用牛顿运动定律解决问题（一）(共20张PPT)

课件20张PPT。第六节 用牛顿运动定律解决问题(一)1、知道动力学的两类基本问题，掌握求解这两类基本问题的思路和基本方法。
2、进一步认识力的概念，掌握分析受力情况的一般方法，画出研究对象的受力图。
3、会利用正交分解法在相互垂直的两个方向上分别应用牛顿定律求解动力学问题。
4、掌握用数学工具表达、解决物理问题的能力。引导：我国科技工作者能准确地预测火箭的升空、变轨，列车的再一次大提速节约了很多宝贵的时间，“缩短”了城市间的距离，这一切都得益于人们对力和运动的研究。我们现在还不能研究如此复杂的课题，就让我们从类似较为简单的问题入手，看一下这类问
题的研究方法。一、用牛顿运动定律解答的两类问题：
1、已知物体的受力情况，求解物体的运动情况；
2、已知物体的运动情况，求解物体的受力情况。
二、解决两类问题的基本思路：物体的受力分析牛顿第二定律
F合=ma物体的加速度a运动学公式物体的运动情况第一类第二类第六节 用牛顿运动定律解决问题(一)加速度是联系力和运动的桥梁
受力分析的方法：隔离法
匀变速直线运动的规律：V =V 0+ a tV 2 – V 02 = 2a X第六节 用牛顿运动定律解决问题(一)三、牛顿运动定律的应用
1、已知物体的受力情况，求解物体的运动情况。
例1：一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，
在6.4N 的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，
物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N。求物体
4s末的速度和4s内发生的位移。
思考：
1、本题属于哪一类动力学问题？
2、物体受到哪些力的作用，这些力的关系如何？
3、物体的运动性质如何？解：对物体受力分析，
由根据牛顿第二定律：F合= ma，得：
F合=F-Ff= ma
a = = m/s2=1.1 m/s2
由：vt=at,得：
4s末的速度vt=1.1×4 m/s=4.4 m/s
由:x= at2,得：
4s内的位移x= ×1.1×42 m=8.8 m第一类问题的解题方法：
1、确定研究对象
2、对研究对象进行受力分析和运动情况分析，并画出力的示意图和运动过程草图；标出已知量和待求量。
3、选定正方向，求F合，利用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度a。
4、利用运动学公式求出物体的运动情况
（X、v0、v、t)［巩固训练1］
为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保
持必要的距离。已知某高速公路的最高限
速v=108 km/h，假设前方的车辆突然停止，
后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，
到汽车开始减速所经历的时间（即反应时
间）Δt=0.50 s,刹车时汽车受到的阻力的大小Ff为汽车重力的0.40倍，该高速公路上汽车间的距离X至少应为多少？取重力加速度g=10 m/s2。解：由X=vt得：X1=vt=30×0.5 m=15 m
由牛顿第二定律：F合=ma
取初速方向为正方向，
得：a= = m/s2 = -0.4g m/s2
= -4 m/s2
由公式：vt2-v02=2aX,得：
X2 = = m=112.5 m
X = X1+ X2 = (15+112.5) m =127.5 m［巩固训练2］
如图所示,质量为4 kg的物体静止于水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,物体受到大小为20 Ｎ,与水平方向成３０°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动,求物体的4秒末的速度是多大?［巩固训练3］
一木箱质量为m=2kg，与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2，现用斜向右下方与水平方向成θ=30。角的力F=10N推木箱，求经过3秒时木箱的速度。2、已知物体的运动情况，求解物体的受
力情况。
例2、一个滑雪的人，质量m=75kg，以
v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地滑下，
山坡的倾角θ=300，在t=5s的时间内滑
下的路程X=60m。求滑雪人受到的阻力
（包括滑动摩擦和空气阻力）。解:由运动学公式:X= v0t + at2 得:
a=2(X-v0t)/t2 = m/s2
=4 m/s2
根据牛顿第二定律:F合= ma,结合物体的受力情况:
Ff=mgsinθ-ma
=75×9.8×sin30°N-75×4 N
=675 N2、已知物体的运动情况，求解物体的受力
情况。
第二类问题的解题方法：
1、对物体进行受力分析和运动情况分析，
并画出力的示意图和运动过程草图；标出
已知量和待求量；
2、选定正方向，根据物体的运动情况对物体运用运动学公式，求出加速度a；
3、根据牛顿第二定律F合=ma求出 F合；
4、结合物体的受力分析，求出所求受力情况。［巩固练习］
质量为0.5 kg的物体在与水平面成30°角
的拉力F作用下，沿水平桌面向右做直线运
动，经过0.5 m的距离,速度由0.6 m/s变为
0.4 m/s,已知物体与桌面间的动摩擦因数
μ=0.1,求作用力F的大小。解：确定物体为研究对象, 作出受力分析示意图:
由运动学公式vt2-v02=2as可求出加速度即
a= m/s2 = -0.2 m/s2
其中负号表示与速度方向相反,即方向向左。
根据牛顿第二定律F合=ma
利用正交分解法,仍以向右为x正方向,可得出:
Fy=FN+Fsin30°-mg=0
Fx=Fcos30°-μFN=ma
两式联立消去FNFcos30°-μ(mg-Fsin30°)=ma
F= N=0.43 N三、小结：
本节课我们主要学习了用加速度作为
桥梁求解常见的两类动力学问题，以
及处理斜面问题的一般方法：建立直
角坐标系进行力的分解，求解有关物
理量，这种方法也叫正交分解法。
思考题：
自由下落的小球下落一段时间后，与在它
正下方的弹簧接触，从它接触弹簧开始，
到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、
加速度、合外力的变化情况是怎样的？第六节 用牛顿运动定律解决问题(一)一、用牛顿运动定律解答的两类问题：
1、已知物体的受力情况，求解物体的运动情况：
2、已知物体的运动情况，求解物体的受力情况。
二、解决这两类问题的思路是可逆的，可简单表
示为：第六节 用牛顿运动定律解决问题(一)课堂练习：
1、质量m=10 kg的物体，在F=40 N的水平向左
的力的作用下，沿水平面从静止开始运动.物体
运动中受到的滑动摩擦力F′=30 N.在开始运动
后的第5 s末撤消水平力F.求物体从开始运动到
最后停止，总共通过的路程。?
2、质量是2.75 t的载重汽车,在2900 N的牵引力
作用下,由静止开上一个山坡,沿山坡每前进1 m,
升高0.05 m,汽车前进100 m时,速度达到36 km/h,求汽车在前进中所受的摩擦力。(g=10 m/s2)?