资源简介

(共37张PPT)
牛顿运动定律的应用
1、从受力情况确定运动情况
2、从运动情况确定受力情况
两类问题
受力情况
运动
情况
= m
F
a
如：F、G、
N、T 、
f、等
如：x、v、
a、 t
等
牛顿第二定律确定了运动和力的关系
F合=ma
a
1、Vt=V0+at
3、Vt2-V02=2ax
1、由左向右是已知力求运动状态，可将v、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、m中任何一个物理量作为未知量求解
2、
1．运动学规律
vt=v0+at
x=v0t+(1/2)at2
vt2-v02=2as
… …
2 ．力的基本规律
各种常见的力的基本性质
力的运算法则
运算的具体方法
相关知识复习
3．牛顿运动定律
牛顿第一定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
例题1 ：一个静止在水平地面的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与地面间的摩擦力是4.2N。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。
1.物体受到哪些力的作用？合力沿什么方向？大小为多少？
2.物体在这些力的作用下会做匀变速运动吗？
从受力确定运动情况
考虑两个问题：
解：如图，对物体进行受力分析，取水平向右方向为坐标轴正方向。
物体在4s末的速度
v = at = 1.1×4m/s = 4.4m/s
物体在4s内的位移
由牛顿第二定律F合 = ma得 a = F合/m = 1.1m/s2
F
FN
Ff
G
x
O
FN = G
F合 = F - Ff = 6.4N - 4.2N = 2.2N
变形1 ：一个静止在水平地面的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与地面间的动摩擦因数是0.21。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。
变形2、若在4s末撤去拉力，物体将做什么运动，还能运动多长时间？
例题1 一个静止在水平地面上的物体，质量是1kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是5N。
求：物体在2s末的速度和2s内发生的位移。
你能总结出自己的解题思路吗？
从受力确定运动情况
分析：
1.物体受到哪些力的作用？合力沿什么方向？大小为多少？
2.物体在这些力的作用下会怎样运动？
解：
物体受力如图所示。
物体向右加速运动。
取水平向右为坐标轴正方向。
由牛顿第二定律可得：F-Ff= ma
所以：
物体速度为：v=at=5×2=10m/s
位移为：
F合= ma
a
已知：v0=0
t=2s
求： x=？v =？
a=？
mg
FN
Ff
F
O
x
a
已知：F=10N
=5N
G=mg=10N
变形 一个静止在水平地面上的物体，质量是1kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的因数是0.5。
求：物体在2s末的速度和2s内发生的位移。
拓展1、 在2s末时将拉力的方向立即变为斜向上与物体的前进方向成37 角，如右图所示。
求：又经过2s时，物体的速度是多少？物体在此2s内的位移是多少？
(取g=10m/s2 )
370
F
解：
物体受力如图所示。
如图建立直角坐标系。
由牛顿第二定律可得：
x方向上： Fcos θ -Ff1= ma1
y方向上： Fsin θ +FN1-mg=0
摩擦力为： Ff1=μFN1
由以上各式可得：
原题中：由Ff=μFN N=mg，可得 μ=f/mg=0.5
所以：a1=6m/s2
物体速度为：v1=v+a1t=10+6×2=22m/s
位移为：
mg
N1
f1
F
θ
O
x
y
例题中若在2s末将拉力F撤去，问物体接下去将如何运动？还能运动多长时间？
例题1 一个静止在水平地面上的物体，质量是1kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是5N。
求：物体在2s末的速度和2s内发生的位移。
拓展2、
