必修1_5. 牛顿运动定律的应用课件30张PPT

第3章第5节 牛顿运动定律的应用
高中物理必修一
牛顿运动定律知识回顾
牛顿运动定律
牛顿第一定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
当物体不受外力或合外力为零时总保持静止或匀速直线运动状态。
物体的加速度与合力成正比，与物体的质量成反比。
F合 = ma
两个物体间的作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上F=－F＇
匀娈速直线运动知识回顾
速度公式：
位移公式：
《牛顿运动定律》
力
物体的运动
牛顿运动定律确立了力和运动的关系
新课导入
受力分析
F合
F合=ma
a
运动情况
1、由左向右是已知力求运动状态，可将v、a、x、t中任何一个物理量作为未知量求解
2、由右向左是已知运动求受力情况，可将F、 a 、m中任何一个物理量作为未知量求解
F合=ma
新课导入
已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
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(运动学量)。
“从受力确定运动情况”的解题基本思路
一、从受力确定运动情况
“由受力情况求运动情况”解题步骤：
4.利用运动学公式确定物体的运动情况。
1.确定研究对象，并对物体进行受力分析，画出物体的受力图，弄清题目的物理情景。
2.求出合力
3.利用牛顿第二定律求出物体的加速度。
一、从受力确定运动情况
“由受力情况求运动情况”解题步骤：
物体运动情况
运动学公式
加速度 a
牛顿第二定律
物体受力情况
一、从受力确定运动情况
【例题1】质量为4kg的物体，以2m/s的速度在水平面上匀速前进，如图所示。若物体与水平面间的动摩擦因数是0.2，则水平拉力F1为多大？若F1突然变为F′= 6N，并持续作用2s，问：在这2s内，物体的位移是多大？
分析：
本题属于刚才所讲问题中的哪一类？
已知物体的受力情况，求解物体的运动情况。
v
F
m
G
N
F
f
一、从受力确定运动情况
【解析】
对木块，受力分析如图
建立如图所示坐标系
由牛顿第二定律得:
G
N
F1
f
x
y
x轴方向：
y轴方向：
1
2
又：
3
由1、2、3式代入数据得：
F1 = 8 N
一、从受力确定运动情况
G
N
F1′
f
x
y
当F1突然变成F1′后
x轴方向：
m/s2
式中 “ - ”号表示加速度方向与x轴正方向相反，表明物体在做匀减速运动。
物体做减速运动持续的时间为：
=4s >2s
= 3m
一、从受力确定运动情况
1. 物体的受力情况如何？
2. 物体所受的合力如何？
Fy =0； Fx = F－Ff ，方向与拉力 F 方向相同
3. 物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？
已知初速度 v0 和时间 t，要求末速度 vt 和位移 x，还差加速度a。
Ff
F
G
FN
【例题2】一个静止在水平面上的物体，质量是 2 kg，在 6.4 N 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 4.2 N。求物体 4 s 末的速度和 4 s 内发生的位移。
一、从受力确定运动情况
4. 如何求加速度？
借助于牛顿第二定律 F合 = ma，利用合力来求加速度。
5. 本题的解题思路如何？
先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度，最后用运动学公式求解。
Ff
F
G
FN
一、从受力确定运动情况
【解析】物体受力分析如图:
由牛顿第二定律：F－Ff = ma
4 s末的速度
4 s内的位移
Ff
F
G
FN
所以，物体的加速度
一、从受力确定运动情况
“从运动确定受力情况”的基本思路
已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况(知道三个运动学量)已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量(如动摩擦因数等)。
处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，根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)。
二、从运动情况确定受力
2.根据物体的运动情况对物体运用运动学公式求出加速度。
4.结合物体受力分析求出所要求的力。
1.对物体进行受力分析并建立题目中的物理情景
3.根据牛顿第二定律求出合力。
“由受力情况求运动情况”解题步骤：
二、从运动情况确定受力
“由受力情况求运动情况”解题步骤：
物体运动情况
运动学公式
加速度 a
牛顿第二定律
物体受力情况
二、从运动情况确定受力
【例题3】一个滑雪的人，质量 m＝75 kg，以v0＝ 2 m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ ＝30°，在 t ＝5 s的时间内滑下的路程 x＝60 m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。
θ
F2
F1
θ
mg
F阻
FN
本题属于那类力学问题？人共受几个力的作用？各力方向如何？它们之中哪个力是待求量？哪个力实际上是己知的？待求力是谁？物体所受的合力沿什么方向？
二、从运动情况确定受力
θ
F2
F1
θ
mg
F阻
FN
F1 = mgsin θ
根据牛顿第二定律: F1－F阻＝ma
【解析】由 x = v0t +at 2/2 得
a ＝
t2
2( x －v0t )
方向沿斜面向上
滑雪的人滑雪时受力如图，将 重力分解得：
代入数据可得： F阻＝67.5 N
得
F阻＝
t2
2m( x －v0t )
二、从运动情况确定受力
【例题4】如图所示，质量m=2kg的物体静止在光滑的水平地面上，现对物体施加与水平方向夹角θ＝370的斜向上的拉力F作用，使物体向右做匀加速直线运动。第5s末的速度为20m/s,求拉力F的大小。（g=10m/s2 sin37o=0.6,cos37o=0.8）
F
θ
二、从运动情况确定受力
θ
F
【解析】设向右为正方向，以物体为研究对象，物体受3个力，受力示意图如图所示
G
N
由
得：
水平方向有：
得：
二、从运动情况确定受力
受力情况
合力F合
a
运动情况
动力学的两类基本问题
一、从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
小结
牛顿第二定律公式（F=ma）和运动学公式（匀变速直线运动公式 v=v0+at, x=v0t+at2, v2－v02=2ax等）中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。
由物体的受力情况，利用牛顿第二定律可以求出加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，利用运动学公式可以求出加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。
加速度 a 是联系运动和力的桥梁
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。
小结
应用牛顿运动定律解题的一般步骤
1. 确定研究对象。
2. 分析研究对象的受力情况，必要时画受力的示意图。
3. 分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图。
4. 利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度。
5. 利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。
小结
1.一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为μ，现用斜向右下方与水平方向成α角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。
Ｆ
?
v
Ｆ
?
G
N
f
x
y
课堂练习
?
G
N
f
x
y
【解析】对木块，受力分析如图．建立如图所示坐标系．
由牛顿第二定律得：
x轴方向上
y轴方向上
又：
物体由静止开始匀加速运动，则有
vt=at =
F
课堂练习
????cos?????????=????????
?
滑动摩擦力f=μN
2.一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过了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．
课堂练习
课堂练习
课堂练习
谢 谢！
高中物理必修2