高一物理用牛頓定律解決問題

高一物理用牛頓定律解決問題第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例1.一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量為2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動.物體與地面間的摩擦力為4.2N.求物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移.第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四解析:以該物體為研究對象,其受力情況如圖所示:m/s2=1.1m/s2由勻變速直線運動公式:v=v0+at=1.1×4m/s=4.4m/s=8.8mxyFFNGf建立如圖所示直角坐標(biāo)系,在x軸方向上F合=F-f=ma,得加速度:第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四變式1.一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量為2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右做勻加速直線運動,物體在4s內(nèi)發(fā)生的位移為8.8m.求物體與地面間的摩擦力及物體與地面間的動摩擦因數(shù).第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四解析:物體受力恒定,所以物體做初速為0的勻加速直線運動,由運動學(xué)公式得:=1.1m/s2根據(jù)牛頓第二定律:分析物體受力得合力為:所以得:=4.2N動摩擦因數(shù)為:=0.21FFNGf由f=μFN得:第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例1.一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量為2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動.物體與地面間的摩擦力為4.2N.求物體在4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移.變式1.一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量為2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右做勻加速直線運動,物體在4s內(nèi)發(fā)生的位移為8.8m.求物體與地面間的摩擦力及物體與地面間的動摩擦因數(shù).對比歸類:兩類問題第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四解析:以該物體為研究對象,其受力情況如圖所示:m/s2=1.1m/s2由勻變速直線運動公式:v=v0+at=1.1×4m/s=4.4m/s=8.8mxyFFNGf建立如圖所示直角坐標(biāo)系,在x軸方向上F合=F-f=ma,得加速度:第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四從受力確定運動學(xué)參量解題步驟：1.確定研究對象,并對該物體進行受力分析,畫出受力示意圖;2.根據(jù)力的合成與分解法,求出物體所受的合力;3.根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出加速度;4.結(jié)合給定的運動學(xué)參量,選擇運動學(xué)公式求未知量并加以討論.第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四從運動確定受力解題步驟：1.確定研究對象,結(jié)合給定的運動學(xué)參量,選擇運動學(xué)公式求加速度;2.對研究對象進行受力分析,畫出受力示意圖;3.根據(jù)力的合成與分解法,表示出物體所受的合力;4.根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出未知力.第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四變式2.一靜止在水平地面上的物體,質(zhì)量為2kg,在6N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動(物體與地面間的摩擦力為4N),4s末撤掉水平拉力.求撤掉水平拉力后4s內(nèi)物體發(fā)生的位移.答案:4m警示:注意“剎車”陷阱第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例2.一滑雪的人,質(zhì)量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下,山坡的傾角θ=300,在t=5s的時間內(nèi)滑下的路程x=60m,求滑雪人受到的阻力.(g=9.8m/s2)67.5N第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例3.在光滑的水平面上,一質(zhì)量為0.2kg的物體在1N的水平拉力作用下由靜止開始做勻加速直線運動,2s后將此力換為相反方向的1N的力,再過2s將力的方向再反過來……這樣力的大小不變,方向每過2s改變一次,求經(jīng)過30s物體的位移.v(m/s)t/s10246830150m……一題多解第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四小結(jié):加速度a-橋梁分類：1.已知受力，確定運動情況；2.已知運動情況，確定受力。受力分析運動參量第1類第2類先求a第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例4.如圖所示，物體從光滑斜面上的A點由靜止開始下滑，經(jīng)過B點后進入水平面（經(jīng)過B點前后速度大小不變）,最后停在C點。每隔0.2秒通過速度傳感器測得物體瞬時速度如下表，求：(1)斜面的傾角α；（2）物體與水平面間的動摩擦因數(shù)。(3)0.6s時的速度t(s)0.00.20.4…1.21.4…v(m/s)0.01.02.0…1.10.7…αABC第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四解析：（1）物體在光滑斜面做勻加速直線運動，由前三列數(shù)據(jù)得：m/s2=5m/s2在光滑斜面上運動時重力沿斜面分力產(chǎn)生加速度，所以a1=gsinα，得α=300（2）物體在水平面做勻減速直線運動，由后兩列數(shù)據(jù)得：m/s2由a2=μg得：第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四

例5.如圖所示，直升機沿水平方向勻速飛往水源取水滅火，懸掛著m=500kg空箱的懸索與豎直方向的夾角θ1=450.直升機取水后飛往火場,加速度沿水平方向,大小穩(wěn)定在a=1.5m/s2,懸索與豎直方向的夾角θ2=140.如果空氣阻力大小不變，且忽略懸索的質(zhì)量，試求水箱中水的質(zhì)量M.（g=10m/s2;sin140=0.242;cos140=0.970)θ1θ24500kg火場水源vv第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例6.固定光滑細桿與地面成一定傾角,在桿上套一個光滑小環(huán),小環(huán)在沿桿方向的推力作用下向上運動,推力F與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖所示,重力加速度g取10m/s2.求:(1)小環(huán)的質(zhì)量;(2)細桿與地面的夾角.Ft/so246t/sF/N5.55o642v(m/s)11kg;300第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四解析:由速度時間圖象得:物體在前2s的加速度a=0.5m/s2;2s后物體做勻速直線運動.分析小環(huán)受力，由牛頓第二定律得小環(huán)前2s有：Ｆ１－mgsingα＝ma2s后小環(huán)受力平衡：Ｆ２－mgsingα＝０把Ｆ１＝５.５Ｎ，Ｆ２＝５Ｎ帶入上兩式得：m=1kg,α=300第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例7.在傾角為β的長斜面上有一帶風(fēng)帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑,滑塊質(zhì)量為m,它與斜面間動摩擦因數(shù)為μ,帆受到的空氣阻力與滑塊下滑的速度大小成正比,即Ff=kv.(1)寫出滑塊下滑的加速度的表達式;(2)寫出滑塊下滑的最大速度的表達式;(3)若m=2kg,g=10m/s2,β=300,滑塊從靜止開始沿斜面下滑的速度圖線如圖,圖中直線是t=0時速度圖線的切線,由此求出μ和k的值.v(m/s)t/s1123234第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四解析:以滑塊為研究對象,其受力如圖所示:mgFNFff(1)建立垂直和平行于斜面的直角坐標(biāo)系，由牛頓第二定律得：mgsinβ-Ff-f=ma,把f=μFN=μmgcosβ,Ff=kv,

帶入上式得：a=gsinβ-μgcosβ-kv/m(2)分析上式得：隨速度增大滑塊的加速度減小，當(dāng)其加速度為零時，速度最大，所以最大速度為：vmax=mg(sinβ-μcosβ)/k第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(3)由速度時間圖象得:t=0時,v=0,加速度a=3m/s2；t=4s時,v=２m/s,加速度a=０，把v=0,a=3m/s2;v=２m/s,a=０分別帶入第一式聯(lián)立解得k=3;＝μ第21頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四8.光滑水平面上放置緊靠在一起的兩木塊A、B，質(zhì)量分別為2kg和8kg，推力FA作用在A上，拉力FB作用在B上，且FA=（8-2t）N，F(xiàn)B