人教版高中物理必修一课件：4.6用牛顿运动定律解决问题(一) (共39张PPT)

(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.
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 1_._8_2_×__1_0_-_1_4N__(电子质量me＝9.1×10－31kg)．
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：
在解该类题时wk.baidu.com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．
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＝12v0＋at，s＝v0t＋ at2，g＝9.8 m/s2)
D．一半的力在相同的时间内使质量是一半的原来静 止的物体移动相同的距离
素能提高
7．某物体做直线运动的vt图象如下图甲所示，据此 判断下图乙(F表示物体所受合力，x表示物体的位移)四个 选项中正确的是( B )
祝
您
9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/8/52021/8/5T hursday, August 05, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/8/52021/8/52021/8/58/5/2021 12:45:27 AM 11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/8/52021/8/52021/8/5Aug-215-Aug-21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人 的错儿 。2021/8/52021/8/52021/8/5T hursday, August 05, 2021 13、知人者智，自知者明。胜人者有 力，自 胜者强 。2021/8/52021/8/52021/8/52021/8/58/5/2021 14、意志坚强的人能把世界放在手中 像泥块 一样任 意揉捏 。2021年8月5日星期 四2021/8/52021/8/52021/8/5 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自 我。。2021年8月2021/8/52021/8/52021/8/58/5/2021 16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/8/52021/8/5August 5, 2021 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/8/52021/8/52021/8/52021/8/5
(1)最大速度和落地速度各是多少？ (2)在上图乙中画出v-t图象．
解析：(1)取向下为正方向 0～1 s 内，加速度： a1＝mgm－F1＝4 m/s2 最大速度：
vm＝a1t1＝4 m/s 1 s～2.5 s，由牛顿第二定律得： a2＝mgm－F2＝－2 m/s2. 落地时速度：
v＝vm＋a2t2＝－1 m/s.
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)
(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大？
答案：（1）80N
（2）0.12
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：
答案：3.81 7.25
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：
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．
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 3 /5，g取10 m/s2，斜面足够长，则
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？
(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
负号表示 a2 方向与 v1 方向相反．
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＝1.4×105 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．
(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
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．
答案：4 m/s,1 m/s
水平测试
1．如果力F在时间t内能使质量为m原来静止的物体 产生位移s，那么( AD )
A．相同的力在相同的时间内使质量是一半的原来静 止的物体移动2s距离
B．相同的力在一半的时间内使质量是一半的原来静 止的物体移动s的距离
C．相同的力在2倍的时间内使质量是2倍的原来静止 的物体移动相同的距离
(1)由 vt＝v0＋at 知，vt＝v20时， t＝vt－a v0＝v20－a v0＝0.25 s. 即上滑 0.25 s 时，速度减小一半． (2)设上滑最大距离为 sm，由运动学公式得： sm＝－v22a0＝1 m. 答案：(1)0.25 s 1 m
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．
(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．
(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
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．
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“牛顿在控制它的飞行路线”．
这是真的吗？
1．知道应用牛顿第二定律解答的两类主要问 题．
2．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思 路和方法．
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
B．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2
C．v＝4.5 m/s，a＝0
(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
F1＝cmosaθ＝m＋mMFcos θ.
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；
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．
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：
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．
(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， 如右图所示，由牛顿第二定律得：
mgsin 30°＋F＝ma，FN－mgcos 30°＝0 摩擦力F＝μFN＝μmgcos 30° 加速度a＝gsin 30°＋μgcos 30°＝8 m/s2 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.
加速度 a1＝v22x11 ＝2×152225 m/s2＝0.5 m/s2.
由牛顿第二定律得： F 引－F 阻＝ma1＝105×0.5 N＝5×104 N．① 减速阶段：初速度 v1＝15 m/s， 末速度 v2＝0，位移 x2＝125 m. 由 v2t－v20＝2ax2 得，加速度 a2＝－2vx22 1＝－2×151225 m/s2＝－0.9 m/s2，
(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，置于光滑水平面上的两个物体m和M，用 轻绳连接，绳与水平方向的夹角为θ，在M上施一水平力F， 求两物体运动的加速度．这时，我们就可以把m和M作为整 体研来究研对究象，来则求有解：，可F＝以(m不＋考M虑)a物，体所之以间a＝的作用m＋力F M，.以列整方体程为简 单，求解容易．