈性球受到的空氣阻力f的大??； (2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.,解析,彈性球第一次反彈后的速度,f,mg,球上升過程的加速度,針對訓練1,注意整體法主要適用于各物體的加速度相同，不需要求內力的情況；隔離法對系統(tǒng)中各部分物體的加速度相同或不相同的情況均適用.,解析,1 .一個滑雪運動員從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角30，如圖所示，滑雪板與雪地間的動摩擦因數是0.04，求5 s內滑下來的路程和5 s末速度的大小(運動員一直在山坡上運動),從受力確定運動情況,以滑雪運動員為研

6、究對象,mg,N,f,根據牛頓第二定律,解析,1 .一個滑雪運動員從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角30，如圖所示，滑雪板與雪地間的動摩擦因數是0.04，求5 s內滑下來的路程和5 s末速度的大小(運動員一直在山坡上運動),從受力確定運動情況,滑雪運動員為研究對象,mg,N,f,5s末速度為,2一物體沿斜面向上以 12 m/s的初速度開始滑動，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑動的vt圖象如圖所示，求斜面的傾角以及物體與斜面間的動摩擦因數.(g取10 m/s2),解析,從運動情況確定受力,上滑過程的加速度,下滑過程的加速度,解析,整體法和隔離法的應用,高中物理必修1滬科版,第5章 研究力和運動的關系

7、5.4 牛頓運動定律的案例分析(二),3,1,2,學會分析含有彈簧的瞬時問題.,掌握臨界問題的分析方法.,會分析多過程問題,例1.如圖中小球質量為m，處于靜止狀態(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為.則： (1)繩OB和彈簧的拉力各是多少？ (2)若燒斷繩OB瞬間，物體受幾個力作用？這些力的大小是多少？ (3)燒斷繩OB瞬間，求小球m的加速度的大小和方向,解析,mg,F彈,F,F,F=F,在三角形中可得,例1.如圖中小球質量為m，處于靜止狀態(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為.則： (1)繩OB和彈簧的拉力各是多少？ (2)若燒斷繩OB瞬間，物體受幾個力作用？這些力的大小是多少？ (3)燒斷繩OB瞬間，求小球m的加

8、速度的大小和方向,解析,mg,F彈,F,重力和彈力,G=mg,例1.如圖中小球質量為m，處于靜止狀態(tài)，彈簧與豎直方向的夾角為.則： (1)繩OB和彈簧的拉力各是多少？ (2)若燒斷繩OB瞬間，物體受幾個力作用？這些力的大小是多少？ (3)燒斷繩OB瞬間，求小球m的加速度的大小和方向,解析,mg,F彈,F,F,根據牛頓第二定律,方向水平向右,如圖所示，輕彈簧上端與一質量為m的木塊1相連，下端與另一質量為M的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)現將木板沿水平方向突然抽出，設抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有(),解析,靜止時m,m

9、g,木板抽走后,彈簧不突變,a1=0,F彈,針對訓練1,mg=N,如圖所示，輕彈簧上端與一質量為m的木塊1相連，下端與另一質量為M的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)現將木板沿水平方向突然抽出，設抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小為g.則有(),解析,靜止時M,Mg,N,木板抽走后,彈簧不突變,F彈,N消失,Mg+F彈,mg,C,針對訓練1,二.動力學中的臨界問題分析,最小,最大,剛好,在某些物理情景中,最大值 最小值,常見類型,彈力突變的臨界條件,摩擦力突變臨界條件,例2.如圖所示，細線的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P

10、處，細線的另一端拴一質量為m的小球 (1)當滑塊至少以多大的加速度a向左運動時，小球對滑塊的壓力等于零？ (2)當滑塊以a2g的加速度向左運動時，線中拉力為多大？,解析,水平方向,mg,N,F,牛頓第二定律,豎直方向,例2.如圖所示，細線的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細線的另一端拴一質量為m的小球 (1)當滑塊至少以多大的加速度a向左運動時，小球對滑塊的壓力等于零？ (2)當滑塊以a2g的加速度向左運動時，線中拉力為多大？,解析,mg,N,F,由上述兩式解得,a=g,例2.如圖所示，細線的一端固定在傾角為45的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細線的另一端拴一質量為m的小球 (1)

11、當滑塊至少以多大的加速度a向左運動時，小球對滑塊的壓力等于零？ (2)當滑塊以a2g的加速度向左運動時，線中拉力為多大？,解析,mg,F,小球將“飄”離斜面,a=2g,牛頓第二定律,解析,針對訓練2,三.多過程問題分析,找到相鄰過程的聯(lián)系點并逐一分析每個過程,要明確整個過程由幾個子過程組成,合理分段,不同過程中力發(fā)生變化,a發(fā)生變化,注意,例3.質量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動摩擦因數0.5，現在對物體施加如圖所示的力F，F10 N，37(sin 370.6)，經t110 s后撤去力F，再經一段時間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個運動過程中

