1、,第四章 牛頓運動定律,6 用牛頓運動定律解決問題(一),目標(biāo)定位,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),一、從受力確定運動情況 牛頓第二定律 運動學(xué) 二、從運動情況確定受力 運動學(xué)公式 牛頓第二定律,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué),想一想：如圖461所示為某次真空實驗中用頻閃照相機(jī)拍攝到的金屬球與羽毛在真空中下落時的照片，由照片可以看出，在真空中金屬球與羽毛的下落運動是同步的，即它們有相同的加速度 問題：根據(jù)牛頓第二定律，物體的加速度與其質(zhì)量成反比，羽毛與金屬球具有不同質(zhì)量，為何它們的加速度相同呢？,圖461,前提,合力不變,只受重力,一、從受力確定運動情況,課堂講義,1基本思路,首先對研究對象進(jìn)行受力情況和運動情況分析，把題中所給的情況弄

2、清楚，,然后由牛頓第二定律，結(jié)合運動學(xué)公式進(jìn)行求解,課堂講義,2解題步驟,(1)確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖,(2)根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合力(包括大小和方向),(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運動的加速度,(4)結(jié)合物體運動的初始條件，選擇運動學(xué)公式，求出所需的運動學(xué)量任意時刻的位移和速度，以及運動時間等,課堂講義,【例1】樓梯口一傾斜的天花板與水平地面成37，一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板，工人所持木桿對刷子的作用力始終保持豎直向上，大小為F10 N，刷子的質(zhì)量為m0.5 kg，刷子可視為質(zhì)點，刷子與板間的動摩擦因數(shù)為0.5，天花板長為L

3、4 m，取sin 370.6，試求： (1)刷子沿天花板向上的加速度 (2)工人把刷子從天花板底端推到頂端所用的時間,圖462,mg,FN,Ff,F,由牛頓第二定律，得,(Fmg)sin 37(Fmg)cos 37ma,a2 m/s2,由運動學(xué)公式，得,t2 s,課堂講義,針對訓(xùn)練一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量為2 kg，受水平拉力F6 N的作用從靜止開始運動，已知物體與平面間的動摩擦因數(shù)0.2，求物體2 s末的速度及2 s內(nèi)的位移(g取10 m/s2),mg,FN,F,Ff,根據(jù)牛頓第二定律得,F Ff ma,又Ff mg,a1 m/s2,所以物體2 s末的速度為,vat12 m/s2 m/

4、s,2 s內(nèi)的位移為,二、從運動情況確定受力,課堂講義,1基本思路,首先從物體的運動情況入手，應(yīng)用運動學(xué)公式求得物體的加速度a，,再在分析物體受力的基礎(chǔ)上，靈活利用牛頓第二定律求出相應(yīng)的力,課堂講義,2解題步驟,(1)確定研究對象；對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出力的示意圖；,(2)選取合適的運動學(xué)公式，求得加速度a；,(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求得合力；,(4)根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力,已知物體運動情況,物體受力情況,勻變速直線運動公式,a,課堂講義,【例2】我國侵權(quán)責(zé)任法第87條“高空墜物連坐”條款規(guī)定：建筑物中拋擲物品或者從建筑物上墜落的物品造成他人損害，難以確定具體

5、侵權(quán)人的，除能夠證明自己不是侵權(quán)人外，由可能加害的建筑物使用人給予補償近日，綿陽一小伙就借助該條款贏得了應(yīng)有的賠償假設(shè)質(zhì)量為5.0 kg的物體，從離地面36 m高處，由靜止開始加速下落，下落過程中阻力恒定，經(jīng)3 s落地試求： (1)物體下落的加速度的大??； (2)下落過程中物體所受阻力的大小(g取10 m/s2),(2)根據(jù)牛頓第二定律可得 mgfma,fmgma10 N,課堂講義,針對訓(xùn)練 如圖463所示，水平恒力F20 N，把質(zhì)量m0.6 kg的木塊壓在豎直墻上，木塊離地面的高度H6 m木塊從靜止開始向下作勻加速運動，經(jīng)過2 s到達(dá)地面求： (1)木塊下滑的加速度a的大??； (2)木塊與墻

6、壁之間的滑動摩擦系數(shù)(g取10 m/s2),圖463,mg,FN,F,Ff,(2)豎直方向，由牛頓第二定律有：,mgFfma,水平方向, 由平衡條件有：,FFN,FfFN,三、多過程問題分析,課堂講義,1當(dāng)題目給出的物理過程較復(fù)雜，由多個過程組成時，要明確整個過程由幾個子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯(lián)系點并逐一分析每個過程,聯(lián)系點：前一過程的末速度是后一過程的初速度，另外還有位移關(guān)系等,2注意：由于不同過程中力發(fā)生了變化，所以加速度也會發(fā)生變化，所以對每一過程都要分別進(jìn)行受力分析，分別求加速度,課堂講義,【例3】冬奧會四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽她領(lǐng)

