高中物理 4.5《牛頓第二定律的應(yīng)用》課件 粵教版必修1

1、物理：４．５《牛頓第二定律的應(yīng)用》課件PPT）（粵教版必修1）,,牛頓第二定律的應(yīng)用,一、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的分類(lèi),1、第一類(lèi)：已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況即先由物體的受力情況求出合力，利用牛頓第 二 定律求出物體的加速度，再根據(jù)物體的初始條件利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的運(yùn)動(dòng)情況----即任一時(shí)刻的位置、速度等2、第二類(lèi)：已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況即先根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律推斷或者求出物體的受力情況

2、 但不管哪一類(lèi)問(wèn)題，確定物體的加速度是解題的關(guān)鍵,,二、應(yīng)用牛頓第二定律解題規(guī)律分析 題目類(lèi)型及流程如下：,F合=ma,,a,,1、Vt=V0+at,,3、Vt2-V02=2as,,1、由左向右是已知力求運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可將V 、a、s、t中任何一個(gè)物理量作為未知量求解,2、由右向左是已知運(yùn)動(dòng)求受力情況，可將未知力F、m中任何一個(gè)物理量作為未知量求解,,,例題1：一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的水平

3、拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦力是4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。,三.應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題步驟：1、明確研究對(duì)象和研究過(guò)程； 2、分析受力情況、畫(huà)出受力示意圖； 3、分析運(yùn)動(dòng)情況、畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖； 4、應(yīng)用F合=ma及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程解題。,,,例題：2．一靜止木箱質(zhì)量為m，與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ

4、，現(xiàn)用斜向右下方與水平方向成θ角的力F推木箱，求經(jīng)過(guò)t秒時(shí)木箱的速度。,水平 方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma豎直方向：N=G+F2=G+Fsin f=µN Vt=V0+at=at,建立直角坐標(biāo)系,X,Y,X方向：F合=F1-f=Fcos -f=maY方向：N=G+F2=G+Fsin

5、 f=µN Vt=V0+at=at,練習(xí)1、如圖，一質(zhì)量為m=5Kg的物體沿水平地面向左運(yùn)動(dòng)，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u=0.4，當(dāng)物體向左的水平速度為v1=10m/s時(shí)，開(kāi)始受到一個(gè)水平向右的拉力F=30N的作用。取g=10m/s2 ， 問(wèn)（1）經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間物體的速度變?yōu)?m/s，向右運(yùn)動(dòng)？ （2）這段時(shí)間內(nèi)物體通過(guò)的位移是多大？,分析：物體水平向左運(yùn)動(dòng)時(shí)

6、，水平方向上受向右的滑動(dòng)摩擦力和水平向右的拉力F而做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到速度為0,由于水平向右 的拉力F＞umg=20N，物體再由靜止開(kāi)始向右勻加速,直到速度達(dá)到題目中的要求為止。,解：在物體向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，設(shè)其加速度為a1 則由牛頓第二定律a1 =（F+umg)/m=（30+0.4×5×10)/5=10m/s2 設(shè)物體向左運(yùn)動(dòng)速度減為0的時(shí)間為t1 則t1 = v1 / a1 =10/10s=1s物體

7、向左運(yùn)動(dòng)的位移為s1 s1 =v1t1 + a1t12 /2=10×1+（1/2)×（-10)×12 m=5 m 方向向左設(shè)物體向右的加速度為a2 則a2 =（F-umg)/m=（30-0.4×5×10）/5=2m/s2 設(shè)物體向右速度達(dá)到v2 =8m/s時(shí)，時(shí)間為t2 t2 = v2 /a2 =4s發(fā)生的位移為s2 =a2 t22 /2 =(1/2)×2&#

8、215;42 m=16m 方向向右所以物體速度由向左10m/s變?yōu)橄蛴?m/s，所用時(shí)間為t=t1 + t2 =1s+4s=5s在這5內(nèi)的位移是s= s1 -s2 =16m-5m=11m 方向向右,例３、一個(gè)滑雪的人，質(zhì)量m=75kg，以V0=2m/s的初速度沿山坡勻加速地滑下，山坡的傾角ß=300，在t=5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力(包括滑動(dòng)摩擦力和空氣阻力)。,思路：已知運(yùn)動(dòng)情況求受力。應(yīng)

