用牛頓運動定律解決問題實用教案_第1頁
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文檔簡介

1、會計學1用牛頓用牛頓(ni dn)運動定律解決問題運動定律解決問題第一頁,共26頁。牛頓第一定律(慣性定律)牛頓第一定律(慣性定律)反映了力是物體運動狀態(tài)反映了力是物體運動狀態(tài)(zhungti)(zhungti)改改變的原因,并不是維持物體運動狀態(tài)變的原因,并不是維持物體運動狀態(tài)(zhungti)(zhungti)的原因的原因慣性慣性物體本身固有的屬性物體本身固有的屬性牛頓第二定律(牛頓第二定律(F F合合=m a=m a)反映了力和運動反映了力和運動(yndng)(yndng)的關系的關系牛頓第三定律牛頓第三定律(dngl)(dngl)(作用力和反作(作用力和反作用力定律用力定律(dngl)

2、(dngl)反映了物體之間的相互作用規(guī)律反映了物體之間的相互作用規(guī)律的的意意義義力是產(chǎn)生加力是產(chǎn)生加速度的原因速度的原因復習復習第1頁/共26頁第二頁,共26頁。6 用牛頓用牛頓(ni dn)運動定律解決運動定律解決問題問題(一一)牛頓第二定律確定了運動和力的關系牛頓第二定律確定了運動和力的關系,使我們能夠把物體使我們能夠把物體(wt)的的運動情況與受力情況聯(lián)系起來運動情況與受力情況聯(lián)系起來.因此因此,它在天體運動的研究、它在天體運動的研究、車輛的設計等許多基礎科學和工程技術都有廣泛的應用。車輛的設計等許多基礎科學和工程技術都有廣泛的應用。第2頁/共26頁第三頁,共26頁??萍伎萍?kj)工作

3、者能準確預測衛(wèi)星的運行軌道、著地點,正是工作者能準確預測衛(wèi)星的運行軌道、著地點,正是利用了牛頓運動定律中的力和運動的關系,由于目前知識利用了牛頓運動定律中的力和運動的關系,由于目前知識的局限,這里讓我們先從最簡單的例子入手,體會這類問的局限,這里讓我們先從最簡單的例子入手,體會這類問題的研究方法。題的研究方法。6 用牛頓用牛頓(ni dn)運動定律解決問運動定律解決問題題(一一)第3頁/共26頁第四頁,共26頁。n 3、本題、本題(bnt)屬于哪類動力學問屬于哪類動力學問題?題?已知受力情況(qngkung)求運動情況(qngkung)第4頁/共26頁第五頁,共26頁。解:對物體進行受力分析如

4、圖由圖知:F合=F-f=ma a= 22/1 . 1/22 . 44 . 6smsmmfFsmsmatvt/4 . 4/41 . 1mmats8 . 841 . 12121224s末的速度末的速度4s內(nèi)的位移內(nèi)的位移fFGFNa拓展:拓展:(1)求物體與地面間的動摩擦)求物體與地面間的動摩擦(mc)因數(shù)為因數(shù)為多大?多大?(2)本題中若將)本題中若將F大小不變,方向改為與水平方向夾角為大小不變,方向改為與水平方向夾角為30O,則,則f變了沒有變了沒有?畫出受力分析圖,并求出物體在?畫出受力分析圖,并求出物體在4s末的速度和末的速度和4s內(nèi)的位移。內(nèi)的位移。第5頁/共26頁第六頁,共26頁。G已

5、知運動(yndng)情況求受力情況GyGxFNXYF阻 第6頁/共26頁第七頁,共26頁。2021attvx分析滑雪人的運動分析滑雪人的運動(yndng)情況:情況:V0= 2 2m/s 、t=5s、x=60m22220/4/5)5260(2)(2smsmttvxa一個一個(y (y )滑雪的人,質(zhì)量滑雪的人,質(zhì)量m m75kg75kg,以,以v0v02m/s2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下,山坡的傾的初速度沿山坡勻加速滑下,山坡的傾角角3030,在,在t t5s5s的時間內(nèi)滑下的路程的時間內(nèi)滑下的路程x x60m60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空氣阻,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空氣