7、銜的中國女隊在混合3 000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼如圖463所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L0.8 m、傾角37的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面人從A點由靜止下滑，經(jīng)過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下人與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為0.25，不計空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間； (2)人在離C點多遠(yuǎn)處停下？,圖463,mg,FN,Ff,沿斜坡方向,mgsin Ffma,FfFN,垂直于斜坡方向,FNmgcos 0,由勻變速運動規(guī)律得,聯(lián)立以上各式得,agsin gcos 4 m/

8、s2,t2 s,課堂講義,【例3】冬奧會四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽她領(lǐng)銜的中國女隊在混合3 000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼如圖463所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L0.8 m、傾角37的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面人從A點由靜止下滑，經(jīng)過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下人與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為0.25，不計空氣阻力(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間； (2)人在離C點多遠(yuǎn)處停下？,圖463,mg,FN,Ff,mgma,由牛頓第二定律得,聯(lián)系v,下滑過

9、程：,v22aL,水平面上：,0v22ax,x12.8 m,課堂講義,針對訓(xùn)練質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)0.5，現(xiàn)在對物體施加如圖464所示的力F，F(xiàn)10 N，37(sin 370.6)，經(jīng)t110 s后撤去力F，再經(jīng)一段時間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個運動過程中經(jīng)歷的運動狀態(tài) (2)物體運動過程中最大速度是多少？ (3)物體運動的總位移是多少？,圖464,(1)當(dāng)力F作用時，物體做勻加速直線運動，,撤去F時物體的速度達(dá)到最大值，,撤去F后物體做勻減速直線運動,mg,FN,Ff,Fsin FN1mg,Fcos Ffma1,

10、FfFN1,va1t1,x125 m，v5 m/s,(2)豎直方向,水平方向,由勻變速運動規(guī)律得,課堂講義,針對訓(xùn)練質(zhì)量為m2 kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)0.5，現(xiàn)在對物體施加如圖464所示的力F，F(xiàn)10 N，37(sin 370.6)，經(jīng)t110 s后撤去力F，再經(jīng)一段時間，物體又靜止(g取10 m/s2)則： (1)說明物體在整個運動過程中經(jīng)歷的運動狀態(tài) (2)物體運動過程中最大速度是多少？ (3)物體運動的總位移是多少？,圖464,(3)撤去F后,mg,FN2,Ff,Ffmgma2,2a2x2v2,x22.5 m,物體運動的總位移：,xx1x227.5 m.,

11、由勻變速運動規(guī)律得,1如圖465所示，某高速列車最大運行速度可達(dá)270 km/h, 機(jī)車持續(xù)牽引力為1.57105N.設(shè)列車總質(zhì)量為100 t，列車所受阻力為所受重力的0.1倍，如果列車在該持續(xù)牽引力牽引下做勻加速直線運動，那么列車從開始啟動到達(dá)到最大運行速度共需要多長時間？(g取10 m/s2),從受力確定運動情況,對點練習(xí),圖465,m100 t1.0105 kg,Ff0.1mg1.0105 N,v270 km/h75 m/s,由牛頓第二定律得,FFfma,所以a0.57 m/s2.,由運動學(xué)公式,vv0at,t131.58 s.,2“殲十”戰(zhàn)機(jī)裝備我軍后，在各項軍事演習(xí)中表現(xiàn)優(yōu)異，引起了

12、世界的廣泛關(guān)注如圖466所示，一架質(zhì)量m5.0103 kg的“殲十”戰(zhàn)機(jī)，從靜止開始在機(jī)場的跑道上滑行，經(jīng)過距離x5.0102 m，達(dá)到起飛速度v60 m/s.在這個過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍求飛機(jī)滑行時受到的牽引力多大？(g取10 m/s2),從運動情況確定受力,對點練習(xí),圖466,Ff0.02mg,mg,FN,Ff,F,由牛頓第二定律得：,FFfma,飛機(jī)勻加速滑行,v202ax,F1.9104 N,a3.6 m/s2,3靜止在水平面上的物體的質(zhì)量為2 kg，在水平恒力F推動下開始運動，4 s末它的速度達(dá)到4 m/s，此時將力撤去，又經(jīng)6 s物體停下來，若物體與地面的動

13、摩擦因數(shù)不變，求F的大小,多過程問題分析,對點練習(xí),前4 s,運動學(xué)公式,va1t,a11 m/s2,mg,FN,Ff,F,FFfma1,由牛頓第二定律得：,后6 s,運動學(xué)公式,0v-a2t,mg,FN,Ff,Ffma2,由牛頓第二定律得：,4物體以12 m/s的初速度從斜面底端沖上傾角為37的斜坡，已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.25(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)物體沿斜面上滑的最大位移； (2)物體再滑到斜面底端時的速度大小,對點練習(xí),mg,FN,Ff,垂直斜面方向：,平行斜面方向：,FNmgcos 37,Ffmgsin 37ma1,FfFN,a18 m/s2,沿斜面上滑時做勻減速直線運動,v=0,故上滑的最大位移x9 m.,4物體以12