12、經歷的運動狀態(tài) (2)物體運動過程中最大速度是多少？ (3)物體運動的總位移是多少？,當力F作用時，物體做勻加速直線運動,撤去F時物體的速度達到最大值,撤去F后物體做勻減速直線運動,例3.質量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動摩擦因數0.5，現在對物體施加如圖所示的力F，F10 N，37(sin 370.6)，經t110 s后撤去力F，再經一段時間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個運動過程中經歷的運動狀態(tài) (2)物體運動過程中最大速度是多少？ (3)物體運動的總位移是多少？,mg,N1,f,Fsin N1mg,Fcos fma1,fN1,va1t1

13、,s125 m v5 m/s,豎直方向,水平方向,由勻變速運動規(guī)律得,例3.質量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動摩擦因數0.5，現在對物體施加如圖所示的力F，F10 N，37(sin 370.6)，經t110 s后撤去力F，再經一段時間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個運動過程中經歷的運動狀態(tài) (2)物體運動過程中最大速度是多少？ (3)物體運動的總位移是多少？,(3)撤去F后,mg,N2,f,fmgma2,2a2s2v2,s22.5 m,物體運動的總位移,ss1s227.5 m,由勻變速運動規(guī)律得,根據牛頓第二定律,解析,1 .如圖所示，質量分

14、別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接，A球用細線懸掛起來，兩球均處于靜止狀態(tài)，如果將懸掛A球的細線剪斷，此時A和B兩球的瞬時加速度aA、aB的大小分別是() AaA0，aB0 BaAg，aBg CaA3g，aBg DaA3g，aB0,瞬時加速度問題,2mg,F,B球原來受力,剪斷細線后彈簧不突變,aB0,解析,1 .如圖所示，質量分別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接，A球用細線懸掛起來，兩球均處于靜止狀態(tài)，如果將懸掛A球的細線剪斷，此時A和B兩球的瞬時加速度aA、aB的大小分別是() AaA0，aB0 BaAg，aBg CaA3g，aBg DaA3g，aB0,瞬時加速度問題,mg,T,A球原

15、來受力,剪斷細線,aA3g,F,T消失,D,2如圖所示，質量為4 kg的小球用細繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，繩與豎直方向夾角為37.已知g10 m/s2，求： (1)當汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球對車后壁的壓力 (2)當汽車以a10 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球對車后壁的壓力,解析,牛頓第二定律,動力學中的臨界問題,mg,N,T1,2如圖所示，質量為4 kg的小球用細繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，繩與豎直方向夾角為37.已知g10 m/s2，求： (1)當汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球對車后壁的壓力 (2)當汽車以

16、a10 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球對車后壁的壓力,解析,設車后壁彈力為0時(臨界條件)的加速度為a0,動力學中的臨界問題,mg,N,T1,所以小球飛起來，N0,2如圖所示，質量為4 kg的小球用細繩拴著吊在行駛的汽車后壁上，繩與豎直方向夾角為37.已知g10 m/s2，求： (1)當汽車以a2 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球對車后壁的壓力 (2)當汽車以a10 m/s2向右勻減速行駛時，細線對小球的拉力和小球對車后壁的壓力,解析,設此時繩與豎直方向的夾角為，,動力學中的臨界問題,mg,T2 ,所以小球飛起來，N0,F,3.冬奧會四金得主王濛于2014年1

17、月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽她領銜的中國女隊在混合3 000米接力比賽中表現搶眼如圖所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L0.8 m、傾角37的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面人從A點由靜止下滑，經過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下人與接觸面間的動摩擦因數均為0.25，不計空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間； (2)人在離C點多遠處停下？,mg,N,f,沿斜坡方向,mgsin fma,fN,垂直于斜坡方向,Nmgcos 0,多過程問題,mg,N,f,勻變速運動規(guī)律,聯(lián)立以上各式得

18、,agsin gcos 4 m/s2,t2 s,3.冬奧會四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽她領銜的中國女隊在混合3 000米接力比賽中表現搶眼如圖所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L0.8 m、傾角37的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面人從A點由靜止下滑，經過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下人與接觸面間的動摩擦因數均為0.25，不計空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間； (2)人在離C點多遠處停下？,多過程問題,3.冬奧會四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽她領銜的中國女隊在混合3 000米接力比賽中表現搶眼如圖所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L0.8 m、傾角37的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面人從A點由靜止下滑，經過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下人與接觸面間的動摩擦因數均為0.25，不計空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間； (2)人在離C點多遠處停下？,mg,N,f,mgma,由牛頓第二定律得,聯(lián)系v,下滑過程：,v2