《牛顿第二定律的应用》课件.ppt

1、一、动力学问题的分类1 1、第一类：、第一类：已知受力情况求运动情况已知受力情况求运动情况 即先由物体的受力情况求出合力，利用牛顿即先由物体的受力情况求出合力，利用牛顿第第 二二 定律求出物体的加速度，再根据物体的初定律求出物体的加速度，再根据物体的初始条件利用运动学公式求出物体的运动情况始条件利用运动学公式求出物体的运动情况-即任一时刻的位置、速度等即任一时刻的位置、速度等例例1.一个静止在水平面上的物体，质量是一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在，在6N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为地面间的滑动摩擦力为2N

2、。求物体。求物体4s末的速度和末的速度和4s内内发生的位移。发生的位移。问题：问题：1.物体的受力情况如何？物体的受力情况如何？受力分析如图示：受力分析如图示：GFNf2.物体所受的合力如何？物体所受的合力如何？竖直方向：竖直方向：合力为零，加速度为零。合力为零，加速度为零。水平方向：水平方向：大小：大小：F合合=Ff；方向与拉力；方向与拉力F方向相同方向相同3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？还差什么量？已知初速度已知初速度VO和时间和时间t，要，要求末速度求末速度Vt和位移和位移,还差还差加速度加速度a。=O t=4s

3、 t=?=?解：物体受力如图由图知：F合=Ff=ma a=2/2226smmfFsmatvvt/84200mattvs164221212204s末的速度末的速度4s内的位移内的位移GFNfO4.如何求加速度？如何求加速度？借助于牛顿第二定律借助于牛顿第二定律F合合=ma，利用合力来求加速度。，利用合力来求加速度。5.本题的解题思路如何？本题的解题思路如何？先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度，先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度，最后用运动学公式求解。最后用运动学公式求解。基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。P9

4、2P92页：例页：例1 1:交通警察在处理交通事故时交通警察在处理交通事故时,有时会根据汽车有时会根据汽车在路面上留下的刹车痕迹在路面上留下的刹车痕迹,来判断发生事故前汽车是否来判断发生事故前汽车是否超速超速.在一个限速为在一个限速为40km40kmh h的大桥路面上的大桥路面上,有一辆汽车有一辆汽车紧急刹车后仍发生交通事故紧急刹车后仍发生交通事故,交警在现场测得该处的痕交警在现场测得该处的痕迹为迹为12m,12m,已知汽车轮胎与地面的动摩擦因数为已知汽车轮胎与地面的动摩擦因数为0.6,0.6,请判请判断汽车是否超速断汽车是否超速.问：问：1、汽车的运动情况怎样？、汽车的运动情况怎样？2、如何

5、判断汽车是否超速？、如何判断汽车是否超速？3、据题中的已知运动情况，可通过哪些公式求得未知量？、据题中的已知运动情况，可通过哪些公式求得未知量？还有哪些量是未知的？还有哪些量是未知的？比较比较v0或或s,可知是否超速可知是否超速无论哪种方法，都需要知道物体的无论哪种方法，都需要知道物体的加速度加速度a；我们怎样求得我们怎样求得a?解：以初速度方向为正解：以初速度方向为正0mgN此处符号为此处符号为“减减”号还号还是是“负负”号号?则有：则有：mgNf由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：由运动规律得：由运动规律得：asvvt2202smgsv/1212106.0220v0=12m/s=43.2k

6、m/h40km/h超速超速mafF合补例：补例：一静止木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为，现用斜向右下方与水平方向成角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma竖直方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=atGFNfF1=FCosF2=FSinGFNfF1=FCosF2=FSin建立直角坐标系建立直角坐标系XYX方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin f=N Vt=V0+at=at2、第二类：已知运动情况求受力情况 即先根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律

7、推断或者求出物体的受力情况 但不管哪一类问题，确定物体的加速度是解题的关键 基本思路是：先分析物体的运动情况，据基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式运动学公式求加速度求加速度，再在分析物体受力情况，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量求所求量(力力)。P93P93页：例页：例2 2：一列静止在站台里的火车，总质量为一列静止在站台里的火车，总质量为6.06.010105 5kg.kg.伴随着一声笛响，这列火车从站台缓伴随着一声笛响，这列火车从站台缓缓开处出，缓开处出，1min20s1min20s后显示其速度达到了后显示其速度达到了72

