#物理多媒体教学课件：3.5 牛顿运动定律的应用.ppt

5 牛顿运动定律的应用 1、进一步学习分析物体的受力情况,并和物体运动情况结合起来分析。 2、掌握运用牛顿运动定律解决问题的思路和方法 牛顿运动定律知识结构 牛顿运动定律 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 当物体不受外力或合外力为零时总保持静止或匀速直线运动状态。 物体的加速度与合力成正比，与物体的质量成反比。 F合 = ma 两个物体间的作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上F=－F＇ 受力分析 F合 F合=ma a 运动情况 1、由左向右是已知力求运动状态，可将v、a、x、t中任何一个物理量作为未知量求解 2、由右向左是已知运动求受力情况，可将F、 a 、m中任何一个物理量作为未知量求解 用牛顿运动定律解决两类问题 问题1：已知物体的受力情况　 据F合=ma 求得a 据 可求得x、v0、vt、t. 问题2：已知物体的运动情况 求a 据F=ma 求得物体的受力情况。 据 例1、质量为4kg的物体，以2m/s的速度在水平面上匀速前进，如图所示。若物体与水平面间的动摩擦因数是0.2，则水平拉力F1为多大？若F1突然变为F′= 6N，并持续作用2s，问：在这2s内，物体的位移是多大？ 分析： 本题属于刚才所讲问题中的哪一类？ 已知物体的受力情况，求解物体的运动情况。 v F m G N F f 解： 对木块，受力分析如图 建立如图所示坐标系 由牛顿第二定律得: G N F1 f x y x轴方向： y轴方向： 1 2 又： 3 由1、2、3式代入数据得： F1 = 8 N G N F1′ f x y 当F1突然变成F1′后 x轴方向： m/s2 式中 “ - ”号表示加速度方向与x轴正方向相反，表明物体在做匀减速运动。 物体做减速运动持续的时间为： =4s 2s = 3m 第一类：由受力情况求运动情况 解题步骤： 4.利用运动学公式确定物体的运动情况。 1.确定研究对象，并对物体进行受力分析，画出物体的受力图，弄清题目的物理情景。 2.求出合力 3.利用牛顿第二定律求出物体的加速度。 练习1 一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为μ，现用斜向右下方与水平方向成α角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度。 Ｆ ? v Ｆ ? G N f x y ? G N f x y 解：对木块，受力分析如图． 建立如图所示坐标系． 由牛顿第二定律得： x轴方向上 y轴方向上 又： 物体由静止开始匀加速运动，则有 vt=at = F (1)若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5,求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间. (2)若给小物体一个沿斜面向下 的初速度,恰能沿斜面匀速下滑, 则小物体与斜面间的动摩擦因数μ是多少? q=30 o A B m 练习2 一斜面AB长为10 ｍ,倾角为30o,一质量为２kg的小物体(大小不计)从斜面顶端A点由静止开始下滑,如图所示(ｇ取10 m/s2) A G (1)、以小物体为研究对象,其受力情况如图所示.建立直角坐标系. q=30 o B m N x y f sin G q G1= cos G q G2= 由牛顿第二定律得： 把重力Ｇ沿ｘ轴和ｙ轴方向分解： 又： 由以上三式得： = 0.67m/s2 x 设小物体下滑到斜面底端时的速度为v,所用时间为t,小物体由静止开始匀加速下滑, 则： 由： 3.7m/s 由 得 = 5.5 s q=30 o A B m N G y f sin G q G1= cos G q G2= (2)小物体沿斜面匀速下滑时,处于平衡状态,其加速度a＝０，则在图示的直角坐标系中。 由牛顿第二定律得： 又： q=30 o A B m N G y f sin G q G1= cos G q G2= x 所以,小物体与斜面间的动摩擦因数 = tan30o 规律总结 若给物体一定的初速度 ① 当μ＝tanθ时, 物体沿斜面匀速下滑； ② 当μ＞ tanθ （μmgcosθ＞mgsinθ）时, 物体沿斜面减速下滑； ③ 当μ＜ tanθ （μmgcosθ＜mgsinθ）时, 物体沿斜面加速下滑. q=30 o A B m N G y f sin G q G1= cos G q G2= x 例2、一个滑雪的人，质量m=75㎏，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=300,在5秒内滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力（包括滑动摩擦力和空气的阻力）。 分析： 本题属于刚才所讲问题中的哪一类？ 已知物体的运动情况，求解物体的受力情况。 G N f v 解： 滑雪人受到3个力作用，如图所示。 G N f 建立如图的直角坐标系.把重力G沿x轴和y轴的方向分解。 y x 由运动学公式