应用牛顿运动定律解决问题

六合实验高中,牛顿运动定律的应用,（第,1,课时）,应用牛顿运动定律,解决问题,例,1,：水平地面上质量为,10Kg,的木箱受到水平向右的拉力,F=70N,作用在水平面上从静止开始运动，木箱与水平面间的动摩擦因数为,0.5,，求木箱在,2s,末的速度和,2s,内的位移。,G,f,N,N =G=mg,=1010N=100N,一、两种基本题型解题思路,F,f,=N=0.5100N=50N,F,合,=F-f,=70N-50N=20N,分析木箱的受力情况：,G,f,N,F,分析木箱的运动情况：,V,0,=0,、,t=2s,、,a,=2m/s,2,V,t,=,a,t=2,2,m/s=4 m/s,“,已知受力求运动,”,解题思路：,力,运动,a,F=m,a,分析受力,分析运动,运动学公式,一、两种基本题型解题思路,例,2,：质量为,1000Kg,的汽车在水平路面上从静止开始运动，经过,4s,速度达到,10m/s,，汽车受到的牵引力为,3000N,。求汽车在运动过程中所受到的阻力大小。,一、两种基本题型解题思路,分析汽车的运动情况：,V,0,=0,、,t=4s,、,V,t,=10m/s,mg,f,N,一、两种基本题型解题思路,F,分析汽车的受力情况：,F,合,=F-f,=m,a,f,=F-m,a=,3000N-1000,2.5N=500N,“,已知运动求受力,”,解题思路：,运动,a,F=m,a,分析,运动,分析,受力,运动学公式,力,小结：,一、两种基本题型解题思路,“,已知受力求运动,”,解题思路：,力,运动,a,F=m,a,分析受力,分析运动,运动学公式,“,已知运动求受力,”,解题思路：,运动,a,F=m,a,分析,运动,分析,受力,运动学公式,力,2.,解题步骤：,(1),确定,研究,对象,；,(2),分析受力,情况,和运动,情况，,画示意图,(,受力和运动过程,),；,(3),用牛顿第二定律或运动学公式,求加速度,；,(4),用运动学公式或牛顿第二定律,求所求量,。,动力学问题的求解,例与练,F,37,0,F,1,F,2,mg,f,N,F,1,=Fcos,37,0,=40N,F,2,=Fsin,37,0,=30N,1,、水平地面上质量为,10Kg,的物体受到斜向右上方与水平方向成,37,0,角的拉力,F=50N,作用在水平面上由静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因数为,0.5,，求物体开始运动,2s,内的位移大小。,分析物体的受力情况：,例与练,F,1,F,2,mg,N,N=mg-F,2,=70N,f,f,=N=35N,F,合,= F,1,-f,=5N,a,=F,合,/m=0.5m/s,2,1,、水平地面上质量为,10Kg,的物体受到斜向右上方与水平方向成,37,0,角的拉力,F=50N,作用在水平面上由静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因数为,0.5,，求物体开始运动,2s,内的位移大小。,F,1,=Fcos,37,0,=40N,F,2,=Fsin,37,0,=30N,分析物体的受力情况：,例与练,F,1,F,2,mg,N,f,1,、水平地面上质量为,10Kg,的物体受到斜向右上方与水平方向成,37,0,角的拉力,F=50N,作用在水平面上由静止开始运动，物体与水平面间的动摩擦因数为,0.5,，求物体开始运动,2s,内的位移大小。,分析物体的运动情况：,V,0,=0,、,t=2s,、,a,=0.5m/s,2,2,、一个质量为,75Kg,的滑雪人以,2m/s,的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角为,30,0,，在,5s,的时间内滑下的路程为,60m,，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力，,g=9.8,m/s,2,）。,分析滑雪人的运动情况：,V,0,=,2,m/s,、,t=5s,、,x=60m,例与练,分析滑雪人的受力情况：,mg,F,1,F,2,N,f,F,1,=mgcos,30,0,=636.5N,F,2,=mgsin,30,0,=367.5N,例与练,分析滑雪人的受力情况：,F,1,F,2,N,f,F,1,=mgcos,30,0,=636.5N,F,2,=mgsin,30,0,=367.5N,F,合,=F,2,-f,=m,a,f,=F,2,-m,a=,367.5N-75,4N=67.5N,例与练,例,1,：,如图所示，质量为,2kg,的正方体,A,和质量为,1kg,的正方体,B,两个物体靠在一起，放在光滑的水平面上，现用水平力,F=30N,推,A,，求,A,对,B,作用力的大小。,A,二、简单的连接体问题,F,F,合,=F,=30N,先分析,AB,整体的受力情况：,B,AB,G,N,F,再分析,B,的受力情况：,B,G,B,N,B,F,B,F,B,=m,B,a=,10N,例,2,：,如图所示，质量为,2kg,的,m,1,和质量为,1kg,的,m,2,两个物体用水平细线连接，放在光滑的水平面上，现用水平拉力,F,拉,m,1,，使,m,1,和,m,2,一起沿水平面运动，若细线能承受的最大拉力为,8N,，求水平拉力,F,的最大值。