6、阻力)。力)。GyGxFNF阻 GXY第7頁/共26頁第八頁,共26頁。分析分析(fnx)滑雪人的受力情滑雪人的受力情況:況:GY =mgcos 300 =636.5NGX =mgsin 300 =367.5NGyGxFNF阻 GXYF合合 =GX-F阻阻 =maF阻阻 =GX-ma=367.5N-754N=67.5N4N=67.5NF F阻阻 方向沿斜面方向沿斜面(ximin)(ximin)向上向上第8頁/共26頁第九頁,共26頁。解:對滑雪人進行受力分析,建立坐標系,解:對滑雪人進行受力分析,建立坐標系, 把重力分解得:把重力分解得: Gx Gxmgsinmgsin Gy Gymgcosm

7、gcos 根據(jù)運動學規(guī)律:根據(jù)運動學規(guī)律:x xv0tv0t at2 at2 得:得: 代入已知量的數(shù)值得:代入已知量的數(shù)值得:a a4m/s24m/s2 根據(jù)牛頓第二根據(jù)牛頓第二(d r)(d r)定律定律F Fmama,即,即GxGxF F阻阻mama得:得: F F阻阻GxGxmamamgsinmgsinmama 代入數(shù)值得:代入數(shù)值得:F F阻阻67.5N67.5N即:滑雪人受到的阻力是即:滑雪人受到的阻力是67.5N,67.5N,方向沿斜面向上。方向沿斜面向上。12a a2(xv0t)t2GyGxFNF阻 GXY第9頁/共26頁第十頁,共26頁。第10頁/共26頁第十一頁,共26頁。

8、解題解題(ji t)(ji t)思路:思路:力的合成力的合成與分解與分解F F合合= m a= m a運動學運動學公式公式受力情況受力情況合力合力F F合合a a運動情況運動情況加速度是連接加速度是連接”力力”和和”運動運動”的橋梁的橋梁第11頁/共26頁第十二頁,共26頁。解解題題(ji t)步步驟驟 1 1、確定研究對象;、確定研究對象; 2 2、分析研究對象的受力情況,畫受力示、分析研究對象的受力情況,畫受力示意圖;意圖; 3 3、分析研究對象的運動情況,必要時畫、分析研究對象的運動情況,必要時畫運動過程簡圖;運動過程簡圖; 4 4、利用牛頓第二、利用牛頓第二(d r)(d r)定律或運

9、動學定律或運動學公式求加速度;公式求加速度; 5 5、利用運動學公式或牛頓第二、利用運動學公式或牛頓第二(d r)(d r)定律進一步求解要求的物理量。定律進一步求解要求的物理量。根據(jù)兩個練習的解題過程,以及我們對應用牛頓運動定律解題根據(jù)兩個練習的解題過程,以及我們對應用牛頓運動定律解題方法方法(fngf)的分析,請同學們總結出應用牛頓定律解決問題的分析,請同學們總結出應用牛頓定律解決問題的一般步驟。的一般步驟。第12頁/共26頁第十三頁,共26頁。 (1)若斜面與物體若斜面與物體(wt)間的動摩擦間的動摩擦因因 數(shù)為數(shù)為0.5,求小物體求小物體(wt)下滑到下滑到斜面底端斜面底端B點時的速度

10、及所用時間點時的速度及所用時間.(2)若給小物體一個沿斜面向下若給小物體一個沿斜面向下 的初速度的初速度,恰能沿斜面勻速下滑恰能沿斜面勻速下滑,則小物體與斜面間的動摩擦因則小物體與斜面間的動摩擦因數(shù)數(shù)(ynsh)是多少是多少?圖圖 2q30 oABm類題演練類題演練第13頁/共26頁第十四頁,共26頁。AG(1)、以小物體為研究對象、以小物體為研究對象,其受力情況其受力情況(qngkung)如圖所示如圖所示.建立直角建立直角坐標系坐標系. 小物體沿斜面小物體沿斜面(ximin)即軸即軸方向加速運動方向加速運動,設加速度為設加速度為ax , 則則ax,物體在軸方向沒有物體在軸方向沒有發(fā)生位移發(fā)生

