用牛顿运动定律解决问题一人教版必修省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第1页第2页第3页第4页第5页第6页第7页一、从受力确定运动情况一、从受力确定运动情况第9页1.1.解题思绪解题思绪2.2.解题步骤解题步骤(1 1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体受力图体受力图.(2 2)依据力合成与分解,求出物体所受合外力(包含大小)依据力合成与分解,求出物体所受合外力(包含大小和方向)和方向).第10页(3 3)依据牛顿第二定律列方程,求出物体运动加速度)依据牛顿第二定律列方程,求出物体运动加速度.(4 4)结合物体运动初始条件,选择运动学公式,求出所需)结合物体运动初始条件,选择运动学公式,求出所需求运动
2、学量求运动学量任意时刻位移和速度,以及运动轨迹等任意时刻位移和速度,以及运动轨迹等.第11页 (1 1)正确受力分析是解答本类题目标关键)正确受力分析是解答本类题目标关键.(2 2)已知量单位应都统一成国际单位制中单位)已知量单位应都统一成国际单位制中单位.第12页【典例【典例1 1】(徐州高一检测徐州高一检测)如图所表示,一固定不动光滑斜面,如图所表示,一固定不动光滑斜面,倾角为倾角为,高为,高为h.h.一质量为一质量为m m物体物体从斜面顶端由静止开始滑下,求从斜面顶端由静止开始滑下,求物体从顶端滑到底端所用时间及物体从顶端滑到底端所用时间及滑到底端时速度大小滑到底端时速度大小.第13页
3、【解题指导】【解题指导】解答本题可按以下思绪分析解答本题可按以下思绪分析:第14页【标准解答】【标准解答】物体受力如图所表示,由牛顿第二定律得:物体受力如图所表示,由牛顿第二定律得:mgsin=ma mgsin=ma 解得:解得:a=gsina=gsin由由x=vx=v0 0t+t+得:得:=解得:解得:t=t=由由v=vv=v0 0+at+at得:得:v=at=v=at=第15页【规律方法】【规律方法】应用牛顿第二定律解题时求协力方法应用牛顿第二定律解题时求协力方法(1)(1)合成法:物体只受两个力作用产生加速度时,协力方向合成法:物体只受两个力作用产生加速度时,协力方向就是加速度方向,解题
4、时要求准确作出力平行四边形,然就是加速度方向,解题时要求准确作出力平行四边形,然后利用几何知识求协力后利用几何知识求协力F F合合.反之,若知道加速度方向就知道反之,若知道加速度方向就知道协力方向协力方向.(2)(2)正交分解法:当物体受到两个以上力作用而产生加速度正交分解法:当物体受到两个以上力作用而产生加速度时,通惯用正交分解法解答,普通把力正交分解为加速度时,通惯用正交分解法解答,普通把力正交分解为加速度方向和垂直于加速度方向两个分量方向和垂直于加速度方向两个分量.即沿加速度方向:即沿加速度方向:F Fx x=ma=ma,垂直于加速度方向:,垂直于加速度方向:F Fy y=0.=0.第1
5、6页二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力第23页2.2.解题步骤解题步骤(1)(1)确定研究对象确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动过程分对研究对象进行受力分析和运动过程分析析,并画出受力图和运动草图并画出受力图和运动草图.(2)(2)选择适当运动学公式选择适当运动学公式,求出物体加速度求出物体加速度.(3)(3)依据牛顿第二定律列方程依据牛顿第二定律列方程,求物体所受合外力求物体所受合外力.(4)(4)依据力合成与分解方法依据力合成与分解方法,由协力争出所需求力由协力争出所需求力.第24页 (1)(1)由运动学规律求加速度由运动学规律求加速度,要尤其注意加要尤其注意加速度方向速
6、度方向,从而确定合外力方向从而确定合外力方向,不能将速度方向和加速度不能将速度方向和加速度方向混同方向混同.(2)(2)题目中所求力可能是协力题目中所求力可能是协力,也可能是某一特定力也可能是某一特定力.第25页【典例【典例2 2】(】(广州高一检测)一辆汽车在恒定牵引力作用广州高一检测)一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,下由静止开始沿直线运动,4 s4 s内经过内经过8 m8 m距离,今后关闭距离,今后关闭发动机,汽车又运动了发动机,汽车又运动了2 s2 s停顿,已知汽车质量停顿,已知汽车质量m m2102103 3 kg kg,汽车运动过程中所受阻力大小不变,求:,汽车运动过
