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物理:4.6用牛顿定律解决问题(一)课件(新人教版必修1)_图文

4.6用牛顿定律解决问题(一)

学习目标:
1.

进一步学习分析物体的受力情况,能 结合 力的性质和运动状态进行分析。

2. 知道两类动力学问题。
3. 理解应用牛顿运动定律解答两类动力学 问 题的基本思路和方法。 4. 会应用牛顿运动定律结合运动学知识求 解

学习重点:
应用牛顿定律解题的一般步骤

学习难点:
两类动力学问题的解题思路

一、动力学的两类基本问题
本节的主要内容是在对物体进行受力分 析的 基础上,应用牛顿运动定律和运动学的 知识 来分析解决物体在几个力作用下的运动 问 题。 1.根据物体的受力情况(已知或分析得 出)确 定物体的运动情况(求任意时刻的速

可画方框图如下:

加 物体受 物体运 力情况 牛顿 运动学 动状态 第二定律 速 及 及 公式 其分析 其变化 度

其解题基本思路是:利用牛顿第二定律 F合=ma求出物体的加速度a;再利用运动学的 有关公式求出速度vt和位移s等。 2.根据物体的运动情况(已知)确定物体的受 力情况。其解题基本思路是:分析清楚物 体的运动情况(性质、已知条件等),选用 运动学公式求出物体的加速度;再利用牛 顿第二定律求力。 3.无论哪类问题,正确理解题意、把握条 件、分清过程是解题的前提,正确分析物 体受力情况和运动情况是解题的关键,加 速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。
, ,

4.把动力学问题分成上述两类基本问题有其 实际重要意义。已知物体受力情况根据 牛 顿运动定律就可确定运动情况,从而对 物 体的运动做出明确预见。如指挥宇宙飞 船 飞行的科技工作者可以根据飞船的受力 情 况确定飞船在任意时刻的速度和位置。 而 已知物体运动情况确定物体受力情况则 包

二、应用牛顿运动定律 解题的一般步骤

(1)确定研究对象(在解题时要明确地写出 来)。可根据题意选某物体(题设情景中 有多 个物体时尤显必要)或某一部分物体或 几个 物体组成的系统为研究对象。所选研 究对 象应是受力或运动情况清楚便于解题 的物 体。有的物体虽是涉及对象但受力或 运动

比如求物体对地面的压力,不能选地面为研 究对象而选物体为研究对象,求得地面对物 体的支持力,再由牛顿第三定律得出物体对 地面的压力与地面对物体的支持力大小相等 方向相反。 (2)全面分析研究对象的受力情况,正确画出 受力示意图。可以按力的性质——重力、 弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所 受各个力的大小和方向;再根据力的合成 知识求得物体所受合力的大小和方向。

也可以根据牛顿第二定律F合=ma,在加速度a 的大小方向已知或可求时,确定合力F合的大

小和方向。牛顿运动定律研究的对象是质点
或可以看成质点的物体,因此画示意图时,

可以用一方块一圆圈或一个点表示物体,各
力作用点画在一个点(如方块中心或圆圈中心) 上。各力方向一定要画准,力线段的长短要 能定性地看出力大小的不同。

(3)全面分析研究对象的运动情况,画出运动 过程示意简图(含物体所在位置、速度方向、 加速度方向等)。特别注意:若所研究运动过 程的运动性质、受力情况并非恒定不变时, 则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶 段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。 要弄清楚各运动阶段之间的联系(如前一阶段 的末速度就是后一阶段的初速度等)。 (4)利用牛顿第二定律(在已知受力情况时)或 运动学公式(在运动情况已知时)求出加速度。

(5)利用运动学公式(在受力情况已知时)或牛 顿运动定律(在运动情况已知时)进一步解出 所 求物理量。注意:在求解过程中,要选准公 式、正确运算、简洁、规范。要先求出所求 物理量的文字表达式再代人数字进行计算。 各量统一用国际单位制单位。各已知量的单 位不必一一定出,在数字后面直接写上所求 量的国际单位制单位即可。 (6)审查结果是否合理或深入探讨所得结果的 物理意义、内涵及外延等。

【例一】一个质量m=10kg的物体,在五个水 平方向的共点力作用下静止在摩擦因数μ =0.4的水平面上,当其中F3=100N的力撤消 后,求物体在2s末的速度大小、方向和这 2s内的位移。(取g=10米每二次方秒) 【例二】质量为1000吨的列车由车站出发沿 平直轨道作匀变速运动,在l00s内通过的路 程 为1000m,已知运动阻力是车重的0.005倍, 求机车的牵引力。

【例三】木块质量m=8kg,在F=4N的水平拉力作 用 下,沿粗糙水平面从静止开始作匀加速直线运动, 经t=5s的位移s=5m.取g=10米每二次方秒,求: (1)木块与粗糙平面间的动摩擦因数。 (2)若在5s后撤去F,木块还能滑行多远? 【例四】长为20米的水平传输带以2m/s的速度匀 速运动,物体与传输带间的摩擦系数μ=0.1。物体

从放上传输带A端开始,直到传输到B端所需时间 为多少?