2.若用F＝10N向右上方和水平方向成37°夹角的拉力使物体从静止向右运动，物体和地面间的动摩擦因数为0.4，问物体在4s末和4s内的位移 (g=10N/kg)
1.例题中若在4s末将拉力F撤去，问物体接下去将如何运动？还能运动多长时间？
（答案：4.8m/s 9.6m)
变式：一个静止在水平地面的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与地面间的动摩擦因数是0.21。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。
拓展
3、再撤去力F呢？
总结：已知物体的受力情况，求物体的运动
通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体 的受力情况，求物体的运动情况，一般思路为：
研究对象
受力分析
F合＝ma
a
运动情况
（v，x，t）
受力情况
力的合成或分解、正交
分解求
出合力
运动学公式
由此
纽带计算出
即：由研究对象的受力入手，求得它运动的加速度，然 后再利用运动学公式去求相关的运动物理量
若该路段限速45km/h，测出刹车痕迹为14m，试着估算卡车是否超速？
（测得轮胎与水泥地面的动摩擦因素为0.7）
y
x
2.滑雪者受到哪些力的作用？它们各沿什么方向？它们之中哪个力是待求的？哪个力是已知的？
G
F阻
1.滑雪者运动的加速度为多大？方向呢？
θ
例题2：一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=300，在t=5s的时间内滑下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）
3.如何建立直角坐标系？
从运动情况确定受力
FN
Gx
Gy
考虑问题：
由牛顿第二定律F合 = ma得：Gx - F阻 = ma F阻 = Gx – ma = mgsin300 - ma = 67.5N
θ
y
解：如图所示，对人进行受力分析并建立直角坐标系，将重力正交分解，在与山坡垂直的方向，没有发生位移，没有加速度，所以 FN = Gy，F合 = Gx - F阻
由牛顿第二定律F合 = ma得：Gx - F阻 = ma F阻 = Gx – ma = mgsin300 - ma = 75N
G
x
F阻
θ
FN
Gx
Gy
已知：G=mg=600N、
θ=30
求： F阻=？
F合= ma
已知：v0=2m/s
t=5s、
x=60m
拓展：若空气阻力大小恒为F=17.5N，求：滑雪人与山坡之间的动摩擦因数μ是多大？
F阻=67.5N
Ff= F阻-F
Ff= 50N
Ff=μFN
μ=
FN=GCOS
FN=375
μ=
总结：已知物体的运动情况，求物体的受力
通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体 的运动情况，求物体的受力情况，一般思路为：
运动情况
（v，x，t）
a
F合＝ma
受力分析
所求的力
运动学公式
力的合成或分解 正交分解
由此
纽带计算出F合，再进一步
即：由研究对象的运动情况入手，求得它运动的加速度，然再利用牛顿第二定律去求合力，再通过受力分析，结合力的合成或分解，以及正交分解求出所需要求的力。
想到牛
顿运动
定律
假设蜘蛛侠所挡火车的质量为106kg，原本匀速行驶的速度为180km/h，火车受铁轨和空气阻力约为车重的0.02倍，要求火车在500米内停下，
假设蜘蛛侠施加给火车的为一恒力，估算这个力多大
（剧情：火车关闭了发动机，但刹车失灵。此过程中火车在平直轨道运动。）
v
G
FN
F阻
Ff
例题2 一个滑雪的人，质量m=60kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=30 角，在5s的时间内滑下的路程x=60m。
求：滑雪人受到的总阻力？
（该阻力包括摩擦和空气阻力，假设为恒力。取g=10m/s2）
拓展：若空气阻力大小恒为f空=15N，求：滑雪人与地面之间的动摩擦因素μ是多大？
从运动情况确定受力
F合= ma
a
已知：G=mg=600N、
θ=30
求： F阻=？
已知：v0=2m/s
t=5s、
x=60m
a=？
解：
滑雪人沿山坡滑下。
受力如图所示。
如图建立直角坐标系。
物体位移为：
解得：
代入数据得： a=4m/s2
由牛顿第二定律可得：
x方向上： mgsin θ -F阻= ma