,二、简单的连接体问题,F,m,2,m,1,先分析,m,2,的受力情况：,G,2,N,2,T,再分析,m,1,m,2,整体受力情况：,m,1,m,2,G,N,F,F,=(m,1,+m,2,),a=,24N,二、简单的连接体问题,小结：,先用整体法求加速度，,1,、已知外力求内力：,再用隔离法求内力,先用,隔离法,求加速度，,2,、已知内力求外力：,再用,整体法,求外力,例与练,1,、,如图所示，在水平地面上有两个相互接触的物体,A,和,B,，它们的质量分别为,m,1,和,m,2,，与地面间的动摩擦因数都是,，现用水平推力,F,向右推,A,，使,A,、,B,一起沿地面向前运动，则,A,对,B,的作用力为多大？,A,F,B,f,=N=(m,1,+m,2,)g,先分析,AB,整体的受力情况：,AB,G,N,F,f,F,合,=F-f,=F-,(m,1,+m,2,)g,例与练,1,、,如图所示，在水平地面上有两个相互接触的物体,A,和,B,，它们的质量分别为,m,1,和,m,2,，与地面间的动摩擦因数都是,，现用水平推力,F,向右推,A,，使,A,、,B,一起沿地面向前运动，则,A,对,B,的作用力为多大？,A,F,B,AB,G,N,F,再分析,B,的受力情况：,B,G,B,N,B,F,B,F,B,合,=F,B,-,f,B,=,m,2,a,f,f,B,F,B,=f,B,+m,2,a,f,B,=N,B,=m,2,g,m,2,例与练,2,、,如图所示，质量为,2kg,的,m,1,和质量为,1kg,的,m,2,两个物体叠放在一起，放在水平面，,m,1,与,m,2,、,m,1,与水平面间的动摩擦因数都是,0.3,，现用水平拉力,F,拉,m,1,，使,m,1,和,m,2,一起沿水平面运动，要使,m,1,和,m,2,之间没有相对滑动，水平拉力,F,最大为多大？,G,2,N,2,f,2,先分析,m,2,的受力情况：,f,2,=N,2,=m,2,g=3N,f,2,=m,2,a,m,2,例与练,2,、,如图所示，质量为,2kg,的,m,1,和质量为,1kg,的,m,2,两个物体叠放在一起，放在水平面，,m,1,与,m,2,、,m,1,与水平面间的动摩擦因数都是,0.3,，现用水平拉力,F,拉,m,1,，使,m,1,和,m,2,一起沿水平面运动，要使,m,1,和,m,2,之间没有相对滑动，水平拉力,F,最大为多大？,G,2,N,2,f,2,m,1,m,2,G,N,F,再分析,m,1,m,2,整体受力情况：,f,f,=N=(m,1,+m,2,)g=9N,F,合,=F,-,f,=,(m,1,+m,2,),a,F=f,+,(m,1,+m,2,),a=18N,（第,2,课时）,应用牛顿运动定律,解决问题,三、共点力作用下物体的平衡,1,、共点力,物体所受各,力的作用点在物体上的同一点或力的作用线相交于一点的几个力叫做共点力。,能简化成,质点,的物体受到的各个力可视为共点力。,C,A,B,O,O,F,1,F,2,F,3,G,F,1,F,2,3,、共点力作用下物体的平衡条件,由牛顿第一定律和牛顿第二定律我们知道：物体不受外力作用或合外力为零时处于,静止,状态或,匀速直线运动,状态,平衡状态。,所以物体处于平衡状态的条件是合外力为零,即,:,F,合,=0,三、共点力作用下物体的平衡,2,、平衡状态,物体处于,静止,状态或,匀速直线运动,状态，叫做平衡状态。,4,、,物体平衡的两种基本模型,G,N,N=G,G,N,F,f,N=G,F=f,三、共点力作用下物体的平衡,5,、,研究物体平衡的思路和基本方法,（,1,）转化为二力平衡模型,合成法,很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向。根据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡。这种方法称为,合成法,。,三、共点力作用下物体的平衡,G,F,1,F,2,F,5,、,研究物体平衡的思路和基本方法,（,1,）转化为二力平衡模型,合成法,很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向。根据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡。这种方法称为,合成法,。,三、共点力作用下物体的平衡,G,F,例与练,1,、,如图所示，在倾角为,的斜面上，放一重力为,G,的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,G,F,1,F,2,F,F=G,F,1,=F/cos,=G,/cos,F,2,=Ftan,=G,tan,C,例与练,2,、重力为,G,的物体用如图所示的,OA,、,OB,、,OC,三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳,OA,处于水平,，,O,B,与竖直方向成,60,角，,求细绳,OA,、,OB,和,OC,张力的大小。