用牛顿定律解决问题

牛顿第二定律的应用二 日期 教师寄语：不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江河。学习目标: 1. 进一步学习分析物体的受力情况，能结合力的性质和运动状态进行分析。2. 知道两类动力学问题。3. 理解应用牛顿运动定律解答两类动力学问题的基本思路和方法。4. 会应用牛顿运动定律结合运动学知识求解简单的两类问题。 主要内容:一、动力学的两类基本问题本节的主要内容是在对物体进行受力分析的基础上，应用牛顿运动定律和运动学的知识来分析解决物体在几个力作用下的运动问题。1根据物体的受力情况(已知或分析得出)确定物体的运动情况(求任意时刻的速度、位移等)。其解题基本思路是：利用牛顿第二定律F合=ma求出物体的加速度a；再利用运动学的有关公式（， 等）求出速度vt和位移s等。2根据物体的运动情况(已知)确定物体的受力情况。其解题基本思路是：分析清楚物体的运动情况(性质、已知条件等)，选用运动学公式求出物体的加速度；再利用牛顿第二定律求力。3无论哪类问题，正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键，加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。可画方框图如下：运动学公式牛顿第二定律物体受力情况及其分析物体运动状态及其变化加速度4把动力学问题分成上述两类基本问题有其实际重要意义。已知物体受力情况根据牛顿运动定律就可确定运动情况，从而对物体的运动做出明确预见。如指挥宇宙飞船飞行的科技工作者可以根据飞船的受力情况确定飞船在任意时刻的速度和位置。而已知物体运动情况确定物体受力情况则包含探索性的应用。如牛顿根据天文观测积累的月球运动资料，发现了万有引力定律就属于这种探索。二、应用牛顿运动定律解题的一般步骤(1)确定研究对象(在解题时要明确地写出来)可根据题意选某物体(题设情景中有多个物体时尤显必要)或某一部分物体或几个物体组成的系统为研究对象。所选研究对象应是受力或运动情况清楚便于解题的物体。有的物体虽是涉及对象但受力或运动情况不明不能选为研究对象，需要根据牛顿第三定律转移研究对象分析。比如求物体对地面的压力，不能选地面为研究对象而选物体为研究对象，求得地面对物体的支持力，再由牛顿第三定律得出物体对地面的压力与地面对物体的支持力大小相等方向相反。(2)全面分析研究对象的受力情况，正确画出受力示意图。可以按力的性质重力、弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所受各个力的大小和方向；再根据力的合成知识求得物体所受合力的大小和方向。也可以根据牛顿第二定律F合=ma，在加速度a的大小方向已知或可求时，确定合力F合的大小和方向。牛顿运动定律研究的对象是质点或可以看成质点的物体，因此画示意图时，可以用一方块一圆圈或一个点表示物体，各力作用点画在一个点(如方块中心或圆圈中心)上。各力方向一定要画准，力线段的长短要能定性地看出力大小的不同。(3)全面分析研究对象的运动情况，画出运动过程示意简图(含物体所在位置、速度方向、加速度方向等)。特别注意：若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时，则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。要弄清楚各运动阶段之间的联系(如前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度等)。(4)利用牛顿第二定律(在已知受力情况时)或运动学公式(在运动情况已知时)求出加速度。(5)利用运动学公式(在受力情况已知时)或牛顿运动定律(在运动情况已知时)进一步解出所求物理量。注意：在求解过程中，要选准公式、正确运算、简洁、规范。要先求出所求物理量的文字表达式再代人数字进行计算。各量统一用国际单位制单位。各已知量的单位不必一一定出，在数字后面直接写上所求量的国际单位制单位即可。(6)审查结果是否合理或深入探讨所得结果的物理意义、内涵及外延等。例1、一个质量m=10kg的物体，在五个水平方向的共点力作用下静止在摩擦因数u=04的水平面上，当其中F3=100N的力撤消后，求物体在2s末的速度大小、方向和这2s内的位移。取g=10ms2。例2、质量为1000吨的列车由车站出发沿平直轨道作匀变速运动，在l00s内通过的路程为1000m，已知运动阻力是车重的0005倍，求机车的牵引力。例3、木块质量m=8kg，在F=4N的水平拉力作用下，沿粗糙水平面从静止开始作匀加速直线运动，经t=5s的位移s=5m取g=10ms2，求： (1)木块与粗糙平面间的动摩擦因数。 (2)若在5s后撤去F，木块还能滑行多远?例4、长为20米的水平传输带以2ms的速度匀速运动，物体与传输带间的摩擦系数u=01。物体从放上传输带A端开始，直到传输到B端所需时间为多少?例5、图中的AB、AC、AD都是光滑的轨道，A、B、C、D四点在同一竖直圆周上，其中AD是竖直的。一小球从A点由静止开始，分别沿AB、AC、AD轨道滑下B、C、D点所用的时间分别为tl、t2、t3。则( ) Atl=t2=t3 Btlt2t3 Ctlt2tlt2巩固练习：1A、B、C三球大小相同，A为实心木球，B为实心铁球，C是质与A一样的空心铁球，三球同时从同一高度由静止落下，若受到的阻力相同，则( ) AA球下落的加速度最大 BB球下落的加速度最大 Cc球下落的加速度最大 DB球落地时间最短，A、C球同时落地2质量为M的木块位于粗糙水平桌面上，若用大小为F的水平恒力拉木块，其加速度为a。当拉力方向不变，大小变为2F时，木块的加速度为a，则( ) Aa=a Ba2a Da=2a3图中的AD、BD、CD都是光滑的斜面，现使一小物体分别从A、B、D点由静止开始下滑到D点，所用时间分别为t1、t2、t3，则( ) Atlt2t3 Bt3t2t1 Ct2t1=t3 Dt2t34一物体受几个力的作用而处于静止状态，若保持其他力恒定而将其中一个力F1逐渐减小到零(保持方向不变)，然后又将F1，逐渐恢复到原状。在这个过程中，物体的( ) A加速度增大，速度增大 B加速度减小，速度增大 C加速度先增大后减小，速度增大 D加速度和速度都是先增大后减小5一辆小车上固定一个倾角=30的光滑斜面，斜面上安装一块竖直光滑挡板，在挡板和斜面间放置一个质量m=l0kg的立方体木块，当小车沿水平桌面向右以加速度a=5ms2运动时，斜面及挡板对木块的作用力多大? 6如图所示，质量m=2kg的物体A与竖直墙壁问的动摩擦因数u=02，物体受到一个跟水平方向成60角的推力F作用后，物体紧靠墙壁滑动的加速度a=5ms2，取g=l0ms2，求： (1)物体向上做匀加速运动时，推力F的大小； (2)物体向下做匀加速运动时，推力F的大小7一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在水平方向受到5.0N的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0N。 1）求物体在4.0秒末的速度； 2）若在秒末撤去拉力，求物体滑行时间。8静止在水平地面上的物体的质量为2 kg，在水平恒力F推动下开始运动，4 s末它的速度达到4 m/s，此时将F撤去，又经6 s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小.9把一个质量是2kg的物块放在水平面上，用12 N的水平拉力使物体从静止开始运动，物块与水平面的动摩擦因数为0.2，物块运动2 s末撤去拉力，g取10s2.求：（1）2s末物块的瞬时速度.（2）此后物块在水平面上还能滑行的最大距离.