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自主阅读,自我检测,一、牛顿运动定律的适用范围,研究表明,通常,宏观,物体做,低速,(,即远小于光速,),运动时,都服从牛顿运动定律。,自主阅读,自我检测,二、动力学的两类基本问题,1,.,从受力确定运动情况,求解此类题的思路,:,已知物体的受力情况,根据,牛顿第二定律,求出物体的加速度,再由物体的初始条件,根据,运动学规律,求出未知量,(,速度、位移、时间等,),从而确定物体的运动情况。,2,.,从运动情况确定受力,求解此类题的思路,:,根据物体的运动情况,利用,运动学公式,求出加速度,再根据,牛顿第二定律,就可以确定物体所受的力,从而求得未知的力,或与力相关的某些量,如动摩擦因数、劲度系数、力的角度等。,自主阅读,自我检测,3,.,在高速公路上行车,如果车辆发生故障停车检修,应在离车,150 m,远的后面竖一警示牌。这,150 m,距离的依据是参考了哪些因素,?,提示,:,放一警示牌的目的是引起其他车辆的注意,以免发生事故。,150,m,的距离主要是考虑汽车运动的速度、反应时间、刹车时的加速度等因素。,自主阅读,自我检测,三、解决动力学问题的关键,对物体进行正确的受力分析和运动情况分析,并抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁,加速度,。,自主阅读,自我检测,1,.,正误辨析,(1),很大的物体如星球,才叫宏观物体。,(,),(2),低速就是速度很小时才适用于牛顿运动定律。,(,),(3),在低速运动时物体的加速度由物体受的合力与物体的质量决定。,(,),(4),加速度是联系力与运动的桥梁。,(,),(5),物体的受力情况和运动情况有着内在的联系。,(,),答案,:,(1),(2),(3),(4),(5),自主阅读,自我检测,2,.,用,30 N,的水平外力,F,拉一静止在光滑的水平面上质量为,20 kg,的物体,力,F,作用,3 s,后消失,则第,5 s,末物体的速度和加速度分别是,(,),A.,v=,7,.,5 m/s,a=,1,.,5 m/s,2,B.,v=,4,.,5 m/s,a=,1,.,5 m/s,2,C.,v=,4,.,5 m/s,a=,0,D.,v=,7,.,5 m/s,a=,0,解析,:,前,3,s,物体由静止开始做匀加速直线运动,由牛顿第二定律,F=ma,解得,3,s,末物体的速度为,v,t,=at=,1,.,53,m/s,=,4,.,5,m/s;3,s,后,力,F,消失,由牛顿第二定律可知加速度立即变为,0,物体做匀速直线运动,所以,5,s,末的速度仍是,3,s,末的速度,即,4,.,5,m/s,加速度为,a=,0,故,C,正确。,答案,:,C,自主阅读,自我检测,3,.,一辆质量为,1,.,010,3,kg,的汽车,经过,10 s,由静止加速到速度为,108 km/h,后匀速前进。,(1),求汽车受到的合力。,(2),如果关闭汽车发动机油门并刹车,设汽车受到的阻力为,6,.,010,3,N,求汽车由,108 km/h,到停下来所用的时间和所通过的路程。,知识点一,知识点二,从物体的运动情况确定受力情况,问题导引,列车质量为,m,以速度,v,行驶,如欲使列车在位移,s,内停下来,关闭发动机,关于列车所受阻力的大小情况,思考以下问题,:,(1),分析列车的受力情况,列车受到哪些力,合力沿什么方向,?,(2),分析列车的运动情况,求出加速度。,(3),用何公式求列车所受阻力的大小,?,要点提示,:,(1),重力、支持力、阻力,;,合力方向向后。,(3),F=ma,。,知识点一,知识点二,知识归纳,1,.,解题思路,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,再应用牛顿第二定律求得所受的合力,进而求得所求力。,2,.,解题步骤,(1),确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动过程分析,并画出受力图和运动草图。,(2),选择合适的运动学公式,求出物体的加速度。,(3),根据牛顿第二定律列方程,求物体所受的合外力。,(4),根据力的合成与分解的方法,由合力求出所需求的力。,知识点一,知识点二,典例剖析,【例,1,】,质量为,0,.,1 kg,的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的,v,-,t,图像如图所示。弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的,。设球受到的空气阻力大小恒为,f,g,取,10 m/s,2,求,:,(1),弹性球受到的空气阻力,f,的大小。,(2),弹性球第一次碰撞后反弹的高度,h,。,知识点一,知识点二,解析,:,(1),由,v,-,t,图像可知,弹性球下落过程的加速度为,答案,:,(1)0,.,2 N,(2)0.375 m,知识点一,知识点二,规律方法,解决此类问题的基本思路是根据物体的运动情况,确定加速度,确定合力,确定物体的受力。,知识点一,知识点二,变式训练,1,民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口,发生意外时打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊组成的斜面,机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上。若某型号的客机紧急出口离地面高度为,4,.,0 m,构成斜面的气囊长度为,5,.,0 m,。要求紧急疏散时,乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过,2,.,0 s(,g,取,10 m/s,2,),则,:,(1),乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大,?,(2),气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少,?,知识点一,知识点二,解析,:,(1),由题意可知,h=,4,.,0,m,L=,5,.,0,m,t=,2,.,0,s,。,答案,:,(1)2,.,5 m/s,2,(2)0,.,92,知识点一,知识点二,由物体的受力情况确定运动情况,问题导引,如图所示,一个静止在水平面上的物体,质量为,m,在恒定水平拉力,F,作用下沿水平面向右运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为,。