高中物理：4.5《牛頓第二定律的應(yīng)用》課件1（粵教必修1）

1、2021/8/11 星期三1牛頓第二定律的應(yīng)用2021/8/11 星期三2一、動力學(xué)問題的分類1、第一類：已知受力情況求運動情況即先由物體的受力情況求出合力，利用牛頓第 二 定律求出物體的加速度，再根據(jù)物體的初始條件利用運動學(xué)公式求出物體的運動情況-即任一時刻的位置、速度等2、第二類：已知運動情況求受力情況即先根據(jù)物體的運動情況，利用運動學(xué)公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律推斷或者求出物體的受力情況 但不管哪一類問題，確定物體的加速度是解題的關(guān)鍵2021/8/11 星期三3二、應(yīng)用牛頓第二定律解題規(guī)律分析 題目類型及流程如下： F合=maa1、Vt=V0+at3、Vt2-V02=2as1、

2、由左向右是已知力求運動狀態(tài)，可將V 、a、s、t中任何一個物理量作為未知量求解2、由右向左是已知運動求受力情況，可將未知力F、m中任何一個物理量作為未知量求解2021/8/11 星期三4例題1：一個靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力是4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。解：對物體進行受力分析畫圖如右由圖知：F合=F-f=ma a= 4s末的速度4s內(nèi)的位移Ff2021/8/11 星期三5三.應(yīng)用牛頓運動定律解題步驟：1、明確研究對象和研究過程； 2、分析受力情況、畫出受力示意圖； 3、分析運動情況、畫出運

3、動過程示意圖； 4、應(yīng)用F合=ma及運動學(xué)公式列方程解題。2021/8/11 星期三6例題：2一靜止木箱質(zhì)量為m，與水平地面間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成角的力F推木箱，求經(jīng)過t秒時木箱的速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma豎直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐標系XYX方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=at2021/8/11 星期三7練習(xí)1、如圖，一質(zhì)量為m=5Kg的物體沿水平地面

4、向左運動，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為u=0.4，當物體向左的水平速度為v1=10m/s時，開始受到一個水平向右的拉力F=30N的作用。取g=10m/s2 ， 問（1）經(jīng)過多長時間物體的速度變?yōu)?m/s，向右運動？ （2）這段時間內(nèi)物體通過的位移是多大？分析：物體水平向左運動時，水平方向上受向右的滑動摩擦力和水平向右的拉力F而做勻減速直線運動，直到速度為0,由于水平向右 的拉力Fumg=20N，物體再由靜止開始向右勻加速,直到速度達到題目中的要求為止。2021/8/11 星期三8解：在物體向左運動過程中，設(shè)其加速度為a1 則由牛頓第二定律a1 =（F+umg)/m=（30+0.4510)/5=1

5、0m/s2 設(shè)物體向左運動速度減為0的時間為t1 則t1 = v1 / a1 =10/10s=1s物體向左運動的位移為s1 s1 =v1t1 + a1t12 /2=101+（1/2)（-10)12 m=5 m 方向向左設(shè)物體向右的加速度為a2 則a2 =（F-umg)/m=（30-0.4510）/5=2m/s2 設(shè)物體向右速度達到v2 =8m/s時，時間為t2 t2 = v2 /a2 =4s發(fā)生的位移為s2 =a2 t22 /2 =(1/2)242 m=16m 方向向右所以物體速度由向左10m/s變?yōu)橄蛴?m/s，所用時間為t=t1 + t2 =1s+4s=5s在這5內(nèi)的位移是s= s1 -s

6、2 =16m-5m=11m 方向向右2021/8/11 星期三9例、一個滑雪的人，質(zhì)量m=75kg，以V0=2m/s的初速度沿山坡勻加速地滑下，山坡的傾角=300，在t=5s的時間內(nèi)滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力(包括滑動摩擦力和空氣阻力)。思路：已知運動情況求受力。應(yīng)先求出加速度a，再利用牛頓第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。解：第一步求a因為V0=2m/s，s=60m，t=5s據(jù)公式求得a = 4m/s2第二步求F合阻力要對人進行受力分析畫受力圖，如下GfN因為是勻加速滑下，所以加速度向下，速度向下XYGYGX2021/8/11 星期三10練習(xí)2、質(zhì)量為5Kg的物體在與水平面

7、成370角斜向右上方的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直線運動，經(jīng)過5m的距離，速度由4m/s變?yōu)?m/s，已知物體跟桌面間的動摩擦因數(shù)u=0.1，求作用力F的大小.(g=10m/s2 sin370=3/5 cos370 =4/5 )分析：此題的物理情景是物體在拉力F的作用下做勻加速直線運動，運動5m的路程，速度由4m/s增加到6m/s，是一個已知物體的運動狀態(tài)，求物體受力的問題。2021/8/11 星期三11解題步驟：1確定研究對象，分析物體運動狀態(tài)此題的研究對象為物塊，運動狀態(tài)為勻加速直線運動2由運動學(xué)公式求出物體的加速度由 v2t- v20 =2as 得a=(v2t- v20 )/2s=

8、(62 -42 )/(25)=2m/s2 3由牛頓第二定律求物體所受的合外力 F合 =ma=52N=10N4分析物體受力情況，建立直角坐標系，由力的合 成與分解求出F X方向 Fcos 370 -f=ma= F合 Y方向 N+Fsin 370 -mg=0 又 f=uN 聯(lián)立三式可得F=17.6N2021/8/11 星期三12練習(xí)3.質(zhì)量為m4 kg的小物塊在一個平行于斜面的拉力F40N的作用下，從靜止開始沿斜面向上滑動，如圖8所示。已知斜面的傾角37，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)0.2，斜面足夠長，力F作用5s后立即撤去，求：（1）前5 s內(nèi)物塊的位移大小及物塊在5 s末的速率； （2）撤去外力F

9、后4 s末物塊的速度。解 (1)分析受力情況畫受力圖GNfX建立直角坐標系YGYGX2021/8/11 星期三13 解： (2)5s末撤去F，物塊由于慣性仍向上滑行一定距離和一段時間。其受力如下：GNfVa建立直角坐標系XYGYGX請計算物塊向上滑行的時間。（時間不足4S）則4S末，物塊已經(jīng)向下滑了。2021/8/11 星期三14 GNfVaYGYGXX物塊向下滑時，a的大小改變。VV0at(時間t應(yīng)該是4s減去物塊上滑的時間注意：建立直角坐系的關(guān)鍵：X軸與加速度a同向。 但不必 建立時也不用建立。2021/8/11 星期三15 應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為兩類：一類是已知物體受力情況求解物體的運動情況;另一類是已知物體的運動情況求解物體的受力情況但無論是哪一類習(xí)題，它們的解題關(guān)鍵都是求加速度，它們的解題方法都遵循基本規(guī)律 應(yīng)用牛頓定律解題 的步驟為: 1、認真分析題意，建立物理圖景。明確已知量和所求量2、選取研究對象，所選取的對象可以是一個物體，也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)（有關(guān)這一點我們以后再講解）3、對研究對象