9、先求出加速度a，再利用牛頓第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。,解：第一步求a因?yàn)閂0=2m/s，s=60m，t=5s據(jù)公式求得a = 4m/s2,第二步求F合阻力要對(duì)人進(jìn)行受力分析畫(huà)受力圖，如下,因?yàn)槭莿蚣铀倩?，所以加速度向下，速度向?,X,,Y,,GY,,GX,練習(xí)2、質(zhì)量為5Kg的物體在與水平面成370角斜向右上方的拉力F的作用下，沿水平桌面向右做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)5m的距離，速度由4m/s變?yōu)?m/s，已知物體跟桌面間的

10、動(dòng)摩擦因數(shù)u=0.1，求作用力F的大小.(g=10m/s2 sin370=3/5 cos370 =4/5 ),分析：此題的物理情景是物體在拉力F的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)5m的路程，速度由4m/s增加到6m/s，是一個(gè)已知物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，求物體受力的問(wèn)題。,解題步驟：1．確定研究對(duì)象，分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)此題的研究對(duì)象為物塊，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)2．由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度由 v2t- v20 =2as 得a=(v

11、2t- v20 )/2s=(62 -42 )/(2×5)=2m/s2 3．由牛頓第二定律求物體所受的合外力 F合 =ma=5×2N=10N4．分析物體受力情況，建立直角坐標(biāo)系，由力的合 成與分解求出F X方向 Fcos 370 -f=ma= F合 Y方向 N+Fsin 370 -mg=0 又 f=uN 聯(lián)立三式可得F=

12、17.6N,練習(xí)3.質(zhì)量為m＝4 kg的小物塊在一個(gè)平行于斜面的拉力F＝40N的作用下，從靜止開(kāi)始沿斜面向上滑動(dòng)，如圖8所示。已知斜面的傾角α＝37°，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，斜面足夠長(zhǎng)，力F作用5s后立即撤去，求：（1）前5 s內(nèi)物塊的位移大小及物塊在5 s末的速率； （2）撤去外力F后4 s末物塊的速度。,解 (1)分析受力情況畫(huà)受力圖,G,,X,建立直角坐標(biāo)系,,Y,,GY,,GX,,解： (2)5s末

13、撤去F，物塊由于慣性仍向上滑行一定距離和一段時(shí)間。其受力如下：,,,,G,N,f,,,V,a,建立直角坐標(biāo)系,,X,,Y,,GY,,GX,請(qǐng)計(jì)算物塊向上滑行的時(shí)間。（時(shí)間不足4S）則4S末，物塊已經(jīng)向下滑了。,物塊向下滑時(shí)，a的大小改變。V＝V0＋at(時(shí)間t應(yīng)該是4s減去物塊上滑的時(shí)間,,注意：建立直角坐系的關(guān)鍵：X軸與加速度a同向。

14、 但不必 建立時(shí)也不用建立。,應(yīng)用牛頓第二定律解題可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是已知物體受力情況求解物體的運(yùn)動(dòng)情況;另一類(lèi)是已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求解物體的受力情況．但無(wú)論是哪一類(lèi)習(xí)題，它們的解題關(guān)鍵都是求加速度，它們的解題方法都遵循基本規(guī)律,應(yīng)用牛頓定律解題 的步驟為: 1、認(rèn)真分析題意，建立物理圖景。明確已知量和所求量2、選取研究對(duì)象，所選取的對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)（有關(guān)這一點(diǎn)我們以后再講解）3、對(duì)研究對(duì)象的受

15、力進(jìn)行分析。利用力的合成與分解，求合力表達(dá)式方程或分力表達(dá)式方程。4、對(duì)研究對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行分析，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求得物體加速度表達(dá)式。5、根據(jù)牛頓第二定律F=ma，聯(lián)合力的合成、分解的方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組成方程組。6、求解方程組，解出所求量，若有必要對(duì)所求量進(jìn)行討論。,牛頓第二定律的應(yīng)用,——臨界問(wèn)題,,你會(huì)嗎？,牛頓定律應(yīng)用,在應(yīng)用牛頓定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中，當(dāng)物體的加速度不同時(shí)，物體可能處于不同狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”.“最

16、小”.“剛好”.“恰好”等詞語(yǔ)時(shí)，往往出現(xiàn)臨界現(xiàn)象——臨界問(wèn)題1 解題關(guān)鍵：找出臨界狀態(tài)，確定臨界條件。2 常用方法：（1）假設(shè)法 （2）極限法,習(xí)題精選,例1 如圖所示，傾角為α的光滑斜面體上有一個(gè)小球m被平行于斜面 的細(xì)繩系于斜面上，斜面體放在水平面上。 1要使小球?qū)π泵鏌o(wú)壓力，求斜面體運(yùn)動(dòng)的加速度范圍，并說(shuō)明其方向。 2要使小球?qū)K無(wú)拉力，且小球相對(duì)斜面靜止，求