7、程中所受阻力大小不变,求:(1)(1)关闭发动机时汽车速度大小;关闭发动机时汽车速度大小;(2)(2)汽车运动过程中所受到阻力大小;汽车运动过程中所受到阻力大小;(3)(3)汽车牵引力大小汽车牵引力大小 【解题指导】【解题指导】分析物体受力情况及运动规律时,注分析物体受力情况及运动规律时,注意前后两个阶段改变意前后两个阶段改变.第26页【标准解答】【标准解答】(1)(1)汽车开始做匀加速直线运动汽车开始做匀加速直线运动x x0 0=解得解得v v0 0=4 m/s=4 m/s(2)(2)汽车滑行减速过程加速度汽车滑行减速过程加速度a a2 2=-2 m/s=-2 m/s2 2由牛顿第二定律得:
8、由牛顿第二定律得:-F-Ff f=ma=ma2 2解得解得F Ff f=410=4103 3 N N第27页(3)(3)开始加速过程中加速度为开始加速过程中加速度为a a1 1x x0 0=由牛顿第二定律得:由牛顿第二定律得:F-FF-Ff f=ma=ma1 1解得解得:F=F:F=Ff fmama1 1=610=6103 3 N.N.答案答案:(1)4 m/s (2)410(1)4 m/s (2)4103 3 N (3)610 N (3)6103 3 N N第28页【规律方法】【规律方法】处理动力学问题关键处理动力学问题关键处理动力学问题时,受力分析是关键,对物体运动情况分处理动力学问题时,
9、受力分析是关键,对物体运动情况分析一样主要,尤其是对运动过程较复杂问题析一样主要,尤其是对运动过程较复杂问题.分析时,一定分析时,一定要搞清楚整个过程中物体加速度是否相同,若不一样,必要搞清楚整个过程中物体加速度是否相同,若不一样,必须分阶段处理,加速度改变时速度是前后过程联络桥梁须分阶段处理,加速度改变时速度是前后过程联络桥梁.分分析受力时,要注意前后过程中哪些力发生了改变,哪些力析受力时,要注意前后过程中哪些力发生了改变,哪些力没发生改变没发生改变.第29页用牛顿定律研究力与运动关系时,常碰到某一弹力或摩擦用牛顿定律研究力与运动关系时,常碰到某一弹力或摩擦力为零现象,这种现象往往隐含在物理
10、过程中,不易发觉力为零现象,这种现象往往隐含在物理过程中,不易发觉.假如采取极限法,分别设加速度为无穷大和零,分析出研假如采取极限法,分别设加速度为无穷大和零,分析出研究对象两种可能情况,即可找出这两种状态分界点临界条究对象两种可能情况,即可找出这两种状态分界点临界条件件.第32页【典例】如图所表示,一细线一端固定于倾角为【典例】如图所表示,一细线一端固定于倾角为=30=30光光滑楔形块滑楔形块A A顶端处,细线另一端拴一质量为顶端处,细线另一端拴一质量为m m小球小球.(1 1)当滑块最少以多大加速度)当滑块最少以多大加速度a a向左加速运动时,小球对向左加速运动时,小球对滑块压力为零滑块压
11、力为零?(2 2)当滑块以)当滑块以a=2 ga=2 g加速度向左加速运动时,小球对线拉加速度向左加速运动时,小球对线拉力为多大?力为多大?第33页【解题指导】【解题指导】球与斜面接触且无挤压时,是小球离开斜面球与斜面接触且无挤压时,是小球离开斜面最小加速度,此时小球仅受重力和绳子拉力最小加速度,此时小球仅受重力和绳子拉力.【标准解答】【标准解答】(1 1)小球对滑块恰无压力时受力情况如图所)小球对滑块恰无压力时受力情况如图所表示表示.由牛顿运动定律,由牛顿运动定律,得得mgcot=mamgcot=ma0 0,所以所以a a0 0=gcot=gcot30=gcot=gcot30=g.=g.第3
12、4页(2 2)当)当a=2 ga=2 g时,因为时,因为aaaa0 0,所以此时小球已离开滑块,设,所以此时小球已离开滑块,设此时细线与水平方向夹角为此时细线与水平方向夹角为,则其受力情况如图所表示则其受力情况如图所表示.第35页由牛顿运动定律,得由牛顿运动定律,得mgcot=ma,mgcot=ma,所以所以cot=a/g=2cot=a/g=2所以所以F FT T=mg/sin=mg=mg/sin=mg或或F FT T=mg=mg依据牛顿第三定律,小球对线拉力依据牛顿第三定律,小球对线拉力F FT T=F=FT T=mg.=mg.答案:答案:(1)g (2)mg(1)g (2)mg 第36页
13、对运动过程分析不清造成错解对运动过程分析不清造成错解如图,有一水平传送带以如图,有一水平传送带以2 m/s2 m/s速度匀速运动,现将一物体轻轻放速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带上,若物体与传送带间在传送带上,若物体与传送带间动摩擦因数为动摩擦因数为0.50.5,则传送带将该,则传送带将该物体传送物体传送10 m10 m距离所需时间为多少距离所需时间为多少?(取(取g=10 m/sg=10 m/s2 2)第37页【正确解答】【正确解答】以放到传送带上物体以放到传送带上物体为研究对象,在竖直方向受重力和支为研究对象,在竖直方向受重力和支持力,在水平方向受滑动摩擦力,做持力,在水平方向受滑动
