人教版高中物理必修一课件：46用牛顿运动定律解决问题(共39张PPT)

已知物体的受力情况求物体的运动情况
知识清单
1．在力和运动的题目中，有两类基本问题：一类是已知 物体的受力情况，确定物体的________；另一类是已知物体的 ________，确定物体的受力情况，________是联系物体受力情 况和运动情况的桥梁．
运动情况 运动情况 加速度
2．已知物体受力情况确定运动情况．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运 动速度和位移．求解此类题的思路是：
(5)选择恰当的运动学公式求解．
特别提示：1.物体的速度方向与物体的合外力方向 之间没有一定的关系，但加速度的方向一定与物体的 合外力方向一致．
2．计算时，注意统一单位．
3．检验和讨论，有时需要对解题结果进行检验，判 断结果是否符合物理事实．
尝试应用
1.假设汽车突然紧急制动后所受的阻力的大小与汽车所受
分析________→牛顿第二定律F合＝ma→求出________→ 用________求运动未知量→确定________．
受力情况 加速度 运动学公式 运动情况
综合拓展
1．受力分析的几点说明 (1)在受力分析时，只分析根据力的性质命名的力，一 般不需要画出“合力”或“分力”的示意图． (2)每分析一个力，应该可以找出该力的施力物体和该 力对物体产生的效果，否则，该力的存在就值得考虑，如不 要误认为物体在运动方向上一定受到力的作用．
B．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2
C．v＝4.5 m/s，a＝0
D．v＝7.5 m/s，a＝0
已知物体的运动情况求物体的受力情况
知识清单
已知物体运动情况确定受力情况．解答这类题时，应首先 分析清楚物体的________情况，根据运动学公式求出物体的 ________；然后在分析物体受力情况的基础上，利用________ 列式求力．
析．上题中若要求绳的拉力，则必须将m(或M)隔离出来，单独进行分 析，例如隔离m，则有：F1cos θ＝ ma，所以
特别提示：为了减少矢量的分解，在建立坐标系时确定x轴的正 方向一般有两种方法：
(1)分解力而不分解加速度．此时应规定加速度的方向为x 轴的正方向；
(2)分解加速度而不分解力．此法一般是以某个力的方向为x轴的 正方向，而其他力都落在两个坐标上而不需要再分解．加速度 分解后分别列式：Fx＝max，Fy＝may.
运动 加速度 牛顿第二定律
综合拓展
1．由物体的运动情况，推断或求出物体所受的未知力的步骤 ：
(1)确定研究对象 (2)分析物体的运动过程，确定始末状态 (3)恰当选择运动学公式求出物体的加速度 (4)对研究对象进行受力分析，并画出受力图
(5)根据牛顿第二定律列方程，求解 2．用隔离法研究物体的受力
变式应用
1．1999年11月20日我国成功发射和回收了“神舟”号实验 飞船，标志着我国的运载火箭技术水平已跻身于世界先进行 列．下图中A为某火箭发射场，B为山区，C为城市．发射场正在进 行某型号火箭的发射试验．试验火箭起飞时质量为2.02×105 kg，起 飞推力为2.75×106 N，火箭发射塔高100 m，则该火箭起飞时的加 速度大小为________m/s2，在火箭推力不变的情况下，若不考虑 空气阻力及火箭质量的变化，火箭起飞后，经________s飞离 火箭发射塔．(参考公式及常数：F合＝ma，vt＝v0＋at，s＝v0t＋
由牛顿第二定律得：
F阻＝－ma2＝－105×(－0.9)N＝9×104 N．②
由①②得机车的牵引力为：F引×105 N.
答案：1.4×105 N
名师点睛：解题前应对问题先作定性的分析，弄清物理情 景，找出解题的关键．以养成良好的思维品质和解题习惯．在 求解加速度过程中要注意加速度和速度方向的关系，在求a2时也 可不考虑方向，直接求其大小a2＝0.9 m/s2，然后根据阻力向后得 出F阻＝ma2＝9×104 N的结果．
？ (2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大？
答案：（1）
与牛顿第二定律结合的图象问题
质量为60 kg的消防队员，从一根竖起的长直轻绳上 由静止滑下，经2.5 s落地．轻绳上端有一力传感器，它记录的轻 绳受到的拉力变化情况如下图甲所示，取g＝10 m/s2.消防队员下 滑过程中：
(1)最大速度和落地速度各是多少？
止滑下，经一段时间落地.
