高中：用牛頓定律解決問題

1、l l、科技工作者能準(zhǔn)確地預(yù)測火箭的變軌，、科技工作者能準(zhǔn)確地預(yù)測火箭的變軌，衛(wèi)星的著落點，他們靠的是什么？衛(wèi)星的著落點，他們靠的是什么？2 2、利用我們已有的知識是否也能研究類、利用我們已有的知識是否也能研究類似的較為簡單的問題？似的較為簡單的問題？牛頓第二定律（牛頓第二定律（F F合合=m a=m a）反映了力和運(yùn)動的關(guān)系反映了力和運(yùn)動的關(guān)系運(yùn)動學(xué)公式運(yùn)動學(xué)公式位移公式位移公式 ：x= vx= vo ot + att + at2 2 導(dǎo)出公式導(dǎo)出公式 ：v vt t 2 2 v vo o 2 2 = 2ax = 2ax12例例1.一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)

2、量是2kg2kg，在，在6.4N6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動，物體與水的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動，物體與水平地面間的滑動摩擦力為平地面間的滑動摩擦力為4.2N4.2N。求物體。求物體5s5s末的速度和末的速度和5s5s內(nèi)發(fā)生的位移。內(nèi)發(fā)生的位移。問題：問題：1.1.物體做什么運(yùn)動？要物體做什么運(yùn)動？要求末速度和位移，還求末速度和位移，還差什么量？差什么量？4.4.物體所受的合力如何？物體所受的合力如何？3.3.物體的受力情況如何？物體的受力情況如何？2.2.如何求加速度？如何求加速度？解：解：物體受力如圖物體受力如圖由由牛頓第二定律牛頓第二定律：F FF Ff f= m= m

3、a a a a= = 26.4 4.21.1 /2fF Fm sm-=smatvvt/5 . 551 . 100mattvs8 .1351 . 121212204s4s末的速度末的速度4s4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移5.5.本題的解題思路如何？本題的解題思路如何？先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，先受力分析求出合力，再用牛頓第二定律求出加速度，最后用運(yùn)動學(xué)公式求解。最后用運(yùn)動學(xué)公式求解。FfFGFN練習(xí)：練習(xí)：一木箱質(zhì)量為一木箱質(zhì)量為=10Kg=10Kg，與水，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為平地面間的動摩擦因數(shù)為=0.2=0.2，現(xiàn)用斜向右下方現(xiàn)用斜向右下方=100N=100N的力推木的力推

4、木箱，使木箱在水平面上做勻加速運(yùn)箱，使木箱在水平面上做勻加速運(yùn)動。動。與水平方向成與水平方向成=3737O O角，求角，求經(jīng)過經(jīng)過=5=5秒時木箱的速度。秒時木箱的速度。 F Fm=370例例2 2. .有質(zhì)量為有質(zhì)量為m=2kgm=2kg小物塊放在固定小物塊放在固定斜面上，接觸面光滑，斜面長斜面上，接觸面光滑，斜面長27m27m，由靜止釋放，求滑由靜止釋放，求滑塊滑到斜面底端塊滑到斜面底端時所用時間及速度為多大時所用時間及速度為多大? ?變式：若斜面的動變式：若斜面的動摩擦因數(shù)為摩擦因數(shù)為0.50.5一個滑雪的人，質(zhì)量一個滑雪的人，質(zhì)量m m75kg75kg，以，以v v0 02m/s2m/

5、s的初的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角3030，在在t t5s5s的時間內(nèi)滑下的路程的時間內(nèi)滑下的路程x x60m60m，求滑雪人受到的阻力，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）。（包括摩擦和空氣阻力）。解：解： F F2 2F F1 1F F阻阻F FN N F F1 1= mg= mgsinsin 根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律:F:F1 1F F阻阻m am a 由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1mama = = mgmgsinsin- -t

6、 t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）已知運(yùn)動情況求已知運(yùn)動情況求受力情況受力情況F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上滑雪的人滑雪時受力如圖，將滑雪的人滑雪時受力如圖，將G G分解得：分解得：代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： F F阻阻67.5N67.5N本題屬于那類力學(xué)問題？人共本題屬于那類力學(xué)問題？人共受幾個力的作用？各力方向如受幾個力的作用？各力方向如何？它們之中哪個力是待求量？何？它們之中哪個力是待求量？哪個力實際上是己知的？待求哪個力實際上是己知的？待求力是誰？物體所受的合力沿什力是誰？物體所受的合力沿什么方向？么方向？解：解：滑雪的人滑雪時受力如圖，滑雪的人滑雪時受