,G,60,0,F,1,=G,A,B,O,F,1,对物体受力分析,对绳子,O,点受力分析,O,F,1,F,2,F,3,C,例与练,G,60,0,F,1,=G,A,B,O,F,1,对物体受力分析,对绳子,O,点受力分析,O,F,1,F,2,F,3,F,F=F,1,=F,1,=G,F,2,=F/cos,60,0,=2G,F,3,=Ftan,60,0,2,、重力为,G,的物体用如图所示的,OA,、,OB,、,OC,三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳,OA,处于水平,，,O,B,与竖直方向成,60,角，,求细绳,OA,、,OB,和,OC,张力的大小。,5,、,研究物体平衡的思路和基本方法,（,2,）转化为四力平衡模型,分解法,当物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解,(,一般采用正交分解法,),，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。这种方法称为,分解法,。,三、共点力作用下物体的平衡,G,F,1,F,2,F,1,x,F,1,y,5,、,研究物体平衡的思路和基本方法,（,2,）转化为四力平衡模型,分解法,三、共点力作用下物体的平衡,G,F,2,F,1,x,F,1,y,当物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解,(,一般采用正交分解法,),，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。这种方法称为,分解法,。,当物体受三个以上共点力平衡时，一般采用,分解法,。,例与练,3,、,如图所示，在倾角为,的斜面上，放一重力为,G,的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,G,F,1,F,2,例与练,3,、,如图所示，在倾角为,的斜面上，放一重力为,G,的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,G,F,1,F,2,F,1,x,F,1,y,F,1,x,=F,1,sin,F,1,y,=F,1,cos,例与练,3,、,如图所示，在倾角为,的斜面上，放一重力为,G,的光滑小球，球被竖直挡板挡住不下滑，求：斜面和挡板对球的弹力大小。,对球受力分析：,G,F,2,F,1,x,F,1,y,F,1,x,=F,1,sin,F,1,y,=F,1,cos,F,1,=,G,/cos,F,2,= F,1,x,=F,1,sin,F,1,y,=F,1,cos,=G,=G,sin,/cos,=G,tan,C,例与练,4,、重力为,G,的物体用如图所示的,OA,、,OB,、,OC,三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳,OA,处于水平,，,O,B,与竖直方向成,60,角，,求细绳,OA,、,OB,和,OC,张力的大小。,G,60,0,F,1,=G,A,B,O,F,1,对物体受力分析,对绳子,O,点受力分析,O,F,1,F,2,F,3,C,例与练,G,60,0,F,1,=G,A,B,O,F,1,对物体受力分析,对绳子,O,点受力分析,O,F,1,F,3,4,、重力为,G,的物体用如图所示的,OA,、,OB,、,OC,三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳,OA,处于水平,，,O,B,与竖直方向成,60,角，,求细绳,OA,、,OB,和,OC,张力的大小。,F,2,F,2,x,F,2,y,F,2,x,=F,2,sin,60,0,F,2,y,=F,2,cos,60,0,C,例与练,G,60,0,A,B,O,F,1,O,F,1,F,3,4,、重力为,G,的物体用如图所示的,OA,、,OB,、,OC,三根细绳悬挂处于静止状态，已知细绳,OA,处于水平,，,O,B,与竖直方向成,60,角，,求细绳,OA,、,OB,和,OC,张力的大小。,F,2,x,F,2,y,F,2,y,=F,1, =G,F,3,=,F,2x,例与练,F,37,0,F,1,F,2,mg,f,N,F,1,=Fcos,37,0,=20N,F,2,=Fsin,37,0,=15N,5,、质量为,5.5Kg,的物体受到斜向右上方与水平方向成,37,0,角的拉力,F=25N,作用在水平地面上匀速运动，求物体与地面间的动摩擦因数,(g=10m/s,2,),。,例与练,F,1,F,2,mg,f,N,f,=F,1,=20N,N=mg-F,2,=40N,5,、质量为,5.5Kg,的物体受到斜向右上方与水平方向成,37,0,角的拉力,F=25N,作用在水平地面上匀速运动，求物体与地面间的动摩擦因数,(g=10m/s,2,),。