14、摩擦力,做v v0 0=0=0匀加速运动匀加速运动.据牛顿第二定律,据牛顿第二定律,水平方向水平方向F Ff f=ma,=ma,竖直方向竖直方向:F:FN N=mg=mg,又,又F Ff f=F=FN N,解得解得a=5 m/sa=5 m/s2 2.设经时间设经时间t t1 1,物体速度到达传送带速度,据匀加物体速度到达传送带速度,据匀加速直线运动速度公式速直线运动速度公式v=atv=at1 1,解得,解得t t1 1=0.4 s=0.4 s,可得,可得t t1 1时时间间 内物体位移:内物体位移:x x1 1=0.4 m=0.4 m10 m10 m,物体位移为,物体位移为第38页0.4 m0
15、.4 m时,物体速度与传送带速度相同,时,物体速度与传送带速度相同,0.4 s0.4 s后物体不受摩后物体不受摩擦力,开始做匀速运动擦力,开始做匀速运动,x,x2 2=v=v2 2t t2 2.因为因为:x:x2 2=x-x=x-x1 1=10 m-0.4=10 m-0.4 m=9.6 m,vm=9.6 m,v2 2=2 m/s=2 m/s,所以,所以t t2 2=4.8 s=4.8 s,则传送带将物体传送,则传送带将物体传送10 10 m m所需时间为所需时间为t=0.4 s+4.8 s=5.2 st=0.4 s+4.8 s=5.2 s正确答案正确答案:5.2 s5.2 s第39页【易错分析
16、】【易错分析】在解答本题时易犯错误详细分析以下:在解答本题时易犯错误详细分析以下:第40页第41页1.1.质量为质量为1 kg1 kg物体,受水平恒力作用,由静止开始在光滑物体,受水平恒力作用,由静止开始在光滑水平面上做加速运动,它在水平面上做加速运动,它在t t秒内位移为秒内位移为x mx m,则,则F F大小为大小为()A.B.C.D.A.B.C.D.【解析解析】选选A.A.由由x=x=得:得:a=m/sa=m/s2 2,对物体由牛顿第,对物体由牛顿第二定律得:二定律得:F=ma=1 N=NF=ma=1 N=N,故,故A A正确正确.第42页2.(2.(哈尔滨高一检测哈尔滨高一检测)在交通
17、事故分析中,刹车线长度是在交通事故分析中,刹车线长度是很主要依据,刹车线是汽车刹车后,停顿转动轮胎在地面很主要依据,刹车线是汽车刹车后,停顿转动轮胎在地面上发生滑动时留下滑动痕迹上发生滑动时留下滑动痕迹.在某次交通事故中,汽车刹车在某次交通事故中,汽车刹车线长度是线长度是14 m14 m,假设汽车轮胎与地面间动摩擦因数恒为,假设汽车轮胎与地面间动摩擦因数恒为0.70.7,g g取取10 m/s10 m/s2 2,则汽车刹车前速度为(,则汽车刹车前速度为()A.7 m/s B.14 m/s C.10 m/s D.20 m/sA.7 m/s B.14 m/s C.10 m/s D.20 m/s第4
18、3页【解析】【解析】选选B.B.设汽车刹车后滑动加速度大小为设汽车刹车后滑动加速度大小为a a,由牛顿第,由牛顿第二定律得:二定律得:mg=ma,mg=ma,解得:解得:a=g.a=g.由匀变速直线运动速度由匀变速直线运动速度位移关系式位移关系式 可得汽车刹车前速度为:可得汽车刹车前速度为:v v0 0=m/s=14 m/s,=m/s=14 m/s,所以所以B B正确正确.第44页3.3.物体受物体受10 N10 N水平拉力作用,恰能沿水平面匀速运动,当水平拉力作用,恰能沿水平面匀速运动,当撤去这个拉力后,物体将(撤去这个拉力后,物体将()A.A.匀速运动匀速运动B.B.马上停顿运动马上停顿运
19、动C.C.产生加速度,做匀减速运动产生加速度,做匀减速运动D.D.产生加速度,做匀加速运动产生加速度,做匀加速运动【解析】【解析】选选C.C.由题意知物体所受阻力为由题意知物体所受阻力为10 N10 N,撤去拉力后,撤去拉力后,物体协力等于阻力,今后产生加速度,且加速度方向与速物体协力等于阻力,今后产生加速度,且加速度方向与速度方向相反,故撤去拉力后,物体做匀减速直线运动度方向相反,故撤去拉力后,物体做匀减速直线运动.A.A、B B、D D错,错,C C对对.第45页4.4.(大庆高一检测)利用传感大庆高一检测)利用传感器和计算机能够研究快速改变力器和计算机能够研究快速改变力大小大小.试验时让
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