牛顿运动定律的应用

,目标定位,预习导学,课堂讲义,对点练习,牛顿运动定律的应用,高中物理,必修,1,教科版,3.5 牛顿运动定律的应用,第,一课时,第三章 牛顿运动定律,目标定位,1,明确动力学的两类基本问题,.,2,掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法,预习导学,用牛顿运动定律解决的几类基本问题,1,已知物体的受力和运动情况可求得物体的质量,.,2,根据物体的受力和初始运动情况，由牛顿运动定律可以确切地知道物体以后的运动,3,根据物体的运动情况，由牛顿运动定律可推知物体的受力情况,受力情况,F,合,运动情况,a,m,受力情况,F,合,初始运动情况,a,以后运动情况,运动情况,运动情况,a,运动情况,a,运动情况,F,合,F,合,受力情况,预习导学,想一想,：如图,1,所示为某次真空实验中用频闪照相机拍摄到的金属球与羽毛在真空中下落时的照片，由照片可以看出，在真空中金属球与羽毛的下落运动是同步的，即它们有相同的加速度,问题：根据牛顿第二定律，物体的加速度与其质量成反比，羽毛与金属球具有不同质量，为何它们的加速度相同呢？,图,1,前提,合力不变,只受重力,一、从受力确定运动情况,课堂讲义,1,基本思路,首先,对研究对象进行受力情况和运动情况分析,，把题中所给的情况弄清楚，,然后,由牛顿第二定律，结合运动学公式,进行求解,课堂讲义,2,解题步骤,(1),确定研究对象，,对研究对象进行受力分析,，并画出物体的受力图,(2),根据力的合成与分解，,求出物体所受的合力,(,包括大小和方向,),(3),根据,牛顿第二定律,列方程，求出物体运动的,加速度,(4),结合物体运动的初始条件，选择运动学公式,，求出所需的运动学量,任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等,已知物体的受力情况,F,=,ma,求得,a,求,x,、,v,0,、,v,、,t,.,课堂讲义,【,例,1】,楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成,37,，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为,F,10 N,，刷子的质量为,m,0.5 kg,，刷子可视为质点，刷子与板间的动摩擦因数,为,0.5,，天花板长为,L,4 m,，取,sin 37,0.6,，试求：,(1),刷子沿天花板向上的加速度,(2),工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间,图,352,mg,F,N,F,f,F,由牛顿第二定律，得,(,F,mg,)sin 37,(,F,mg,)cos 37,ma,a,2 m/s,2,由运动学公式，得,t,2 s,课堂讲义,针对训练,一个静止在水平面上的物体，质量为,2 kg,，受水平拉力,F,6 N,的作用从静止开始运动，已知物体与平面间的动摩擦因数,0.2,，求物体,2 s,末的速度及,2 s,内的位移,(,g,取,10 m/s,2,),mg,F,N,F,F,f,根据牛顿第二定律得,F,F,f,ma,又,F,f,mg,a,1 m/s,2,所以物体,2 s,末的速度为,v,at,12 m/s,2 m/s,2 s,内的位移为,二、从运动情况确定受力,课堂讲义,1,基本思路,首先,从物体的运动情况入手,，应用,运动学公式,求得物体的加速度,a,，,再在,分析物体受力,的基础上，灵活利用,牛顿第二定律,求出相应的力,课堂讲义,2,解题步骤,(1),确定研究对象；,对研究对象进行受力分析,，画出力的示意图；,(2),选取,合适的运动学公式,，求得加速度,a,；,(3),根据,牛顿第二定律,列方程，求得合力；,(4),根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力,已知物体运动情况,物体受力情况,匀变速直线运动公式,a,课堂讲义,【,例,2】,我国,侵权责任法,第,87,条“高空坠物连坐”条款规定：建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害，难以确定具体侵权人的，除能够证明自己不是侵权人外，由可能加害的建筑物使用人给予补偿近日，绵阳一小伙就借助该条款赢得了应有的赔偿假设质量为,5.0 kg,的物体，从离地面,36 m,高处，由静止开始加速下落，下落过程中阻力恒定，经,3 s,落地试求：,(1),物体下落的加速度的大小；,(2),下落过程中物体所受阻力的大小,(,g,取,10 