8、km/h.72km/h.若火车作匀加速直线运动，求火车在加速过程中若火车作匀加速直线运动，求火车在加速过程中的合外力要多大才能满足加速的要求？的合外力要多大才能满足加速的要求？要求：要求：1、找出题目中的已知条件和未知量，画出示意图；、找出题目中的已知条件和未知量，画出示意图；2、思考可能用到的公式、定律等；、思考可能用到的公式、定律等；已知已知：v0=o,vt=72km/h=20m/s,t=80s,m=6.0 x105kg,a不变 求求：F合=？加速度加速度a=v/t=20/80 m/s2.=0.25m/s2.火车所受合外力为：火车所受合外力为：F=ma=0.25=N.解解:选取火车前进方向

9、为正方向，由于火车做匀加速运选取火车前进方向为正方向，由于火车做匀加速运动，根据匀变速直线运动的规律有：动，根据匀变速直线运动的规律有：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：F=ma 从受力确定运动从受力确定运动从运动确定受力从运动确定受力 加速度加速度a是联系力和运动的桥梁是联系力和运动的桥梁所求量所求量所求量所求量动力学问题的求解 2.解题步骤：解题步骤：(1)确定确定研究研究对象对象；(2)分析受力分析受力情况情况和运动和运动情况，情况，画示意画示意 图图(受力和运动过程受力和运动过程)；(3)用牛顿第二定律或运动学公式用牛顿第二定律或运动学公式 求加求加 速度速度；(4)用运动学公式或牛

10、顿第二定律用运动学公式或牛顿第二定律 求所求所 求量求量。动力学综合应用问题：动力学综合应用问题：例题例题:质量为质量为m的物体的物体,放在与水平方向成放在与水平方向成角的光滑斜角的光滑斜面上面上.拓展拓展1：斜面问题：斜面问题：1、求物体运动的加速度？、求物体运动的加速度？2、如斜面长为、如斜面长为S，求物体运动到底端的时间？，求物体运动到底端的时间？思路：思路：1.1.已知运动情况求受力。已知运动情况求受力。2.2.先求出加速度先求出加速度a a，再利用牛顿第二定律，再利用牛顿第二定律F F合合=ma=ma求滑求滑雪人受到的阻力。雪人受到的阻力。补例补例.一个滑雪的人，质量一个滑雪的人，质

11、量m=75Kgm=75Kg，以，以v v0 0=2m/s=2m/s的的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角=30=30o o，在，在 t=5st=5s的时间内滑下的位移的时间内滑下的位移S S=60m=60m，求滑雪人受到，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。的阻力（包括摩擦和空气阻力）。解：解：根据运动学公式：根据运动学公式：x xv v0 0t t atat2 2 得：得：代入已知量得：代入已知量得：a a4m/s4m/s2 2 对人进行受力分析，建立坐标系，对人进行受力分析，建立坐标系，根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F Fmama，得：，得：mgs

12、inmgsinF F阻阻mama 即：即：F F阻阻mgsinmgsinmama 代入数值得：代入数值得：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67.5N67.5N。12a a2（xv0t）t2拓展拓展2：简单连体问题：简单连体问题：一、把两个质量为一、把两个质量为m1、m2的物体，放在光滑的水的物体，放在光滑的水平面上，中间用细线相连，用水平拉力平面上，中间用细线相连，用水平拉力F作用。作用。分析分析1：整体加速度？：整体加速度？分析分析2：细线的张力多大？：细线的张力多大？分析分析3：气垫道实验中，为什么拉力小：气垫道实验中，为什么拉力小mg？，为？，为

13、 什么什么m要远小要远小M？作业作业1：光滑水平面改为粗造水平面，求整体加速：光滑水平面改为粗造水平面，求整体加速 度？细线的张力？度？细线的张力？m1m2F12如图如图4-8-5所示，光滑所示，光滑水平面上有甲、乙两物体用绳拴在一起，受水平拉力水平面上有甲、乙两物体用绳拴在一起，受水平拉力F1、F2作用，已知作用，已知F1F2，以下说法中，以下说法中错误错误的是（的是（）图图4-8-5A若撤去若撤去F1，甲的加速度一定增大，甲的加速度一定增大 B若撤若撤去去F2，乙的加速度一定增大，乙的加速度一定增大C若撤去若撤去F1，绳的拉力一定减小，绳的拉力一定减小 D若撤去若撤去F2，绳的拉力一定减小

14、，绳的拉力一定减小二、质量为二、质量为m1=1kg、m2=2kg的两个物体叠在一的两个物体叠在一 起，放在光滑的水平面上，用水平拉力起，放在光滑的水平面上，用水平拉力F作用作用 在在m2上。求上。求1、整体加速度？、整体加速度？2、作用在、作用在m1的摩擦力大小和方向？的摩擦力大小和方向？作业作业2、如果力、如果力F作用在作用在m1上，情况又如何？上，情况又如何？3、如果、如果m1，m2之间的动摩擦因数是之间的动摩擦因数是0.1，问，问F的的 拉力最大是多少？拉力最大是多少？Fm1m2 质量为质量为20kg的物体若用的物体若用20N的水平力牵引它，的水平力牵引它，刚好能在水平面上刚好能在水平面

