用牛顿第二定律解决问题一.ppt

F合 ma 问题1 牛顿运动定律能解决哪些问题 场景1 下了一场大雪 小明坐在雪车里 爸爸用200N的水平恒力推着雪车 使小明从静止开始沿水平地面向右运动 小明和雪车的总质量为20kg 车与地面的摩擦力恒为100N 你能推算出小明2s末的速度吗 我的发现 1 已知受力情况可以求运动物理量 答案 v 10m s 变式 爸爸用200N的水平恒力推着雪车 小明和雪车的总质量为20kg 若坐在冰车里的小明从静止开发 在2S内向前运动了10m 你能推算出小明与地面的摩擦力吗 答案 Ff 100N 我的发现 2 已知运动情况可以求出受力 1 已知力求运动 2 已知运动求力 一 两类基本问题 问题1 牛顿运动定律能解决哪些问题 问题2 怎样应用牛顿运动定律解决两类问题 受力分析 运动过程分析 加速度是 桥梁 比一比 你能归纳出解两类问题的思路吗 我的发现 1 应用牛顿运动定律解决问题时 我们必须对物体进行受力分析和运动分析 并画出相应的受力分析图和运动草图 然后从条件充分的入手求加速度 质量为30kg的雪橇在与水平面成37度角的拉力F作用下 沿水平地面向右做直线运动 经过0 5S 速度由0 6m s均匀地减至0 4m s 已知雪橇与地面间的动摩擦因数0 2 求作用力F的大小 解 雪橇受力如图 FN FY mg Ff FN Fx Ff ma 求得 a 0 4m s2 由v2 vo2 2ax 52 2N 我的发现 1 当物体受力较多时 我们常采用正交分解法求合力 2 一般情况下 我们都以a的方向和垂直a的方向建立坐标系 这样使得加速度方向上 FX合 ma 另一个方向上 FX合 0 更上一层 拓展 若突然撤去拉力 那么雪橇在撤掉拉力后2s内还能滑多远呢 g取10m s2 a 2m s2 x vot at2 t 0 2s 问题3 在解运动过程复杂的问题有什么技巧 我的发现 在多过程问题中 1 每个过程都必须重新受力分析 2 上一过程的末速度是下一过程初速度 3 注意每个过程加速度方向与速度方向 情景3 小勇是个大男孩 他质量m 60Kg 只见他踏着滑板以v0 3m s的初速度沿山坡匀加速滑下 山坡的倾角 37o 已知在仅5s的时间他就下滑x 40m的路程 求滑板与雪地的摩擦因数 不计空气阻力 x vot at2 解得 a 2m s2 解得 更上一层 g 10m s2 拓展 瞧 小勇开始他的表演了 只见他从40m的斜坡滑下来后立即滑上另一个370的斜坡 若两个斜坡的摩擦因数均为0 5 你能算出他能沿斜面上滑多远吗 不计空气阻力 V 13m s x 8 45m F合 ma 牛顿运动定律F ma 实际上是揭示了力 加速度和质量三个不同物理量之间的关系 m 受力物体F合 这个物体受到的合力a 这个物体的加速度 总结 实力展示 1 再说质量为20kg的小红 在爸爸的拉力F的作用下从静止开始沿水平匀加速运动3m后撤去拉力F 小红继续滑行1 8m停止 已知物体与地面的动摩擦因数为0 5 拉力与水平面夹角为370 求拉力F F1 Ff ma 谈一谈有几个程 从哪里突破 2 质量为m 20kg的小明也被妈妈从静止开始 从斜面底端用F 250N沿斜面匀加速向上推 斜面倾角为 370 sin37 0 6 的 动摩擦因数为0 5 如图所示 小明沿斜面上升了3 2m后妈妈撤去力F 求小明回到斜面底端的速度 g取10m s2 谈一谈有几个程 从哪里突破 质量为m 2 5kg的物体放在倾角为 370 sin37 0 6 的斜面底端 在F 50N的水平推力作用下以速度v 4m s沿斜面匀速上升 如图所示 物体沿斜面上升了3 2m后撤去力F 求物体回到斜面底端的速度 g取10m s2 4m s 多过程问题 如图4所示 在光滑水平面AB上 水平恒力F推动质量为m 1kg的物体从A点由静止开始做匀加速直线运动 物体到达B点时撤去F 接着又冲上光滑斜面 设经过B点前后速度大小不变 最高能到达C点 用速度传感器测量物体的瞬时速度 表中记录了部分测量数据 求 图4 多过程问题 1 恒力F的大小 2 斜面的倾角 3 t 2 1s时物体的速度 小结 解题思路与步骤 1 确定研究对象 2 分析研究对象的受力情况 必要时画出受力分析图 3 分析研究对象的运动情况 必要时画运动过程的简图 4 利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度 5 利用牛顿第二定律或运动学公式进一步求解要求的物理量 再见 解析 1 物体从A到B过程中 a1 2m s2 则F ma1 2N 2 物体从B到C过程中a2 5m s 由牛顿第二定律可知mgsin