11、位移,沒有加速度則沒有加速度則ay.解析解析(ji x):q30 oBmFNxym mFfsinGq qG1=cosGq qG2=yNyxxmaGFFmaFGF 12fq qq qfcossinmgFmaFmgN 由牛頓第二定律得:由牛頓第二定律得:解解 析析把重力把重力沿沿軸和軸和軸方向分解:軸方向分解:第14頁/共26頁第十五頁,共26頁。ssavt5.567.07.3 cossinmmgmga q qm mq qq30 oABmFNGxyf fFsinGq qG1=cosGq qG2=又又所以所以(suy):NFFm mf 設小物體下滑到斜面底端時的速度為設小物體下滑到斜面底端時的速度為

12、,所用時間為所用時間為,小物體由靜小物體由靜止止(jngzh)開始勻加速下滑開始勻加速下滑, 則:則:由由)cos(sing q qm mq q52/30cos.030(sin10sm ) 2/67.0sm asvvt2202 atvvt 0由由smsmasv/7. 3/1067. 022 得得得得解解 析析第15頁/共26頁第十六頁,共26頁。58.030tantan q qm mfNFF(2)小物體小物體(wt)沿斜面勻速下滑時沿斜面勻速下滑時,處于平衡狀態(tài)處于平衡狀態(tài),其加速度其加速度,則在圖示的直角坐標系中。,則在圖示的直角坐標系中。NFFm mf 所以所以(suy)又又所以所以,小物

13、體小物體(wt)與斜面間的動摩擦因數(shù)與斜面間的動摩擦因數(shù)q qq qfcossinmgFmgFN 0012 yNyxxmaGFFmaFGFf由牛頓第二定律由牛頓第二定律 得:得:解解 析析q30 oABmFNGxyf fFsinGq qG1=cosGq qG2=第16頁/共26頁第十七頁,共26頁。若給物體一定的初速度若給物體一定的初速度 當當tg時時,物體沿斜面勻速下滑;物體沿斜面勻速下滑; 當當tg(mgcosmgsin)時)時,物體沿斜面減速物體沿斜面減速(jin s)下滑;下滑; 當當tg(mgcosmgsin)時)時,物體沿斜面加速下滑物體沿斜面加速下滑. 小結小結(xioji)提提

14、升升 q30 oABmFNGxyf fFsinGq qG1=cosGq qG2=第17頁/共26頁第十八頁,共26頁。第18頁/共26頁第十九頁,共26頁。受力情況(qngkung)F1、F2運動(yndng)情況v0、sF合a力的合成與分解牛頓第二定律運動學公式第19頁/共26頁第二十頁,共26頁。FF2F10解:依題意(t y)作圖:由圖可知(k zh)合力F為:F=250cos300N= 250 0.866N=87N22/5 .43/287smsmmFasmsmat/131/35 .43mmatx19635 .43212122第20頁/共26頁第二十一頁,共26頁。解:依題意(t y)作

15、圖:由圖可知(k zh)合力F為:F=250cos300N= 250 0.866N=87N22/5 .43/287smsmmFasmsmat/131/35 .43mmatx19635 .43212122第21頁/共26頁第二十二頁,共26頁。解:在阻力作用下電車(dinch)做勻減速運動,由勻變速直線運動規(guī)律可求出電車(dinch)的加速度a:220/5 . 1/10150smsmta電車(dinch)所受的阻力:NNmaF33100 . 6)5 . 1(100 . 4負號表示(biosh)阻力的方向與初速度的方向反。F第22頁/共26頁第二十三頁,共26頁。解:依題意(t y)作圖,GF1F2第23頁/共26頁第二十四頁,共26頁。解:依題意作圖,建立(jinl)坐標,并分解G:xy0G1G2G1=mgsin G2=mgcos根據(jù)牛頓第二(d r)定律可求得人下滑的加速度,mFgmFmgaqqsinsin222/0 .

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