4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）（共29张PPT）

(共29张PPT)
4.6用牛顿运动定律解决问题（一）
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。
合力为0
静止
匀速直线
上边的力=下边的力
左边的力=右边的力
P59马拉雪橇匀速前进
牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的的方向跟作用力的方向相同。
牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反 ,作用在同一直线上。
特点：等大、反向、共线、异物、同时、同性
特点：等大、反向、共线、共物、不同时、不同性
一对平衡力
一、从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量。
解题的一般步骤：
（1）确定研究对象（构建模型）
（2）对这个物体进行受力分析
（3）建立直角坐标系应用二力平衡或转化为四力平衡求合力F合
mg
顺序：
水平或竖直方向（F合=运动方向的力-反向的力）
建立坐标系：x、y轴：F合=正半轴-负半轴
（4）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。
速度公式 ：vt = vo+at
位移公式：x= v0t + at2/2
导出公式：vt 2－ v02 =2ax
（5）应用运动学公式
求未知
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面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体4s末的速度和4s内发生的位移。
1、确定研究对象，构建模型：
2、受力分析如图示：
mg
FN
f
F拉
3、物体所受的合力：
竖直方向：
物体在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。
合力为零，加速度为零。
F合=mg-FN=0
解：
水平方向：
F合=F拉－f；方向与拉力F方向相同
4、牛顿第二定律F合=ma
F拉－f=ma
6.4N－4.2N =2kg×a
a=1.1m/s2
代入数据得：
由于运动物体的合力=运动方向的力-反向的力
4s末的速度代入数据得：
4s内的位移代入数据得：
5、应用运动学公式
物体的运动情况中要求末速度和位移？
速度公式 ：vt = vo+at
=0+1.1m/s2×4s
=4.4m/s
位移公式：x= v0t + at2/2
二、从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律确定就可以确定物体所受的力。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。
和前面的在第四第五步，相反。
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滑下，山坡的倾角θ= 30o，在 t = 5s的时间内滑下的路程x = 60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。
1、确定研究对象，构建模型：
2、受力分析如图示：
解：
3、物体所受的合力：
建立坐标轴，y轴方向：
F合=正半轴-负半轴=FN-Gy=0
合力为零，加速度为零。
物体在Y方向没有发生位移，没有加速度，所以重力分力GY和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。
G
FN
F阻
Gy
Gx
X轴方向：
F合=正半轴-负半轴=Gx-F阻
人沿着X轴正向下滑，加速度不为零。
4、牛顿第二定律F合=ma
Gx-F阻=ma
而Gx＝mgsinθ，要求的是F阻，a是未知，所以要用运动学公式求a。
5、应用运动学公式，求a
已知初速度VO和时间t、位移x
位移公式：x= v0t + at2/2
由于运动物体的合力=运动方向的力-反向的力
已知初速度VO和时间t、位移x
5、应用运动学公式，求a
位移公式：x= v0t + at2/2
代入数据得：
Gx-F阻=ma
代入数据得：
可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系运动和力的桥梁。求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。
受力情况
合力F
a
运动情况
课后习题解答：
1、一个原来静止的物体，质量是2kg，受到两个大小都是50N且互成60°角的力的作用，此外没有其他的力。3s末这个物体的速度是多大?3s内物体发生的位移是多少?
1、确定研究对象，构建模型：
2、受力分析如图示：
解：
3、物体所受的合力：
建立坐标轴，y轴方向：
F合=正半轴-负半轴=F2y-F1y=0
合力为零，加速度为零。
物体在Y方向没有发生位移，没有加速度，所以F2y和F1y大小相等、方向相反，彼此平衡。
X轴方向：
F合=正半轴-负半轴=F1x+F2x
人沿着X轴正向移动，加速度不为零。
4、牛顿第二定律F合=ma
F1x+F2x=ma
F1x＝F1cos30
F2x＝F2cos30
F1cos30+F2cos30=ma
代入数据得：
由于运动物体的合力=运动方向的力-反向的力
3s末的速度代入数据得：
3s内的位移代入数据得：
5、应用运动学公式
物体的运动情况中要求末速度和位移？
速度公式 ：vt = vo+at
位移公式：x= v0t + at2/2
2、以15m/s的速度在水平路面行驶的无轨电车，在关闭电动机后，经过10s停了下来。电车的质量是4.0×103kg，求电车所受的阻力。
1、确定研究对象，构建模型：
2、受力分析如图示：
解：
3、物体所受的合力：
竖直方向：
物体在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。
合力为零，加速度为零。
F合=mg-FN=0
水平方向：
F合=－f；方向与拉力F方向相同
4、牛顿第二定律F合=ma
－f=ma
由于运动物体的合力=运动方向的力-反向的力
5、应用运动学公式，求a
已知初速度VO和时间t
速度公式 ：vt = vo+at
5、应用运动学公式，求a
已知初速度VO和时间t
速度公式 ：vt = vo+at
代入数据得：
－f=ma
把a=-1.5代入得：
3、民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地上。若机舱ロ下沿距地面3.2m，气囊所构成的斜面长度为6.5m，一个质量60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N，人滑至气囊底端时速度有多大。
G
FN
F阻
Gy
Gx
1、确定研究对象，构建模型：
2、受力分析如图示：
解：
3、物体所受的合力：
建立坐标轴，y轴方向：
F合=正半轴-负半轴=FN-Gy=0
合力为零，加速度为零。
物体在Y方向没有发生位移，没有加速度，所以重力分力GY和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。
X轴方向：
F合=正半轴-负半轴=Gx-F阻
人沿着X轴正向移动，加速度不为零。
4、牛顿第二定律F合=ma
Gx-F阻=ma
G1x＝mgsinθ
mgsinθ-F阻=ma
代入数据得：
由于运动物体的合力=运动方向的力-反向的力
速度位移公式：vt 2－ v02 =2ax
代入数据得：
4、在某城市的一条水平道路上，规定车辆行驶速度不得超过30km/h。在一次交通事故中，肇事车是一辆卡车，量得这辆卡车紧急刹车(车轮被抱死)时留下的刹车痕迹长为7.6m。经过测试得知这种轮胎与路面的动摩擦因数为0.7，请判断该车是否超速。
1、确定研究对象，构建模型：
2、受力分析如图示：
解：
3、物体所受的合力：
竖直方向：
物体在竖直方向没有发生位移，没有加速度，所以重力mg和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡。
合力为零，加速度为零。
F合=mg-FN=0
水平方向：
F合=－f；方向与拉力F方向相同
4、牛顿第二定律F合=ma
－f=ma
由于运动物体的合力=运动方向的力-反向的力
代入数据得：
5、应用运动学公式，求v
代入数据得：
速度位移公式：vt 2－ v02 =2ax
所以超速
一、从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量。
二、从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律确定就可以确定物体所受的力。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。
课堂小结
解题的一般步骤：
（1）确定研究对象（构建模型）
（2）对这个物体进行受力分析
（3）建立直角坐标系应用二力平衡或转化为四力平衡求合力F合
mg
顺序：
水平或竖直方向（F合=运动方向的力-反向的力）
建立坐标系：x、y轴：F合=正半轴-负半轴
（4）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。
速度公式 ：vt = vo+at
位移公式：x= v0t + at2/2
导出公式：vt 2－ v02 =2ax
（5）应用运动学公式
求未知