,F,1,=Fcos,37,0,=20N,F,2,=Fsin,37,0,=15N,例与练,6,、,(,拓展,),如图所示，质量为,m,的木块放在质量为,M,、倾角为,的斜面体上，斜面体放在粗糙的水平地面上，用沿斜面向上的拉力,F,拉木块，使木块与斜面体都保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力。,对整体受力分析,整体,F,(m+M)g,f,N,F,1,F,2,F,1,=Fcos,F,2,=Fsin,整体,例与练,6,、,(,拓展,),如图所示，质量为,m,的木块放在质量为,M,、倾角为,的斜面体上，斜面体放在粗糙的水平地面上，用沿斜面向上的拉力,F,拉木块，使木块与斜面体都保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力。,对整体受力分析,f,N,F,1,F,2,F,1,=Fcos,F,2,=Fsin,f =F,1,=Fcos,N=(m+M)g-F,2,(m+M)g,=(m+M)g-Fsin,例与练,7,、,(,拓展,),如图所示，一个重为,G,的小球，用细线悬挂在,O,点，现在用水平力,F,拉小球，使悬线偏离竖直方向,30,时处于静止状态。当,F,的方向由水平缓慢地变为竖直方向的过程中，拉力,F,及细线的张力大小分别如何变化？,动态平衡,2,G,T,F,动态平衡,1,G,四、超重和失重,F,（,1,）静止,（,2,）向上加速,（,3,）向下加速,F=G,F,G,FG,F,F,G,FG,F,F,G,FG,F,F,F,合,=F-G,=m,a,F=G,+m,a,=m(g+,a),F=F=m(g+,a,),F,合,=G-F=m,a,F=G,-m,a,=m(g-,a),F=F=m(g-,a,),（,1,）静止,（,2,）向上加速,（,3,）向下加速,四、超重和失重,1,、超重,物体对支持物的,压力,或对悬挂物的,拉力,（,视重,）,大于,物体所受重力的现象,。,F,四、超重和失重,2,、失重,物体对支持物的,压力,或对悬挂物的,拉力,（视重）,小于,物体所受重力的现象,。,F,四、超重和失重,四、超重和失重,小结：,a,方向向上,加速上升,减速下降,超重,a,方向向下,加速,下降,减速,上升,失重,例与练,1,、,关于超重和失重，下列说法中正确的是（ ）,A,、超重就是在某种情况下，物体的重力变大了,B,、物体向上运动一定处于超重状态,C,、物体向下减速运动，处于超重状态,D,、物体做自由落体运动时处于,完全失重,状态,（,1,）,超重（失重）是指,视重,大于（小于）物体的重力，物体自身的重力并不变化。,（,2,）是,超重还是失重，看物体加速度的方向，而不是看速度的方向。,（,3,）若物体向下的加速度等于重力加速度，物体的视重为零,完全失重,。,例与练,2,、,质量为,m,的物体用弹簧秤悬挂在电梯中，当电梯以,g/2,的加速度竖直加速下降时，弹簧秤的读数及物体的重力分别为（ ）,A,、,mg,，,mgB,、,mg/2,，,mg/2 C,、,mg/2,，,mg D,、,mg,，,mg/2,例与练,3,、一个人在地面上最多能举起,300N,的重物，在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起,250N,的重物。求电梯的加速度。,(g = 10m/s,2,),（,1,）,在地面上,G,F,F=G=300N,（,2,）,在电梯中,G,F,F-G=m,a,方向向上,例与练,4,、在宇宙飞船中，下列仪器一定不能正常使用的是（ ）,A,、弹簧测力计,B,、医用体重计,C,、水银气压计,D,、天平,例与练,5,、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得体重为,G,，当此人由直立突然下蹲直到蹲在体重计不动的过程中，体重计的示数（ ）,A,、 先大于,G,，后小于,G,，最后等于,G,B,、 先小于,G,，后大于,G,，最后等于,G,C,、 一直大于,G,D,、一直小于,G,（,1,）此人先向下加速,失重，视重小于重力。,（,2,）,再向下减速,超重，视重大于重力。,（,3,）,最后不动,视重等于重力。,五、从动力学看落体运动,1,、自由落体运动,（,1,）自由落体运动定义,G,F,合,=G=mg,（,2,）自由落体加速度,物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。,V,0,=0,五、从动力学看落体运动,2,、竖直上抛运动,（,1,）竖直上抛运动定义,F,合,=G=mg,（,2,）竖直上抛运动加速度,物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。,G,V,0,方向竖直向下。,五、从动力学看落体运动,2,、竖直上抛运动,（,3,）竖直上抛运动研究方法,（,4,）竖直上抛运动规律公式,以向上方向为正方向，竖直向上抛运动是一个加速度为,-g,的匀减速直线运动。,G,V,0,例与练,1,、从塔上以,20m/s,的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求,5s,末石子速度和,5s,内石子位移。,(g=10m/s,2,),。,V,0,以向上方向为正方向。,x,正,x,V,t,