7、力如圖，將將G G分解得：分解得： F F2 2F F1 1F F阻阻F FN NF F1 1= = mgmgsinsin F F1 1F F阻阻m am a 由由x xv v0 0 t t at at2 2 得得a a t t2 22 2（x x v v0 0t t）由由得得F F阻阻F F1 1m am a = = mgsinsin t t2 22 2 m m（x x v v0 0t t）F F阻阻 方向沿斜面向上方向沿斜面向上代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得： F F阻阻67.5N67.5N上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板上題中如果忽略空氣阻力作用，求滑雪板與雪面間動摩擦因數(shù)多大與雪面間動

8、摩擦因數(shù)多大? ?如果坡長只有如果坡長只有60m60m，下端是水平雪面，滑雪，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？者在水平面上還能滑多遠(yuǎn)？如果下坡后立即滑上一個如果下坡后立即滑上一個30300 0的斜坡的斜坡 。請問。請問滑雪者最高能上升多高？滑雪者最高能上升多高？更上一層更上一層：約約=0.1=0.1242m242m41m41m解題思路：解題思路：力的合成力的合成與分解與分解F F合合= m a= m a運(yùn)動學(xué)運(yùn)動學(xué)公式公式受力情況受力情況合力合力F F合合a a運(yùn)動情況運(yùn)動情況例題例題3 3: :光滑的水平面上有質(zhì)量分別為光滑的水平面上有質(zhì)量分別為m m1 1、m m2 2的兩物體

9、的兩物體 靜靜止靠在一起止靠在一起( (如圖如圖) ,) ,現(xiàn)對現(xiàn)對m m1 1施加一個大小為施加一個大小為 F F 方向向方向向右的推力作用。求此時物體右的推力作用。求此時物體m m2 2受到物體受到物體 m m1 1的作用力的作用力F F1 1m1m2Fm1FF1m2F1FN1 解法一解法一 ： 分別以分別以m m1 1、m m2 2為隔離體作受力分析為隔離體作受力分析FN2m1gm2g對對m m1 1有有 ：F FF F1 1 = m = m 1 1a a （1 1）對對m m2 2有有: F: F1 1 = m = m2 2 a a （2 2）聯(lián)立（聯(lián)立（1 1）、（）、（2 2）可得

10、）可得212mmFmF1 =m1m2Fm2F1FN2 解法二解法二 ：對對m m1 1、m m2 2視為整體作受力分析視為整體作受力分析m2g有有 ：F = F = （m m 1 1+ m+ m2 2）a a （1 1）對對m m2 2作受力分析作受力分析聯(lián)立（聯(lián)立（1 1）、（）、（2 2）可得）可得212mmFmF1 =FN（m1 + m2）gF有有 ：F F1 1 = m = m2 2 a a （2 2）例題例題3 3: :光滑的水平面上有質(zhì)量分別為光滑的水平面上有質(zhì)量分別為m m1 1、m m2 2的兩物體的兩物體 靜靜止靠在一起止靠在一起( (如圖如圖) ,) ,現(xiàn)對現(xiàn)對m m1 1

11、施加一個大小為施加一個大小為 F F 方向向方向向右的推力作用。求此時物體右的推力作用。求此時物體m m2 2受到物體受到物體 m m1 1的作用力的作用力F F1 1在動力學(xué)中連結(jié)體問題的處理方法：在動力學(xué)中連結(jié)體問題的處理方法：連結(jié)體：連結(jié)體：兩個兩個( (或兩個以上或兩個以上) )物體相互連物體相互連結(jié)參與運(yùn)動的系統(tǒng)。結(jié)參與運(yùn)動的系統(tǒng)。整體法與隔離法交叉使用整體法與隔離法交叉使用：若連接體內(nèi)：若連接體內(nèi)各各物體具有相同的加速度物體具有相同的加速度時，應(yīng)先把連接體時，應(yīng)先把連接體當(dāng)成一個整體列式。如還要求連接體內(nèi)物當(dāng)成一個整體列式。如還要求連接體內(nèi)物體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對單體相互作用的內(nèi)力，則把物體隔離，對單個物體根據(jù)牛頓定律列式。個物體根據(jù)牛頓定律列式。 求求m m1 1對對m m2 2的作用力大小。的作用