人教版物理必修1　第四章牛顿运动定律 第6节用牛顿运动定律解决问题（一） （共26张PPT）

(共26张PPT)
第6节 用牛顿运动定律解决问题（一）
第四章 牛顿运动定律
目标要求
1.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，再通过运动学公式确定物体的运动情况．
2．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物体所受的力．
3．加速度是联系运动学公式和牛顿第二定律的桥梁．
4．解决动力学两类问题的关键是对物体进行正确的受力分析及运动情况分析.

重点难点
重点
1.能根据受力情况会求运动情况．
2.能根据运动情况会求受力情况

难点
1.正确受力分析．
2.会分析不同的运动阶段，根据不同的运动性质选择公式

两类基本问题
1.根据受力情况确定运动情况
如果已知物体的受力情况，则可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据运动学规律就可以确定物体的运动情况。
2.根据运动情况确定受力情况
如果已知物体的运动情况，则可根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力.

判断正误
物体受恒定的水平拉力F作用，恰能沿水平面匀速运动，当撤去这个拉力后，物体将
1．匀速运动．(×)
2．立即停止运动．(×)
3．产生加速度，做匀减速运动．(√)




练习
1、用30N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20kg的物体，力F作用3s后消失，则第5s末物体的速度和加速度分别是(　　)
A．
B．
C．
D．
答案：C


判断正误
1．由运动情况能确定受力情况，说明运动决定受力．(×)
2．由运动情况确定受力情况，要先求出加速度．(√)
3．由物体加速度的方向可以判断物体所受合力的方向．(√)




练习
2、行车过程中，如果车距不够、刹车不及时，汽车将发生追尾，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70kg，汽车车速为90km/h，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5s，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)(　　)
A．450 N　　B．400 N　　C．350 N　　D．300 N

解析：
汽车的速度，
设汽车匀减速的加速度大小为a，则
，
对乘客应用牛顿第二定律，可得：
，所以C正确．
答案：C

例题：从受力确定运动情况
一辆汽车在高速公路上正以108 km/h的速度向前行驶，司机看到前方有紧急情况而刹车，已知刹车时汽车所受制动力为车重的0.5 倍.则汽车刹车时的加速度是多大？汽车刹车后行驶多远才能停下？汽车的刹车时间是多少？(取g＝10 m/s2)
答案：由可得
则汽车刹车距离为.
刹车时间为.

1、由受力情况确定运动情况的基本思路
分析物体的受力情况，求出物体所受的合外力，由牛顿第二定律求出物体的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况.流程图如下：

2、由受力情况确定运动情况的解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图.
(2)根据力的合成与分解，求合力(包括大小和方向).
(3)根据牛顿第二定律列方程，求加速度.
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量---任意时刻的位移和速度，以及运动时间等.

例题
(2019·潍坊市高一上学期期末)如图所示，木箱在100N的拉力作用下沿粗糙水平地面以5m/s的速度匀速前进，已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，拉力与水平地面的夹角为37°，重力加速度，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.经过一段时间后撤去拉力，求：
(1)木箱的质量；
(2)木箱匀减速运动的时间。

例题---解析
(1)木箱的质量；(2)木箱匀减速运动的时间
解析　对木箱受力分析，由平衡条件得



解得：
(2)木箱匀减速运动过程由牛顿第二定律和运动学公式得


解得：

从运动情况确定受力
1、由运动情况确定受力情况的基本思路
分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合外力；再分析物体的受力情况，求出物体受到的作用力.流程图如下：

已知物体运动情况
求得a
确定物体受力情况
从运动情况确定受力
2.由运动情况确定受力情况的解题步骤
(1)确定研究对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图.
(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度.
(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力.
(4)选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力.

例题--从运动情况确定受力　
一质量为的滑块在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上在无外力F的情况下以加速度匀加速下滑.如图3所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑块，使滑块由静止开始在0～2s内沿斜面运动的位移.求：(g取)
(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
(2)恒力F的大小。
例题--从运动情况确定受力　
(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
(2)恒力F的大小。
解析：(1)根据牛顿第二定律可得，
解得：
例题--从运动情况确定受力　
(2)恒力F的大小。
解析：使滑块沿斜面做匀加速直线运动，有加速度方向沿斜面向上和沿斜面向下两种可能.
由，得加速度大小.
当加速度方向沿斜面向上时，

代入数据得
当加速度方向沿斜面向下时，
代入数据得
练习
一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4s内通过8m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2s停止，已知汽车的质量，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
解析：汽车开始做匀加速直线运动，
解得

(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
解析：关闭发动机后汽车减速过程的加速度

由牛顿第二定律有
解得
(3)汽车牵引力的大小.
解析：设开始加速过程中汽车的加速度为a1

由牛顿第二定律有：
解得：


多过程问题分析
1.当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程.
联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系、时间关系等.
2.注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度.

例题
如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长、倾角的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面.人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下.人与接触面间的动摩擦因数均为，不计空气阻力.(取，求：
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；


解析:(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间
人在斜坡上下滑时，对人受力分析如图所示.
设人沿斜坡下滑的加速度为，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得：


垂直于斜坡方向有：

联立以上各式得：
由匀变速直线运动规律得
解得：
解析：(2)人在离C点多远处停下？
人在水平面上滑行时，水平方向只受到水平面的摩擦力作用.设在水平面上人减速运动的加速度大小为，
由牛顿第二定律得
设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得
人在斜坡上下滑的过程：
人在水平面上滑行时：
联立解得：