高中物理四章運(yùn)動(dòng)定律節(jié)用解決問(wèn)題一課件新人教版必修

6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題(一)1．知道動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題：從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況和從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況．2．理解加速度是解決兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的橋梁．3．掌握解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思路和方法，會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決有關(guān)問(wèn)題．一、由受力確定運(yùn)動(dòng)情況如果已知物體的受力情況，可以由________________求出物體的________________，再通過(guò)________________確定物體的運(yùn)動(dòng)情況二、由運(yùn)動(dòng)情況確定受力如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)________________求出物體的________________，再根據(jù)________________就可以確定物體所受的力．牛頓第二定律加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度牛頓第二定律一、由物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況1．基本思路已知物體的受力情況，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以確定物體的運(yùn)動(dòng)情況．2．對(duì)物體進(jìn)行受力分析的依據(jù)(1)每分析一個(gè)力，都應(yīng)能找出該力的施力物體，以防止多分析出沒(méi)有施力物體的并不存在的力．不要把物體慣性的表現(xiàn)誤認(rèn)為物體在運(yùn)動(dòng)方向上受到一種力的作用．(2)不要把某個(gè)力和它的分力同時(shí)作為物體所受的力，也不要把某幾個(gè)力與它們的合力同時(shí)作為物體受到的力，應(yīng)只保留物體實(shí)際受到的力．(3)要養(yǎng)成先畫(huà)非接觸力(如重力)再畫(huà)接觸力(如彈力、摩擦力)的順序分析物體受力的習(xí)慣．(4)畫(huà)受力示意圖時(shí)，只畫(huà)物體受的力，不要畫(huà)研究對(duì)象對(duì)其他物體施加的力．(5)有時(shí)要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行受力分析．(6)從牛頓第三定律出發(fā)，依據(jù)力的相互性，轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，分析物體受力，可以化難為易，即需研究“甲對(duì)乙的力”，可先研究“乙對(duì)甲的力”．1．如右圖所示，一質(zhì)量m=2kg的木塊靜止于水平地面上．現(xiàn)對(duì)物體施加一大小為10N的水平方向拉力．(g取10N/kg)(1)若地面光滑，求物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(2)若物體與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，求物體的加速度大小和經(jīng)過(guò)2s物體的位移大?。窘馕觥?/p>

(1)對(duì)木塊受力分析如右圖所示，據(jù)牛頓第二定律，有a==5m/s2(2)對(duì)木塊受力分析如右圖所示，根據(jù)牛頓第二定律，有F-Ff=ma，又Ff=μFN=μmg=2N所以，a==4m/s2經(jīng)過(guò)2s物體的位移x=at2=8m.【答案】

(1)5m/s2

(2)4m/s2

8m二、由物體的運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況1．基本思路是解決第一類問(wèn)題的逆過(guò)程，一般是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進(jìn)而可以求出物體所受的其他力．2．常用的與加速度有關(guān)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式3．無(wú)論是哪種情況，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是對(duì)物體正確地受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，要善于畫(huà)圖分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)過(guò)程．不論哪類問(wèn)題，都要抓住加速度始終是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁這一樞紐，通過(guò)加速度把運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)系起來(lái)，解題思路可表示為：2.質(zhì)量為0.2kg的物體從36m高處由靜止下落，落地時(shí)速度為24m/s，則物體在下落過(guò)程中所受的平均阻力是多少？(g取10m/s2)【解析】

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2-v02=2ax得加速度a==m/s2=8m/s2物體受力分析如圖所示由牛頓第二定律得F合=ma=0.2×8N=1.6N而F合=mg-F阻則物體在下落過(guò)程中所受的平均阻力F阻=mg-F合=0.2×10N-1.6N=0.4N.【答案】

0.4N質(zhì)量為m＝2kg的物體，受到與水平方向成θ＝37°角的拉力F的作用，由靜止開(kāi)始沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，物體與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，拉力F＝20N．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)2s后，撤去拉力F，當(dāng)撤去外力后，物體又運(yùn)動(dòng)了一段后停下來(lái)，問(wèn)物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)了多遠(yuǎn)的距離？物體一共運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間？(g取10m/s2，sin37°＝0.6)【解析】

物體受力F作用時(shí)，受力分析如圖甲所示，可列方程解得a1＝7.6m/s2由v＝a1t1，所以v＝15.2m/sF撤去后，受力分析如圖乙所示，可得：【答案】

130.72m

17.2s這類問(wèn)題的解題步驟：(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出物體的受力圖．要注意畫(huà)出物體所受到的所有力，不能漏力或添力，分析受力的順序一般是先重力，再?gòu)椓?，最后是摩擦力?2)根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合外力(包括大小和方向)．(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度．(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)量——任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等．其流程圖為受力分析―→合力F合a運(yùn)動(dòng)情況(v、s、t)1－1：(2009年全國(guó)卷Ⅱ)以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物塊．假定物塊所受的空阻阻力f大小不變．已知重力加速度為g，則物塊上升的最大高度和返回到原拋出點(diǎn)的速率分別為(

