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1、4.6 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用(一)(一) 高一物理组 力和运动关系的两类基本问题力和运动关系的两类基本问题1、已已知知物物体体的的受受力力情情况况,确确定定物物体体的的运运动动情情况;况;2、已已知知物物体体的的运运动动情情况况,确确定定物物体体的的受受力力情情况。况。一、一、 从受力确定运动情况从受力确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况,指已知物体受力情况确定运动情况,指的是在受力情况已知的条件下,要求判断的是在受力情况已知的条件下,要求判断出物体的运动状态或求出物体的时间、速出物体的运动状态或求出物体的时间、速度和位移。度和位移。 处理这类问题的基本思路是:先分析处理
2、这类问题的基本思路是:先分析物体的运动情况求出合力,根据牛顿第二物体的运动情况求出合力,根据牛顿第二定律求出加速度,再利用运动学的有关公定律求出加速度,再利用运动学的有关公式求出要求的时间、速度和位移。式求出要求的时间、速度和位移。 例例1:一个静止在水平地面上的物体,质量:一个静止在水平地面上的物体,质量是是2Kg,在,在6.4N的水平拉力作用下沿水的水平拉力作用下沿水平地面向右运动,物体与水平地面间的平地面向右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦力是滑动摩擦力是4.2N。求物体。求物体4s末的速度末的速度和和4s内发生的位移。内发生的位移。解:物体的受力如图所示:解:物体的受力如图所示:4s内
3、的位移内的位移FNGfa(正)(正)由图知:由图知:F合合=F-f=6.4N-4.2N=2.2N由牛顿第二定律:由牛顿第二定律:4s末的速度末的速度由运动学公式:由运动学公式:二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 已知物体运动情况确定受力情况,指已知物体运动情况确定受力情况,指的是在运动情况(如物体的运动性质、速的是在运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下,要求度、加速度或位移)已知的条件下,要求得出物体所受的力。得出物体所受的力。 处理这类问题的基本思路是:首先分处理这类问题的基本思路是:首先分析清楚物体的受力情况,根据运动学公式析清楚物体的受力情况,根据运动学
4、公式求出物体的加速度,然后在分析物体受力求出物体的加速度,然后在分析物体受力情况的基础上,利用牛顿第二定律列方程情况的基础上,利用牛顿第二定律列方程求力求力。 例例2.一一个个滑滑雪雪的的人人,质质量量m = 75Kg,以以v0 = 2m/s的的初初速速度度沿沿山山坡坡匀匀加加速速地地滑滑下下,山山坡坡的的倾倾角角= 30o,在在 t = 5s的的时时间间内内滑滑下下的的路路程程X= 60m,求求滑滑雪雪人人受受到到的的阻阻力力(包包括括滑滑动动摩摩擦擦和和空空气阻力)。气阻力)。 解:对人进行受力分析画受力图,如下解:对人进行受力分析画受力图,如下因为:因为:V0=2m/s,x=60m,t=
5、5s取沿钭面向下方向为正取沿钭面向下方向为正 G2G1mgNf则:根据运动学公式:则:根据运动学公式:求得求得a = 4m/s2再由牛顿第二定律可得:再由牛顿第二定律可得:三、总结;三、总结;1、求解两类问题的、求解两类问题的基本思路基本思路:牛顿第二定律反映的是牛顿第二定律反映的是-加速度、质量、以及加速度、质量、以及合外力的关系,而加速度又是运动的特征量,合外力的关系,而加速度又是运动的特征量,所以说所以说加速度加速度是联结力和运动的纽带和桥梁,是联结力和运动的纽带和桥梁,是解决动力学问题的是解决动力学问题的关键关键。运动学基本公式运动学基本公式物体的运动情况物体的运动情况物体的受力情况物
6、体的受力情况牛顿第二定律牛顿第二定律加速度加速度桥梁桥梁2 2、运用牛顿运动定律解题的一般步骤、运用牛顿运动定律解题的一般步骤:分清哪类问题 确定研究对象;确定研究对象; 分分析析研研究究对对象象的的受受力力情情况况或或运运动动情情况况,必要时画受力示意图;必要时画受力示意图; 利利用用牛牛顿顿第第二二定定律律或或运运动动学学公公式式求求加加速速度;度; 利利用用运运动动学学公公式式或或牛牛顿顿第第二二定定律律进进一一步步求解要求的物理量。求解要求的物理量。例例3 如如图图甲甲所所示示,一一质质量量为为m的的物物体体,静静止止于于动动摩摩擦擦因因数数为为的的水水平平地地面面上上,现现用用与与水
7、水平平面面成成角角的的力力F拉拉物物体体,为为使使物物体体能能沿沿水水平平地地面面做做匀匀加加速速运运动动,求求F的取值范围有一同学解答如下:的取值范围有一同学解答如下:设物体运动的加速度为设物体运动的加速度为a,由图乙知由图乙知 Fcos-N = ma Fsin+ N = mg 要使物体做匀加速运动,应满足要使物体做匀加速运动,应满足a 0 你认为这样的解答是否完整?你认为这样的解答是否完整?若认为不完整,请作出完整的解答若认为不完整,请作出完整的解答由以上三式得由以上三式得mF甲甲F乙乙Nfmg解答:解答:此解答不完整,还缺少限制性条件此解答不完整,还缺少限制性条件 由:由:Fsin+ N =mg 得:得:N=mg Fsin 因为:因为:N 0 所以:所以:F mg/sin 还有还有Fcos-N=ma 即力即力F的取值范围应为的取值范围应为FNfmgGFF合例例4 已知球与车厢保持相对静止,已知球与车厢保持相对静止, 试推试推断小车的运动情况断小车的运动情况a球球a车车小车做小车做 : 向左的匀加速直线运动向左的匀加速直线运动 或者或者 向右的匀减速直线运动。向右的匀减速直线运动。