15、上匀速前进匀速前进。求：。求：综合训练讲评：综合训练讲评：（1）0.1（2）2.3ms （3）0 （4）4.95m（4）物体总共通过多大位移？（）物体总共通过多大位移？（g取取10m/s2）（3）在前进）在前进2.3m时撤去拉力，又经过时撤去拉力，又经过3s钟，钟，物体的速物体的速 度多大？度多大？（2）若改用）若改用50N拉力沿与水平方向成拉力沿与水平方向成37的夹角向斜上的夹角向斜上方拉它，使物体由静止出发在水平面上前进方拉它，使物体由静止出发在水平面上前进2.3m时，它时，它的速度多大？的速度多大？（1）物物体与地面的滑动摩擦因数是多少？体与地面的滑动摩擦因数是多少？文科班（课件）文科班

16、（课件）一、动力学问题的分类1 1、第一类：、第一类：已知受力情况求运动情况已知受力情况求运动情况 即先由物体的受力情况求出合力，利用牛顿即先由物体的受力情况求出合力，利用牛顿第第 二二 定律求出物体的加速度，再根据物体的初定律求出物体的加速度，再根据物体的初始条件利用运动学公式求出物体的运动情况始条件利用运动学公式求出物体的运动情况-即任一时刻的位置、速度等即任一时刻的位置、速度等例题例题1 1：质量：质量m=5Kgm=5Kg的物体放在光滑水平面的物体放在光滑水平面上，求物体在水平向右拉力上，求物体在水平向右拉力F=20NF=20N作用下的作用下的加速度。加速度。（解答略。（解答略。a=4m

17、/s2）文科班课件文科班课件变式变式1 1：质量：质量m=5Kgm=5Kg的物体放在水平的物体放在水平面上面上,已知物体和水平面间的动摩擦因已知物体和水平面间的动摩擦因素素=0.2.=0.2.求物体在水平向右拉力求物体在水平向右拉力F=20NF=20N作用下的加速度。作用下的加速度。（解答略。（解答略。a=2m/s2）变式变式2 2:质量质量m=5Kgm=5Kg的物体放在光滑水平面上，的物体放在光滑水平面上，受到与水平方向成受到与水平方向成=37=37OO角斜向右上方拉力角斜向右上方拉力F=20NF=20N作用作用.求物体加速度。求物体加速度。（解答略。（解答略。a=3.2m/sa=3.2m/

18、s2 2）例题例题2:质量为质量为m的物体的物体,放在与水平方向成放在与水平方向成角的光滑斜角的光滑斜面上面上.求物体运动的加速度求物体运动的加速度.（解答略。（解答略。a=gsin）例例1.一个静止在水平面上的物体，质量是一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在，在6N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为地面间的滑动摩擦力为2N。求物体。求物体4s末的速度和末的速度和4s内内发生的位移。发生的位移。解：物体受力如图由图知：F合=Ff=ma a=2/2226smmfFsmatvvt/84200mattvs16422121

19、2204s末的速度末的速度4s内的位移内的位移GFNfO2、第二类：已知运动情况求受力情况 即先根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律推断或者求出物体的受力情况 但不管哪一类问题，确定物体的加速度是解题的关键练习悬挂于小车里的小球偏离竖直方向悬挂于小车里的小球偏离竖直方向角，则小车可角，则小车可能的运动情况是：能的运动情况是：A.向右加速运动向右加速运动 B.向右减速运动向右减速运动 C.向左加速运动向左加速运动 D.向左减速运动向左减速运动A、D思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度思路：已知运动情况求受力。应先求出加速度a，再利用牛顿第二定律再利用牛顿第二定

20、律F合合=ma求滑雪人受到的阻力。求滑雪人受到的阻力。补例补例.一个滑雪的人，质量一个滑雪的人，质量m=75Kgm=75Kg，以，以v v0 0=2m/s=2m/s的的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角=30=30o o，在，在 t=5st=5s的时间内滑下的位移的时间内滑下的位移S S=60m=60m，求滑雪人受到，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。的阻力（包括摩擦和空气阻力）。(2)求求F合合、阻力、阻力要对人进行受力分析画受力图要对人进行受力分析画受力图所以：所以：F合合=ma=300Nx轴方向：轴方向：F合合=G1f y轴方向：轴方向：NG2=0滑雪人所受的阻力滑雪人所受的阻力 f=G1 F合合 =mgsin F合合 =67.5N解：(1)求求a因为V0=2m/s，S=60m，t=5s据公式求得a=4m/s22021attVS