y方向上： N-mgcos θ =0
解得： F阻=mgsin θ -ma
代入数据得： F阻=60N
mg
N
F阻
θ
x
y
a
若按水平、竖直方向建立坐标系：
加速度也应分解：
由牛顿第二定律可得：
x方向上： N sin θ -F阻cos θ = ma cos θ
y方向上： mg-Ncos θ θ -F阻sin θ = ma sin θ
mg
N
F阻
θ
O
x
y
a
方法总结——正交分解法
F
Fy
Fx
y
x
a
ay
ax
y
x
1）所谓正交分解，是指把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的矢量分解方法。
2）正交分解法可以将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算，从而简捷方便地解题。
3）如何建立坐标系：
（ 理论上，可任意，但实际上，要根据需要．）
①只分解力，不分解加速度
一般以物体运动方向或加速度方向为x轴正方向
动力学方程为： ∑Fx=ma
∑Fy=0
②力和加速度都分解
使直角坐标系的两轴与物体的某些受力方向重合
这时，物体的加速度往往不在坐标轴上，也需将加速度正交分解．
动力学方程方程为：∑Fx=max
∑Fy=may
方法总结2——正交分解法
受力
情况
F=ma
运动
规律
力的运算
方法总结——解决动力学问题的一般思路
1）确定研究对象
2）分析受力情况（受力图）和运动情况（运动图景）
3）运用力的运算规律寻找分力与合力的关系
或运用运动学规律寻找各运动学量与加速度的关系
4）运用牛顿第二定律建立力与运动之间的关系．
（常常需要建立坐标系，用到正交分解）
5）求解最后结果并检验．
合力F
a
运动
情况
（ v,x,t ）
随堂练习
2、一物体以初速度20m/s自倾角为37°的斜面向上滑动，2.5s后速度为零，求斜面与物体间的动摩擦因数。 (g=10m/s2)
3、若它又滑下，最终到达斜面底端，又要用去多长时间？到达低端的速度的大小？
(答案：0.25)
1.物体的质量是2kg，用F＝10N向右上方和水平方向成37°夹角的拉力使物体从静止向右运动，物体和地面间的动摩擦因数为0.4，问物体在4s末和4s内的位移 (g=10m/s2)再撤去力F，物体还能运动多远？
规范表达
形成方法
训练思维
培养素养
方法总结的好处
练习 如图所示，质量为m=60kg的人随电梯一起从静止开始斜向下匀加速运动，在t=2s内，位移为x=5m，电梯和水平面的夹角θ=37 。
求：电梯台阶对人的摩擦力f和支持力N分别是多大？
a
θ
请认真体会
1）解决动力学问题的一般思路；
2）正交分解法的灵活运用。
例3
在平直公路上行驶的机车，车厢内悬挂的小球相对车厢静止，并与竖直方向成α角，如图所示，试分析机车的运动情况。
α
解：如图所示：
T
mg
F
mg
a
向左加速或向右减速，a=gtan α
　　例4：质量为100t的机车从停车场出发，经225m后，速度达到54km／h，此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶125m才停在站上．设运动阻力不变，求机车关闭发动机前所受到的牵引力．
　　解析:机车的运动经历加速和减速两个阶段．因加速阶段的初求速度和加速位移已知，即可求得这一阶段的加速度a1，应用牛顿第二定律可得这一阶段机车所受的合力，紧接着的减速阶段的初求速度和减速位移也已知，因而又可由运动学公式求得该阶段的加速度a2，进而由牛顿第二定律求得阻力，再由第一阶段求得的合力得到机车牵引力的大小．
加速阶段
所以：
由牛顿第二定律得：
减速阶段
所以减速运动加速度的大小为
得阻力大小为
因而
1：质量为40g的物体从距离地面36m的高度落下，落地时的速度为24m/s,求物体下落过程中所受的空气平均阻力的大小。（g取10m/s)
2.一颗质量为20g的子弹以500m/s的速度击穿一块厚度为4cm的固定木块后，速度变为400m/s，求：子弹在穿过木块时所受的平均阻力
2、如图所示，质量m=4kg的物体与地面间的动
摩擦因数为μ=0.5，在与水平成θ=37°角的
恒力F作用下，从静止起向右前进t1=2.0s后
撤去F，又经过t2=4.0s物体刚好停下。求：F
的大小、最大速度vm、总位移s。
F
θ
600/11N
20m/s
60m
拓展
谢谢

展开更多......

收起↑