【例五】图中的AB、AC、AD都是光滑的轨道, A、B、C、D四点在同一竖直圆周上,其中AD是竖 直的。一小球从A点由静止开始,分别沿AB、AC、 AD轨道滑下B、C、D点所用的时间分别为tl、t2、 t3。则( ) A. tl=t2=t3 B. tl > t2 > t3 C. tl <t2 < t3 D.t3> tl > t2

课堂训练:
1.A、B、C三球大小相同,A为实心木 球, B为实心铁球,C是质与A一样的空心 铁 球,三球同时从同一高度由静止落下, 若 受到的阻力相同,则( ) A.A球下落的加速度最大 B.B球下落的加速度最大 C.C球下落的加速度最大 D.B球落地时间最短,A、C球同时落地

2.质量为M的木块位于粗糙水平桌面上, 若 用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度 为a。当拉力方向不变,大小变为2F时, 木块的加速度为a′,则( ) A.a′=a B.a′<2a C.a′>2a D.a′=2a 3.图中的AD、BD、CD都是光滑的斜面,现 使一小物体分别从A、B、D点由静止开始下 滑到D点,所用时间分别为tl、t2、t3 ,则( ) A. tl > t2 > t3 B. t3> t2 > tl C. t2 > tl = t3 D. t2 < tl > t3

阅读材料:我国古代关于力和运动的知识
在我国古代著作中,对于力和运动问题,已有一定 的认识。远在春秋时期成书的《考工记》就有这样 的记载:“马力既竭,辅犹能一取也。”就是说, 马 已停止用力,车还能向前走一段距离。这里虽然没 有得出惯性的概念,但是已经注意到了惯性现象。 在《墨经》里,还给力下了一个明确的定义。在 《经上》第21条里说:“力,形之所以奋也”。这 里 的“形”就是“物体”, “奋”字在古籍中的意 思是多方 面的,像由静到动、动而愈速、由下上升等都可以

而动、动而愈速或由下而上的原因。在〈经说〉里 又说:“力,重之谓”这说明物重,是力的一种表 现。从这条经文来看,的确可以说我们的祖先在 2000多年以前,已经对力和运动之间的关系,开始 了正确的观察和研究。 东汉王充所著《论衡》一书《状留篇》中有这样一 段话: “且圆物投之于地,东西南北无之不可, 策 杖叩动,才微辄停。方物集地,一投而止,及其移 徙,须人动举”就是说,圆球投在地上,它的运动 方 向,或东或西或南或北是不一定的,但是不论向哪 方向运动,或东或西或南或北是不一定的,但是

不论向哪方向运动,只要用手杖加上一个微小的力 量,就会停止运动;方的物体投在地上就会静止, 必须人用力才能使它发生位移。这里说明了力是物 体运动变化的原因,也说明了物体的平衡和它的基 底的关系,王充还提出:“车行于陆,船行于沟, 其 满而重者行迟,空而轻者行疾”这段话说明了在一 定 的外力作用下,质量越大的物体运动状态的改变就 越困难。

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住一间,大儿子和女儿各住一间。这时候,一双儿女已经到了谈婚论嫁的年龄了。白家的女儿非亲生的事情,早在家乡时女儿 就已经知道了。养父母的恩情让这个懂事的女娃儿非常感激,而她和两个哥哥的手足之情,也比别人家的同胞兄妹更加深厚许 多。二哥不幸溺亡之后,女娃儿似乎在一夜之间长大了。她和大哥强忍悲痛,协力安抚可怜的爹娘,全家人好不容易度过了那 一段特别难挨的时光。如今,看着仅仅几年过去,就已经苍老了许多的养父母又开始为她和大哥的婚事操心了,女娃儿想了很 多。养父母对她恩重如山,而从小抱她长大,如今已经长成了堂堂男子汉的大哥也是她非常心仪的人。于是,她羞涩地把自己 的心事悄悄地告诉了养母。这可是天大的好事情啊,白百大的祖父母自然高兴不迭。而白百大的父亲知道了自己养妹妹的心事 后,更是兴奋极了。他红着脸对爹娘说:“我只知道疼爱这个妹妹了,怎么就没有想到过娶她做媳妇呢!”于是,爹把家里几 乎所有的积蓄拿出来,买回好木料请人为他们做了宽敞结实的新木床,又打了几样简单适用的家具;娘为他们缝制了新被褥, 做了新衣裳。就在当年的腊月里,爹娘挑选了一个吉祥的好日子让他们圆房了。隔一年的初夏时节,白百大呱呱坠地,全家人 沉浸在无比的幸福之中。这以后,尽管白家父子日日辛勤劳作,婆媳俩勤俭持家,可生活过得仍然没有多么宽裕,但全家人一 起生活却非常幸福安逸,其乐融融。美中不足的是,眼见着可爱的大胖孙子白百大慢慢地长大了,但由养女变成的亲媳妇却再 也没有继续生育的迹象。如此,白百大就成了白家的独苗苗,爷爷和奶奶的把这个宝贝疙瘩视为命根子一般,一步不让离开。 稍微长大些了以后,爷爷和奶奶就特别告诫喜欢和小伙伴儿们到处疯玩儿的白百大:千万不能去长江边儿上玩可是他们哪里知 道,在长江边儿上出生的男娃儿怎么可能不酷爱水,不喜欢长江呢!白百大这个北方人的后代,现在已经被江南的水土几乎完 全驯化成了一个地地道道的南方娃儿了。在爷爷奶奶和爹娘毫不知情的情况下,小小年龄的他,就已经犹如一条欢快的武昌鱼 一样,无比喜悦地开始在滔滔长江里畅游了当然,白百大的骨子里还是一个北方男娃儿。比如,山东人特有的豪爽使他颇受同 龄小伙伴们的喜欢;而且,他也很喜欢吃奶奶和娘做的各种北方面食。后来,一生辛劳透支太多的爷爷和奶奶都没有能活过六 十岁。两位老人相继离世后,白百大的父母继续勤劳、勤俭地操持这个并不富裕的家,精心抚养独生儿子白百大尽量快乐地成 长,并且还省吃俭用供他读了三年私塾。白百大十八岁那年,犹如当地人一样喜欢在滔滔长江里畅游的他长得五大三粗的,北 方大汉的模样一点儿也没有变。父母商议,应该给


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