高中物理人教版必修1课件 第四章 牛顿运动定律4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)1 (共27张PPT)

(共27张PPT)
高中物理·必修1·人教版
第四章 牛顿运动定律
4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)
2
1
明确动力学的两类基本问题
掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法
一、牛顿第二定律的作用
二、动力学的两类基本问题

受力
牛顿第二定律
加速度
运动学规律求出未知量
物体的运动情况
运动学公式
加速度
牛顿第二定律
确定物体所受的力
一.从受力确定运动情况
　例1.如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8 N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取
10 m/s2.求：

(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；
解析
a＝1.3 m/s2，方向水平向右
mg
Ff
FN
F
由图象可得
　例1.如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8 N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取
10 m/s2.求：

(2)物体在拉力作用下5 s末的速度大小；
(3)物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小
解析
mg
Ff
FN
F
速度公式
位移公式
二.从运动情况确定受力
F=ma
解析
例2.民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来．若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m．要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(g取10 m/s2)，则：
(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？
由题意可知，
L＝5.0 m
h＝4.0 m
代入数据得a＝2.5 m/s2
乘客沿气囊下滑过程中
解析
例2.民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来．若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m．要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(g取10 m/s2)，则：
(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？
对乘客受力分析
沿x轴方向有
沿y轴方向有
质量为0.1 kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v-t图象如图所示．弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的 .设球受到的空气阻力大小恒为Ff,取g＝10m/s2，求：
(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小；
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.
解析
弹性球下落过程的加速度为
Ff
mg
根据牛顿第二定律
针对训练1
质量为0.1 kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v-t图象如图所示．弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的 .设球受到的空气阻力大小恒为Ff,取g＝10 m/s2,求(1)弹性球受到的空气阻力Ff的大小；
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.
解析
弹性球第一次反弹后的速度
Ff
mg
球上升过程的加速度
球第一次反弹的高度
针对训练1
三.多过程问题分析

a发生变化
注意
例3.质量为m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37°(sin 37°＝0.6)，经t1＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止．(g取10 m/s2)则：
(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．
(2)物体运动过程中最大速度是多少？
(3)物体运动的总位移是多少？
当力F作用时，物体做匀加速直线运动
撤去F时物体的速度达到最大值
撤去F后物体做匀减速直线运动
例3.质量为m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37°(sin 37°＝0.6)，经t1＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止．(g取10 m/s2)则：
(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．
(2)物体运动过程中最大速度是多少？
(3)物体运动的总位移是多少？
mg
FN1
Ff
Fsin θ＋FN1＝mg
Fcos θ－Ff＝ma1
Ff＝μFN1
v＝a1t1
x1＝25 m v＝5 m/s
竖直方向
水平方向
由匀变速运动规律得
例3.质量为m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37°(sin 37°＝0.6)，经t1＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止．(g取10 m/s2)则：
(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．
(2)物体运动过程中最大速度是多少？
(3)物体运动的总位移是多少？
(3)撤去F后
mg
FN2
Ff’
Ff′＝μmg＝ma2
2a2x2＝v2
x2＝2.5 m
物体运动的总位移
x＝x1＋x2＝27.5 m
由匀变速运动规律得
根据牛顿第二定律
冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛．她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼．如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝0.8 m、倾角θ＝37°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μ＝0.25，不计空气阻力．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
(2)人在离C点多远处停下？
mg
FN
Ff
沿斜坡方向
mgsin θ－Ff＝ma
Ff＝μFN
垂直于斜坡方向
FN－mgcos θ＝0
针对训练2
mg
FN
Ff
匀变速运动规律
联立以上各式得
a＝gsin θ－μgcos θ
＝4 m/s2
t＝2 s
冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛．她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼．如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝0.8 m、倾角θ＝37°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μ＝0.25，不计空气阻力．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
(2)人在离C点多远处停下？
针对训练2
冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛．她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼．如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝0.8 m、倾角θ＝37°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μ＝0.25，不计空气阻力．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
(2)人在离C点多远处停下？
针对训练2
mg
FN
Ff
μmg＝ma′
由牛顿第二定律得
联系v
下滑过程：
v2＝2aL
冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛．她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼．如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝0.8 m、倾角θ＝37°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μ＝0.25，不计空气阻力．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求：
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
(2)人在离C点多远处停下？
mg
FN
Ff
联系v
水平面上
0－v2＝－2a′x
x＝12.8 m
针对训练2
运动
对象
受力
明确研究对象
联立求解或定性讨论．
列牛顿第二定律方程
列运动学方程
解析
1 .一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角θ＝30°，如图所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数是0.04，求5 s内滑下来的路程和5 s末速度的大小(运动员一直在山坡上运动)．
从受力确定运动情况
以滑雪运动员为研究对象
mg
FN
Ff
根据牛顿第二定律
解析
1 .一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角θ＝30°，如图所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数是0.04，求5 s内滑下来的路程和5 s末速度的大小(运动员一直在山坡上运动)．
从受力确定运动情况
滑雪运动员为研究对象
mg
FN
Ff
≈58.2 m
v＝at＝10×(－0.04×)×5 m/s
≈23.3 m/s
5s末速度为
2．一物体沿斜面向上以
12 m/s的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v－t图象如图所示，求斜面的倾角θ以及物体与斜面间的动摩擦因数μ.(g取10 m/s2)
解析
从运动情况确定受力
上滑过程的加速度
下滑过程的加速度
3.一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，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；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小．
解析
多过程问题
匀加速直线运动
汽车减速过程的加速度
根据牛顿第二定律
3.一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，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；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小．
解析
多过程问题
开始加速过程中汽车的加速度为a1
根据牛顿第二定律
再见