，求解容易． (1)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．
(2)根据力的合成与分解的方法求出合外力(大小、方向)或对力进行正交分解(物体受二个以上的力作用时一般用正交分解法)．
(1)在受力分析时，只分析根据力的性质命名的力，一般不需要画出“合力”或“分力”的示意图．
at2，g＝9.8 m/s2)
答案：
已知物体的运动情况求受力情况
质量为100 t的机车从停车场出发，经225 m后，速 度达到54 km/h，此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行 驶了125 m才停在站上．设所受阻力不变，求机车关闭发动机前 所受到的牵引力．
解析：在加速阶段：初速度v0＝0， 末速度v1＝54 km/h＝15 m/s. 位移x1＝225 m. 由v2t－v20＝2ax得：
物块沿斜面向上做匀减速直线运动，以初速度方向为正方
向，则a＝－8 m/s2.
名师点睛：一个加速度把物体的受力情况和运动情况联系 起来．动力学原理解决了运动学没有完成的问题，回答了物体 为什么做某运动的原因．
在解该类题时受力分析和运动分析是最重要的两步，学生 往往在这些地方出现问题，要特别加以注意．
尝试应用
1．电视机的显像管中有一电子枪，用于发射电子束．假 设电子枪中的某电子从静止加速到2×107 m/s时，行驶了0.01 m的
距离，估计电子枪对电子的作用力大小为____________(电子质量me＝
19..81×2×101－0-3114kNg)．
2．以15 m/s的速度行驶的无轨电车，在关闭电动机后，经过 10 s停了下来．电车的质量是4.0×103 kg，求电车所受的阻力．
如右图
(4)分析物体的运动过程，确定始、末状态．
如右下图所示，小物块以4 m/s的初速度从倾角为30°的斜面底端向上滑，物块与斜面间的动摩擦因数为 /5，g取10 m/s2，斜面足够长，则
2．由物体受力情况求解运动情况的一般步骤是：
(5)选择恰当的运动学公式求解．
分析________→牛顿第二定律F合＝ma→求出________→用________求运动未知量→确定________．
1×10－31kg)．
2．在临沂市某一旅游景区，建有一山坡滑草运动项目，该山坡可看成倾角θ＝30°的斜面，一名游客连同滑草装置总质量m＝80 kg，他从静止开
始匀加速下滑，在时间t＝5 s内沿斜面滑下的位移x＝50 m．(不计空气阻力，取g＝10 m/s2，结果保留2位有效数字)问：
(2)隔离体法：把研究的物体从周围物体中隔离出来，单独进行分
(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大？
N
以整体为研究对象来求解，可以不考虑物体之间的作用力，列方程简单，求解容易．
摩擦力F＝μF ＝μmgcos 30° 两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体．在高中阶段我们只分析加速度大小与方向都相同的连接体问题．通常用
到整体法和隔离法．
N
这是飞船从发射到回收的整个过程的示意图．科学工作者在地面上根据飞船的受力情况确定飞船在任意时刻的位置和速度．这是“牛顿在控制它
加速度a＝gsin 30°＋μg 的飞行路线”．
cos 质量为60 kg的消防队员，从一根竖起的长直轻绳上由静止滑下，经2.
30°＝8
m/s2
(2)物块上滑的最大距离是多少？
(3)为使问题简化，常忽略某些次要的力，如物体在 空中下落，忽略了空气阻力，轻杆、轻绳、轻滑轮等轻质 物体的重力一般情况下不用考虑．
(4)受力分析时，有时还需结合物体的运动状态．
(5)分析弹力和摩擦力时，应抓住它们必须接触的特点 进行分析．绕对象一周，找出接触点(面)，再根据它们的产生 条件，分析研究对象受到的弹力和摩擦力．
9 m/s2，然后根据阻力向后得出F阻＝ma2＝9×104 N的结果．
(2)根据力的合成与分解的方法求出合外力(大小、方向)或对力进行正交分解(物体受二个以上的力作用时一般用正交分解法)．
(4)对研究对象进行受力分析，并画出受力图
mgsin 30°＋F＝ma， cos 30°＝0 F －mg (1)在受力分析时，只分析根据力的性质命名的力，一般不需要画出“合力”或“分力”的示意图．
10 m D.