m/s,2,),(2),根据牛顿第二定律可得,mg,f,ma,f,mg,ma,10 N,课堂讲义,针对训练,如图,354,所示，水平恒力,F,20 N,，把质量,m,0.6 kg,的木块压在竖直墙上，木块离地面的高度,H,6 m,木块从静止开始向下作匀加速运动，经过,2 s,到达地面求：,(1),木块下滑的加速度,a,的大小；,(2),木块与墙壁之间的滑动摩擦系数,(,g,取,10 m/s,2,),图,354,mg,F,N,F,F,f,(2),竖直方向，由牛顿第二定律有：,mg,F,f,ma,水平方向,由平衡条件有：,F,F,N,F,f,F,N,三、多过程问题分析,课堂讲义,1,当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，,将过程合理分段,，,找到相邻过程的联系点,并逐一分析每个过程,联系点：,前一过程的末速度是后一过程的初速度,，另外还有,位移关系,等,2,注意：由于,不同过程中力发生了变化,，所以,加速度也会发生变化,，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度,课堂讲义,【,例,3】,(2013,四川资阳期末,),如图,355,所示，在倾角,37,足够长的斜面底端有一质量,m,1 kg,的物体，物体与斜面间的动摩擦因数,0.5.,现用大小为,F,22.5 N,、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间,t,0,0.8 s,撤去拉力,F,，已知,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，取,g,10 m/s,2,，求：,(1),t,0,0.8 s,时物体速度,v,的大小；,(2),撤去拉力,F,以后物体在斜面上运动的时间,t,.,图,355,mg,F,N,F,f,F,F,mg,sin,F,f,ma,(1),f,F,N,mg,cos,v,at,0,v,10 m/s,课堂讲义,【,例,3】,(2013,四川资阳期末,),如图,355,所示，在倾角,37,足够长的斜面底端有一质量,m,1 kg,的物体，物体与斜面间的动摩擦因数,0.5.,现用大小为,F,22.5 N,、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间,t,0,0.8 s,撤去拉力,F,，已知,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，取,g,10 m/s,2,，求：,(1),t,0,0.8 s,时物体速度,v,的大小；,(2),撤去拉力,F,以后物体在斜面上运动的时间,t,.,图,355,mg,F,N,F,f,(2),拉力作用下物体发生的位移为,x,0,撤去拉力后向上运动时：,mg,sin,mg,cos,ma,1,0,v,a,1,t,1,课堂讲义,【,例,3】,(2013,四川资阳期末,),如图,355,所示，在倾角,37,足够长的斜面底端有一质量,m,1 kg,的物体，物体与斜面间的动摩擦因数,0.5.,现用大小为,F,22.5 N,、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间,t,0,0.8 s,撤去拉力,F,，已知,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，取,g,10 m/s,2,，求：,(1),t,0,0.8 s,时物体速度,v,的大小；,(2),撤去拉力,F,以后物体在斜面上运动的时间,t,.,图,355,mg,F,N,F,f,(2),撤去拉力后向下运动时：,mg,sin,mg,cos,ma,2,t,t,1,t,2,=,4 s,课堂讲义,针对训练,质量为,m,2 kg,的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数,0.5,，现在对物体施加如图,356,所示的力,F,，,F,10 N,，,37(sin 37,0.6),，经,t,1,10 s,后撤去力,F,，再经一段时间，物体又静止,(,g,取,10 m/s,2,),则：,(1),说明物体在整个运动过程中经历的运动状态,(2),物体运动过程中最大速度是多少？,(3),物体运动的总位移是多少？