17、斜面體運(yùn)動(dòng)的加速度范圍，并說(shuō)明其方向。 3若已知α=60°，m=2kg,當(dāng)斜面體以a=10m/s2向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力多大？（g=10m/s2),,,,,,,m,α,,,,,,,,,,,,解（1）假設(shè)小球?qū)π泵鎰偤脹](méi)壓力時(shí)，受力如圖甲， Tsinα-mg=0 Tcosα=ma0 a0=g.cotα 所以

18、斜面向右運(yùn)動(dòng)的加速度a≥gcotα?xí)r，小球?qū)π泵鏌o(wú)壓力 （2）假設(shè)小球?qū)K剛好無(wú)拉力時(shí)，受力如圖乙 a0=gtanα 方向水平向左 所以斜面向左運(yùn)動(dòng)的加速度 a=gtanα小球?qū)π泵鏇](méi)壓力。,,,,,,,m,α,,,,,,,,,,,,,χ,y,mg 甲,T,,,,,,,,,,,,,,N,mg,,α,,（3）當(dāng)小球?qū)π泵鎰偤脹](méi)壓力時(shí)a0=gcotα= 而a=10m/s2＞a0

19、，此時(shí)小球以飄離斜面 如圖所示， Tsin β=ma Tcos β=mg解得T=20 β=45O,,,,,,α,,m,,,,,,,,mg,T,y,x,,β,跟蹤練習(xí)——,1 如下圖所示，一輛卡車(chē)后面用輕繩拖著質(zhì)量為m的物體A,A與地面之間的摩擦不計(jì)。 (1)當(dāng)卡車(chē)以加速度a1=加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩的拉力為則A對(duì)地面的壓力多大？ （2）當(dāng)卡車(chē)的加速度a=g時(shí)，繩的拉力多大？,

20、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,解析:(1)對(duì)A受力分析如圖,T= ＜mg,N≠0Tcos α=ma1 cos α= α=530 N=mg－Tsinα= mg,,,,,,,,,,mg,T,α,N,(2)當(dāng)車(chē)的加速度較大時(shí)，A將飄離地面，當(dāng)車(chē)剛好離開(kāi)地面時(shí)受力如a0=gcotα=0.75ga2=g＞a0，此時(shí)A已飄離地面 T= (mg)2+(ma2)2 T= 2

21、 mg,,,,,,,,,mg,T,α,,,,,,,例 2 一大木箱放在平板車(chē)的后面，到駕駛室的距離L=1.6m，木箱與車(chē)板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為µ=0.484，平板車(chē)一速度v0=22.0m/s勻速行駛，駕駛員突然剎車(chē)，使車(chē)均勻減速。為不讓木箱撞擊駕駛室，從開(kāi)始剎車(chē)到完全停下，至少要經(jīng)過(guò)多少時(shí)間？（g=10m/s 2 提示: 剎車(chē)加速度過(guò)大時(shí)，木箱會(huì)在木板上向前滑動(dòng)，這時(shí)車(chē)和木箱的加速度大小滿(mǎn)足a車(chē)＞a箱，因而，當(dāng)車(chē)停下時(shí)，木箱還

22、向前滑動(dòng)，兩者的v-t圖像如圖所示。,,,0,v,t,車(chē),箱,平板車(chē)的加速度不能超過(guò)多大?,能否求出平板車(chē)剎車(chē)時(shí)最大制動(dòng)力?,勻 速,加 速,加 速,減 速,減 速,,a車(chē)>am,,靜止,,,,,a車(chē)>a箱,靜止,,靜止,止,,,,V=22m/s,V1,解析:設(shè)車(chē)的加速度為a s車(chē)=v2/2a 木箱的加速度a木=μg s木

23、=v2/2 μg當(dāng)木箱與車(chē)剛好不相撞時(shí) s木= s車(chē)+L a車(chē)=5m/s2 t=v/ a車(chē)=4.4s,跟蹤練習(xí)2 小木箱abcd的質(zhì)量M=180g，高l=0.2m，其頂部離擋板E的豎直距離h=0.8m，在木箱內(nèi)放有一個(gè)質(zhì)量m=20g的小物體P（可視為質(zhì)點(diǎn)），通過(guò)輕細(xì)繩拉靜止木箱能向上運(yùn)動(dòng)，木箱與擋板E碰撞后，物體P不會(huì)和木箱頂ad相碰,求拉力FT的取值范圍(取g=10m/s2).