优化方案高中物理_第四章 牛顿运动定律 第6节 用牛顿运动定律解决问题(一)课件 新人教版必修1

发布于:2021-06-23 06:31:28

第四章 牛顿运动定律 第6节 用牛顿运动定律解决问题(一) 第四章 牛顿运动定律 1.明确动力学的两类基本问题. 2.掌握应用牛顿运 动定律解题的基本思路和方法. 一、从受力确定运动情况 1.牛顿第二定律确定了__运__动_____和____力_____的关系,使我们 能够把物体的运动情况和_受__力__情__况__联系起来. 2.如果已知物体的受力情况,可以由_牛__顿 ___第__二__定__律___求出物 体的加速度,再通过_运__动__学__规__律___确定物体的运动情况. 求物体的加速度有哪些途径? 提示:途径一:由运动学的关系(包括运动公式和运动图象)求 加速度;途径二:根据牛顿第二定律求加速度. 二、从运动情况确定受力 如果已知物体的运动情况,根据__运__动__学__公__式__求出物体的加速 度,再根据___牛__顿__第__二__定__律_____就可以确定物体所受的力. (1) 根 据 物 体 加 速 度 的 方 向 可 以 判 断 物 体 所 受 合 外 力 的 方 向.( ) (2) 根 据 物 体 加 速 度 的 方 向 可 以 判 断 物 体 受 到 的 每 个 力 的 方 向.( ) (3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的.( ) (4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决 定的.( ) 提示:(1)√ (2)× (3)√ (4)× 知识点一 从受力确定运动情况 1.基本思路 2.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受 力图. (2)根据力的合成与分解,求出物体所受的合外力(包括大小和方 向). (3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体运动的加速度. (4)结合物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需求的 运动学量——任意时刻的位移和速度以及运动轨迹等. 运动时间的求解 如图所示,ad、bd、cd 是竖直面内三根固定的光滑细杆, 每根杆上套着一个小滑环(图中未画出),三个滑环分别从 a、b、 c 处释放(初速度为 0),用 t1、t2、t3 依次表示各滑环到达 d 所用 的时间,则( ) A.t1<t2<t3 C.t3>t1>t2 B.t1>t2>t3 D.t1=t2=t3 [思路点拨] (1)先求出滑环在杆上运动的加速度. (2)位移可用 2Rcos θ 表示. (3)由 x=12at2 推导 t. [解析] 小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用,下滑的加 速度可认为是由重力沿细杆方向的分力产生的, 设细杆与竖直 方向夹角为 θ,由牛顿第二定律知 mgcos θ=ma.① 设圆心为 O,半径为 R,由几何关系得,滑环由开始运动至 d 点的位移为 x=2Rcos θ.② 由运动学公式得 x=21at2.③ 由①②③联立解得 t=2 Rg. 小滑环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关,故 t1=t2=t3. [答案] D 速度和位移的求解 质量为 m=2 kg 的物体静止在水*地面上,物体与水* 地面之间的动摩擦因数为 μ=0.5.现在对物体施加如图所示的 力 F,F=10 N,θ=37°,且 sin 37°=0.6.经 t=10 s 后撤去力 F, 再经一段时间,物体静止,g 取 10 m/s2.求: (1)物体运动过程中的最大速度是多少? (2)物体运动的总位移是多少? [解析] (1)撤去力 F 前,对物体进行受力分析,如图甲所示, 则有 Fsin θ+FN=mg Fcos θ-Ff=ma1 又 Ff=μFN x1=12a1t2,v=a1t 代入数据解得 x1=25 m,v=5 m/s. 甲 乙 (2)撤去 F 后,对物体进行受力分析,如图乙所示,则有 F′f=μF′N=μmg=ma2 2a2x2=v2 解得 x2=2.5 m 故物体运动的总位移为 x=x1+x2=27.5 m. 答案:(1)5 m/s (2)27.5 m 多过程问题的求解 如图所示,在海滨游乐场里有一种滑沙运动.某人坐在 滑板上从斜坡的高处 A 点由静止开始滑下,滑到斜坡底端 B 点 后,沿水*的滑道再滑行一段距离到 C 点停下来.若人和滑板 的总质量 m=60.0 kg,滑板与斜坡滑道和水*滑道间的动摩擦 因数均为 μ=0.5,斜坡的倾角 θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°= 0.8),斜坡与水*滑道间是*滑连接的,整个运动过程中空气 阻力忽略不计,重力加速度取 g=10 m/s2.求: (1)人从斜坡上滑下的加速度为多大? (2)若由于场地的限制,水*滑道 BC 的最大长度 L=20.0 m, 则斜坡上 A、B 两点间的距离应不超过多少? [思路点拨] 解答本题时要明确以下两点: (1)人从 A 到 B 做初速度为零的匀加速直线运动. (2)人从 B 到 C 做匀减速直线运动. [解析] (1)人和滑板在斜坡上的受力如图所示,建立直角坐标 系. 设人和滑板在斜坡上滑下的加速度为 a1,由牛顿第二定律得 mgsin θ-Ff=ma1, FN-mgcos θ=0,其中 Ff=μFN, 联立解得人和滑板滑下的加速度为 a1=g(sin θ-μcos θ) =10×(0.6-0.5×0.8)m/s2=2.0 m/s2. (2)人和滑板在水*滑道上受力如图所示. 由牛顿第二定律得 FN′-mg=0, Ff′=ma2, 其中 Ff′=μFN′, 联立解得人和滑板在水*滑道上运动的加速度大小为 a2=μg=0.5×10 m/s2=5.0 m/s2, 设人从斜坡上滑下的最大距离为 LAB,由匀变速直线运动公式 得:v2B=2a1LAB,0-v2B=-2a2L 联立解得 LAB=50.0 m. [答案] (1)2.0 m/s2 (2)50.0 m 解答动力学两类问题的两个关键点 知识点二 从运动情况确定受力 1.基本思路:本类型问题是解决第一类问题的逆过

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