,图,356,(1),当力,F,作用时，物体做匀加速直线运动，,撤去,F,时物体的速度达到最大值，,撤去,F,后物体做匀减速直线运动,mg,F,N,F,f,F,sin,F,N1,mg,F,cos,F,f,ma,1,F,f,F,N1,v,a,1,t,1,x,1,25 m,，,v,5 m/s,(2),竖直方向,水平方向,由,匀变速运动规律,得,课堂讲义,针对训练,质量为,m,2 kg,的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数,0.5,，现在对物体施加如图,356,所示的力,F,，,F,10 N,，,37(sin 37,0.6),，经,t,1,10 s,后撤去力,F,，再经一段时间，物体又静止,(,g,取,10 m/s,2,),则：,(1),说明物体在整个运动过程中经历的运动状态,(2),物体运动过程中最大速度是多少？,(3),物体运动的总位移是多少？,图,356,(3),撤去,F,后,mg,F,N2,F,f,F,f,mg,ma,2,2,a,2,x,2,v,2,x,2,2.5 m,物体运动的总位移：,x,x,1,x,2,27.5 m.,由,匀变速运动规律,得,1,如图,357,所示，某高速列车最大运行速度可达,270 km/h,机车持续牵引力为,1.5710,5,N.,设列车总质量为,100 t,，列车所受阻力为所受重力的,0.1,倍，如果列车在该持续牵引力牵引下做匀加速直线运动，那么列车从开始启动到达到最大运行速度共需要多长时间？,(,g,取,10 m/s,2,),从受力确定运动情况,对点练习,图,357,m,100 t,1.010,5,kg,F,f,0.1,mg,1.010,5,N,v,270 km/h,75 m/s,由,牛顿第二定律,得,F,F,f,ma,所以,a,0.57 m/s,2,.,由,运动学公式,v,v,0,at,t,131.58 s.,2,“歼十”战机装备我军后，在各项军事演习中表现优异，引起了世界的广泛关注如图,358,所示，一架质量,m,5.010,3,kg,的“歼十”战机，从静止开始在机场的跑道上滑行，经过距离,x,5.010,2,m,，达到起飞速度,v,60 m/s.,在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的,0.02,倍求飞机滑行时受到的牵引力多大？,(,g,取,10 m/s,2,),从运动情况确定受力,对点练习,图,358,F,f,0.02,mg,mg,F,N,F,f,F,由,牛顿第二定律,得：,F,F,f,ma,飞机,匀加速,滑行,v,2,0,2,ax,F,1.910,4,N,a,3.6 m/s,2,3,静止在水平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,，此时将力撤去，又经,6 s,物体停下来，若物体与地面的动摩擦因数不变，求,F,的大小,多过程问题分析,对点练习,前,4 s,运动学,公式,v,a,1,t,a,1,1 m/s,2,mg,F,N,F,f,F,F,F,f,ma,1,由,牛顿第二定律,得：,后,6 s,运动学,公式,0,v,-,a,2,t,mg,F,N,F,f,F,f,ma,2,由,牛顿第二定律,得：,4,物体以,12 m/s,的初速度从斜面底端冲上倾角为,37,的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为,0.25(,g,取,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),求：,(1),物体沿斜面上滑的最大位移；,(2),物体再滑到斜面底端时的速度大小,对点练习,mg,F,N,F,f,垂直斜面方向：,平行斜面方向：,F,N,mg,cos 37,F,f,mg,sin 37,ma,1,F,f,F,N,a,1,8 m/s,2,沿斜面上滑时做,匀减速,直线运动,v,=0,故上滑的最大位移,x,9 m.,4,物体以,12 m/s,的初速度从斜面底端冲上倾角为,37,的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为,0.25(,g,取,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),求：,(1),物体沿斜面上滑的最大位移；,(2),物体再滑到斜面底端时的速度大小,对点练习,mg,F,N,F,f,垂直斜面方向：,平行斜面方向：,F,N,mg,cos 37,mg,sin 37-,F,f,ma,2,F,f,F,N,a,2,4 m/s,2,沿斜面下滑时做,匀加速,直线运动,v,2,2,a,2,x,