ma2 代入数据解得sin 1 2 30 规范解题自我评分 3 设B点的速度为vB 从v 0 8m s到B点过程中vB 0 8 a1t1 从B点到v 3m s过程vB 3 a2t2 t1 t2 1 8s 解得t1 1 6st2 0 2svB 4m s 所以 当t 2s时物体刚好达到B点当t 2 1s时v vB a2 t 2 v 3 5m s 答案 1 2N 2 30 3 3 5m s 本题共20分 其中 式各2分 式各1分 变式练习 11分 在消防演习中 消防队员从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下 经一段时间落地 为了获得演习中的一些数据 以提高训练质量 研究人员在轻绳上端安装一个力传感器并与数据处理系统相连接 用来记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力的比值随时间变化的情况如图5所示 已知某队员在一次演习中的数据如图所示 经2 5s时间落地 g取10m s2 求 1 该消防队员下滑过程中 在0 1s内的加速度是多少 2 该消防队员在下滑过程中的最大速度是多少 3 该消防队员在落地时速度是多少 图5 规范解题自我评分 解析 1 该队员在0 1s时间内以a1匀加速下滑由牛顿第二定律得 mg F1 ma1 2分 所以a1 g 4m s2 1分 2 该队员在0 1s内加速下滑 1s 2 5s内减速下滑 在t 1s时速度达到最大 则最大速度vm a1t1 2分 代入数据解得 vm 4m s 1分 3 设该队员减速下滑的加速度为a2 由牛顿第二定律得 F2 mg ma2 2分 a2 g 2m s2队员落地时的速度v vm a2t2 2分 t2 1 5s代入数据解得 v 1m s 1分 答案 1 4m s2 2 4m s 3 1m s 规范解题自我评分 例1水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 用于对旅客的行李进行安全检查 如图所示 水平传送带AB长L 4m 传送带以速度v带 2m s向右运行 现将一物体 可视为质点 轻轻地放在传送带A端 物体与传送带之间的动摩擦因数为 0 2 求 1 物体从A运动到B的时间 2 5s 2 怎样缩短物体从A处传送到B处的时间 2s 4m s 2s 3 若皮带的速度为7m s 物体的传送时间 例3如图所示 水平传送带AB长L 4m 传送带以速度v带 1m s逆时针转动 现有一物块 可视为质点 以初速度v物 5m s从传送带A端向B端运动 物块与传送带之间的动摩擦因数为 0 2 求 1 物块能否到达B端 2 若v物 2m s能否到达B端 能 不能 0 8s 3 V物 0 8m s多长时间回到A端 1s 多长时间到达B端 多长时间回到A端 2 25s 回到A端时的速度多大 1m s 回到A端时的速度多大 0 8m s 例4如图 浅色传送带与地面成夹角 37 在传送带上端轻放一煤块 它与传送带间的动摩擦因数 0 5 已知传送带从A B的长度L 16m 求 1 传送带以10m s的速度顺时针转动 煤块从A到B需要的时间为多少 假设带面光滑 4s 2s 2 传送带以10m s的速度逆时针转动 煤块从A到B需要的时间为多少 例4如图 浅色传送带与地面成夹角 37 在传送带上端轻放一煤块 它与传送带间的动摩擦因数 0 5 已知传送带从A B的长度L 16m 求 5m 3 传送带以10m s的速度逆时针转动过程中传送带上黑色痕迹的长度多长 小结 解题思路与步骤 1 确定研究对象 2 分析研究对象的受力情况 必要时画出受力分析图 3 分析研究对象的运动情况 必要时画运动过程的简图 4 利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度 5 利用牛顿第二定律或运动学公式进一步求解要求的物理量 F合 ma 思考 在以上的两题中我们都用了正交分解法 想一想我们为什么要这样建立坐标系呢 一般情况下 我们都以a的方向和垂直a的方向建立坐标系 FX合 ma FY合 0 一 两类问题已知物体的受力情况求物体的运动情况的问题已知物体的运动情况求物体的受力情况的问题二 解题思路 确定研究对象 分析研究对象的受力情况 必要时画受力示意图 分析研究对象的运动情况 必要时画运动过程简图 利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度 利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量