2解．析由：物在体以加受速力把阶情段况m：求初和解速运度M动v0情作＝况0的，为一般整步骤体是：来研究，则有：F＝(m＋M)a，所以a＝
(31．)上在滑消多.防以长演时习整间中，，体速消度为防减小研一半究？对象来求解，可以不队员考从一虑根树物枝的体长之直轻间绳上的作用力，列方程简单 由静
两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度 的整体叫连接体．在高中阶段我们只分析加速度大小与方向都相 同的连接体问题．通常用到整体法和隔离法．
(1)整体法：若连接体具有相同的加速度，可以把连接体看成一
个整体作为研究对象．在进行受力分析时，要注意区分内力和外力
，采用整体法时只分析外力，不分析内力．如右图所示，置于光滑
牛顿运动定律
第六课时 用牛顿运动定律解决问题(一)
飞船真听话！
这是飞船从发射到回收的整个过程的示意图．科学工作者在 地面上根据飞船的受力情况确定飞船在任意时刻的位置和速度．
这是“牛顿在控制它的要问题 ．
2．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路 和方法．
变式应用
2．在临沂市某一旅游景区，建有一山坡滑草运动项目 ，该山坡可看成倾角θ＝30°的斜面，一名游客连同滑草装置 总质量m＝80 kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间t＝5 s内沿 斜面滑下的位移x＝50 m．(不计空气阻力，取g＝10 m/s2，结果保
留2位有效数字)问： (1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力F为多大
答案：6.0×103N 方向与初速度方向相反
已知物体的受力情况求物体的运动情况
如右下图所示，小物块以4 m/s的初速度从倾角为30°
的斜面底端向上滑，物块与斜面间的动摩擦因数为 /5，g取10
m/s2，斜面足够长，则
(1)上滑多长时间，速度减小一半？
(2)物块上滑的最大距离是多少？
解析：对物块受力分析， 所示，由牛顿第二定律得：
(2)在上图乙中画出v-t图象．
(2)vt图象如下图所示：
答案：(1)4 m/s 1 m/s (2)如上图
名师点睛：利用图象分析问题时，必须首先确认图象 横、纵坐标代表的物理量及其单位；然后要明确图象中截 距、交点、斜率、折点、面积的物理意义；再将题目中的 物理情景与图象形状结合起来，选择相应的物理规律和公 式求解．
变式应用
3．在 消防演习中，消防 队员从一根树枝的长直轻绳上 由静止滑下，经一段时间落地. 为了获得演习中的一些数据， 以提高训练质量，研究人员在 轻绳上端安装一个力传感器并 与数据处理系统相连接，用来 记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力的比 值随时间变化的情况．已知某队员在一次演习中的数据如图所 示．问：该消防队员在下滑过程中的最大速度和落地速度各是 多少？(g取10 m/s2)
mgsin 20 m
30水°＋CF.平＝m面a，上FN－的mgc两os 3个0°＝物0 体m和M，用轻绳连接，绳与水平方向的夹角为θ，
2．用30 N的水平外力F拉一个静止放在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失．则第5 s末物体的速度和加速度分别是( )．
1以0整m体为在研D.究M对象上来求施解，一可以水不考平虑物力体之F间，的作求用力两，列物方程体简单运，求动解容的易．加速度．这时，我们就可
2．由物体受力情况求解运动情况的一般步骤是：
(1)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．
(2)根据力的合成与分解的方法求出合外力(大小、方向)或对力 进行正交分解(物体受二个以上的力作用时一般用正交分解法)．
(3)据牛顿第二定律列方程，并解出物体的加速度．
(4)分析物体的运动过程，确定始、末状态．
的重力的大小差不多，当汽车以20 m/s的速度行驶时突然制动，
它还能继续滑行的距离约为 （
B
A.40 m B.20 m C.10 m D.5 m
2．用30 N的水平外力F拉一个静止放在光滑水平面上的
质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失．则第5 s末物体的速度和
加速度分别是( )．
C
A．v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2