思考以下问题,:,(1),F,多大时,物体向右匀速运动,?,(2),在,F,作用下物体向右加速运动,t,时间内速度增加多少,?,(3),在,F,作用下物体由静止开始匀加速,t,时间内的位移是多少,?,知识点一,知识点二,知识归纳,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。,2,.,一般步骤,(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和运动草图。,(2),根据力的合成与分解,求出物体所受的合外力,(,包括大小和方向,),。,(3),以加速度的方向为正方向,列牛顿第二定律的方程,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。,(5),解方程时,F,、,m,、,a,都用国际单位制单位。,知识点一,知识点二,典例剖析,【例,2,】,右图是一滑雪场示意图,其中,AC,是长,L=,8 m,、倾角,=,37,的斜坡,CD,段是与斜坡平滑连接的水平面。人从,A,点由静止下滑,经过,C,点时速度大小不变,又在水平面上滑行一段距离后停下。人与接触面间的动摩擦因数均为,=,0,.,25,不计空气阻力,(,g,取,10 N/kg,sin 37,=,0,.,6,cos 37,=,0,.,8),求,:,(1),人从斜坡顶端,A,滑至底端,C,所用的时间。,(2),人停下时离,C,点的距离。,知识点一,知识点二,解析,:,(1),人在斜坡上下滑时,受力如图所示。设人沿斜坡下滑的加速度为,a,沿斜坡方向,由牛顿第二定律得,mg,sin,-f=ma,垂直于斜坡方向有,N-mg,cos,=,0,f=N,由匀变速运动规律得,联立以上各式得,a=g,sin,-g,cos,=,4,m/s,2,t=,2,s,。,(2),人在水平面上滑行时,水平方向只受到地面的摩擦力作用。设在水平面上人减速运动的加速度为,a,由牛顿第二定律得,mg=ma,设人到达,C,处的速度为,v,由匀变速运动规律得,下滑过程,:,v,2,=,2,aL,水平面上,:0,-v,2,=-,2,as,联立以上各式解得,s=,12,.,8,m,。,答案,:,(1)2 s,(2)12.8 m,知识点一,知识点二,规律方法,(1),物体的运动情况是由受力情况和初始状态共同决定的,如果无法确定物体的初始状态,也就不能正确判断物体的运动情况。,(2),分析动力学问题时,要注意区分加速度方向和速度方向。,(3),运动和受力紧密联系,受力变,运动情况也变,反之亦如此。,知识点一,知识点二,变式训练,2,汽车上的,ABS,系统是一种能防止车轮被抱死而导致车身失去控制的安全装置,全称防抱死刹车系统。它既能保持足够的制动力,又能维持车轮缓慢转动,已经广泛应用于各类汽车上。有一汽车没有安装,ABS,系统,急刹车后,车轮抱死,在路面上滑动。,(1),若车轮与干燥路面间的动摩擦因数是,0,.,7,汽车以,14 m/s,的速度行驶,急刹车后,滑行多远才停下,?,(2),若车轮与湿滑路面间的动摩擦因数为,0,.,1,汽车急刹车后的滑行距离不超过,18 m,刹车前的最大速度是多少,?(,g,取,10 m/s,2,),知识点一,知识点二,1,2,3,4,1,.,粗糙水平面上的物体在水平拉力,F,作用下做匀加速直线运动,现使,F,不断减小,则在滑动过程中,(,),A.,物体的加速度不断减小,速度不断增大,B.,物体的加速度不断增大,速度不断减小,C.,物体的加速度先变大再变小,速度先变小再变大,D.,物体的加速度先变小再变大,速度先变大再变小,解析,:,合力决定加速度的大小,滑动过程中物体所受合力是拉力和地面摩擦力的合力。因为,F,逐渐减小,所以合力先减小后反向增大,而速度是增大还是减小与加速度的大小无关,而是要看加速度与速度的方向是否相同。前一阶段加速度与速度方向同向,所以速度增大,后一阶段加速度与速度方向相反,所以速度减小,因此,D,正确。,答案,:,D,1,2,3,4,2,.,质量为,5 kg,的木箱以大小为,2 m/s,2,的加速度水平向右做匀减速运动,在箱内有一轻弹簧,其一端被固定在箱子的右侧壁,另一端拴接一个质量为,3 kg,的滑块,木箱与滑块相对静止,如图所示。若不计滑块与木箱之间的摩擦,下列判断正确的是,(,),A.,弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为,10 N,B.,弹簧被压缩,弹簧的弹力大小为,6 N,C.,弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为,10 N,D.,弹簧被拉伸,弹簧的弹力大小为,6 N,解析,:,因木箱向右减速运动,加速度向左,故滑块受弹力向左,说明弹簧被压缩,F=ma=,32,N=6,N,。,答案,:,B,1,2,3,4,3,.,雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如下图所示的图像能正确反映雨滴下落运动情况的是,(,),解析,:,对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得,mg-f=ma,。雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在,v,-,t,图像中其斜率变小,故选项,C,正确。,答案,:,C,1,2,3,4,4,.,一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下,山坡的倾角,=,30,如图所示,滑雪板与雪地间的动摩擦因数是,0,.,04,求,5 s,内滑下来的路程和,5 s,末速度的大小,(,运动员一直在山坡上运动,),。,1,2,3,4,解析,:,以滑雪运动员为研究对象,受力情况如图所示。研究对象的运动状态为垂直于山坡方向处于平衡状态,沿山坡方向做匀加速直线运动。,将重力,mg,沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解,据牛顿第二定律列方程,:,N-mg,cos,=,0,mg,sin,-f=ma,又因为,f=,N,由,可得,a=g,(sin,-,cos,),答案,:,58,.,2 m,23,.,3 m/s,
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