牛顿运动定律应用一.ppt

第六节 牛顿运动定律的应用（一） 第四章 牛顿运动定律 一、 从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况，指的是 在受力情况已知的条件下，要求判断出物体 的运动状态或求出物体的速度、位移等。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体 受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度， 再用运动学公式求所求量 (运动学量 )。 物体运 动情况 运动学 公 式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 例 1.一个静止在水平面上的物体，质量是 2kg， 在 6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体 与水平地面间的滑动摩擦力为 4.2N。求物体 4s末的 速度和 4s内发生的位移。 1.物体的受力情况如何？ F N f 2.物体所受的合力如何？ 问题： 竖直方向： 合力为零，加速度为零。 水平方向： 大小： F合 =F f；方向与拉力 F方向相同 G 3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度 和位移，还差什么量？ =O t=4s t =? =? 4.如何求加速度？ 借助于牛顿第二定律 F合 =ma，利用合力来求加速度。 5.本题的解题思路如何？ 先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出 加速度，最后用运动学公式求解。 二、从运动情况确定受力 已知物体运动情况确定受力情况，指的是在 运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下， 要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩 擦因数等）。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体的 运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物 体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求 所求量 (力 )。 物体运 动情况 运动学 公式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 思路：已知运动情况求受力。应先求出加 速度 a，再利用牛顿第二定律 F合 =ma求滑雪 人受到的阻力。 例 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 = 30o， 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 ） 。 分析： 第一步求 a因为 V0=2m/s， s=60m， t=5s 据公式 求得 a = 4m/s2 2 0 2 1 at t V + = )30o G G1 G2 f a 第二步求 F合 、阻力 要对人进行受力分析画受力图， 解： 根据运动学公式： x v0t at2 得： 代入已知量得： a 4m/s2 对人进行受力分析，建立坐标系， 根据牛顿第二定律 F ma，得： mgsin F阻 ma 即： F阻 mgsin ma 代入数值得： F阻 67.5N 即：滑雪人受到的阻力是 67.5N。 1 2 a 2（ x v0t） t2 扩展问题 1：如果忽略空气阻力作用， 求滑雪板与雪面间动摩擦 因数多大 ? 扩展问题 2：如果坡长只有 60m，下端 是水平雪面，滑雪者在水 平面上还能滑多远？ 扩展问题 3：如果下坡后立即滑上一个 30 的斜坡 。请问滑雪者 最高能上升多高？ 一、 从受力确定运动情况 二、从运动情况确定受力 物体运 动情况 运动 学公 式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 物体 运动 情况 运动学 公 式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 动力学的两类基本问题 加速度 a是联系力和运动的桥梁 牛顿第二定律公式 (F=ma)和运动学公式 (匀 变速直线运动公式 v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2 v02=2ax等 )中，均包含有一个共同的物理 量 加速度 a。 由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求 加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动 状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及 其变化，用运动学公式可求加速度，再由牛顿 第二定律便可确定物体的受力情况。 可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系 力和运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运 动问题的基本思路，正确的受力分析和运动过 程分析则是解决问题的关键。 例 3、 某工厂用传送带传送零件，设两轮圆 心的距离为 11m，传送带与零件的动摩擦因 数为 =0.2，传送带的速度为 V=2m/s，在 传送带的最左端 A处，轻放一质量为 m=0.2kg的零件 (可视为质点 )，并且被传送 到右端的 B处 . (1)物体在传送带上做什么样的运动？ (2)物体从 A到 B所需的时间为多少？ A B 例 4.光滑水平面上放置紧靠在一起的两木块 A、 B，质量分别为 2kg和 8kg，推力 FA作用在 A 上，拉力 FB作用在 B上，且 FA=（ 8-2t） N， FB=（ 2+2t） N，问从 t=0开始到 A、 B脱离， A、 B的共同位移是多少？ A B FA FB 解析 :以 AB整体为研究对象 ,合外 力 F合 =FA+FB=10N, 加速度 BA mm Fa += 合 =1m/s 2 AB刚要脱离时 , B间弹力为零 ,则 FA=mAa, 解得 t=3s 位移 2 2 1 atx = =9m 【 练习 1】 质量为 40kg的物体静止在水平 面上 , 当在 400N的水平拉力作用下由静 止开始经过 16m时 , 速度为 16 m/s, 求物 体受到的阻力是多少 ? F 【 练习 2】 用弹簧秤拉着一个物体在水平 面上做匀速运动 , 弹簧秤的示数是 0.40N. 然后用弹簧秤拉着这个物体在水平面上 做匀变速运动 , 测得加速度是 0.85 m/s2, 弹簧秤的示数是 2.10N。 这个物体的质量 是多大 ? 【 练习 3】 一个木箱沿着一个粗糙的斜面 匀加速下滑， 初速度是零，经过 5.0 s的 时间 , 滑下的路程是 10m, 斜面的夹角是 300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。 (g取 10 m/s2) 练习 4.蹦床是运动员在一张绷紧的弹性 网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运 动项目，一个质量为 60kg的运动员，从 离水平网面 3.2高处自由下落，着网后 沿竖直方向蹦回到离水平网面 5.0高处。 已知运动员与网接触的时间为 1.2，若 把在这段时间内网对运动员的作用力当 作恒力处理，求此力的大小。 （ g取 10m/s2）。 练习 5.质量为 20kg的物体若用 20N的水平力牵 引它，刚好能在水平面上匀速前进。 求：（ 1）若改用 50N拉力沿与水平方向成 37 的 夹角向斜上方拉它，使物体由静止出发在水平 面上前进 2.3m时，它的速度多大？ （ 2）在前进 2.3m时撤去拉力，又经过 3s钟，物 体的速度多大？ （ 3）物体总共通过多大位移？（ g取 10m/s2） 练习 6.一静止在水平地面上的物体 ,质量 为 2kg,在 6N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为 4N),4s末撤掉水平拉力 .求撤掉水平拉力 后 4s内物体发生的位移 . 知 识 小 结 一、 从受力确定运动情况 二、从运动情况确定受力 物体运 动情况 运动 学公 式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 物体 运动 情况 运动学 公 式 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况