)【答案】

A質(zhì)量為100t的機(jī)車從停車場(chǎng)出發(fā)，經(jīng)225m后，速度達(dá)到54km/h，此時(shí)，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓機(jī)車進(jìn)站，機(jī)車又行駛了125m才停在站上．設(shè)所受阻力不變，求機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受到的牽引力．【思路點(diǎn)撥】

機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前在牽引力和阻力的共同作用下向前加速；關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，機(jī)車只在阻力作用下做減速運(yùn)動(dòng)．因加速階段的初、末速度及位移均已知，故可由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速階段的加速度，由牛頓第二定律可求出合力；在減速階段初、末速度及位移已知，同理可以求出加速度，由牛頓第二定律可求出阻力，則由兩階段的阻力不變可求出牽引力．【答案】

1.4×105N這類問(wèn)題的解題步驟：(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫(huà)出受力圖．(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度．(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力．(4)根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力．其流程圖為：運(yùn)動(dòng)情況(x、v、t)a合力F合―→受力分析(求所需的力)一輛質(zhì)量為1.0×103kg的小汽車正以10m/s的速度行駛，現(xiàn)在讓它在12.5m的距離內(nèi)勻減速停下來(lái)，求所需的阻力．【解析】

研究對(duì)象汽車m＝1.0×103kg.運(yùn)動(dòng)情況，勻減速運(yùn)動(dòng)至停止v＝0，x＝12.5m.初始條件v0＝10m/s，求阻力F阻．對(duì)汽車受力分析如圖所示．1．整體法、隔離法求解連接體問(wèn)題(1)連接體：多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體組成的物體組(或物體系)．如幾個(gè)物體疊放在一起，或并排擠放在一起，或用繩子、細(xì)桿連在一起．(2)隔離法與整體法①隔離法：在解決連接體問(wèn)題時(shí)，從研究的方便性出發(fā)，將物體系統(tǒng)中的某一部分隔離出來(lái)，單獨(dú)分析研究的方法．②整體法：在解決連接體問(wèn)題時(shí)，將整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)整體分析研究的方法．如右圖所示，質(zhì)量為m的物塊放在傾角為θ的斜面上，斜面體的質(zhì)量為M，斜面與物塊無(wú)摩擦，地面光滑．現(xiàn)對(duì)斜面施一個(gè)水平推力F，要使物體相對(duì)斜面靜止，力F應(yīng)為多大？【解析】?jī)晌矬w無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，說(shuō)明兩物體加速度相同，方向水平．對(duì)于物塊m，受兩個(gè)力作用，其合力水平向左．先選取物塊m為研究對(duì)象，求出它的加速度，它的加速度就是整體加速度，再根據(jù)F=(m+M)a，求出推力F.選擇物塊為研究對(duì)象，受兩個(gè)力，重力mg、支持力FN，且二力合力方向水平．如右圖所示，由圖可得：ma=mgtanθ，a=g·tanθ.再選整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律F=(m+M)a=(m+M)gtanθ.【答案】

(m+M)gtanθ選取整體法與隔離法的原則(1)一般是先整體后隔離在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，應(yīng)先把連接體當(dāng)做一個(gè)整體，分析整體受力，利用牛頓第二定律求出加速度．若求連接體內(nèi)各物體間的相互作用，再把物體隔離，對(duì)該物體單獨(dú)受力分析，再利用牛頓第二定律對(duì)該物體列式求解．(2)求系統(tǒng)外力的問(wèn)題，有的直接選取整體法求解，有的則先隔離后整體．二、牛頓定律應(yīng)用的臨界、極值問(wèn)題在連接體問(wèn)題中，經(jīng)常遇到討論相互接觸的物體是否會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，相互接觸的物體是否會(huì)發(fā)生分離等，這類問(wèn)題往往具體表現(xiàn)為：兩物體剛要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，接觸面上必須出現(xiàn)最大靜摩擦力；當(dāng)兩物體剛要分離時(shí)，相互的壓力必為零，這就是問(wèn)題的臨界狀態(tài)．解這一類問(wèn)題的關(guān)鍵就是要找出諸如此類的臨界狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)此類狀態(tài)列方程求解．在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的問(wèn)題中，有數(shù)量不少的題目涉及到求有關(guān)物理量的極值．應(yīng)注意對(duì)題意進(jìn)行分析，看是否存在臨界狀態(tài)．一個(gè)彈簧秤放在水平地面上，Q為與輕彈簧上端連在一起的秤盤(pán)，P為一重物，已知P的質(zhì)量M=10.5kg