物理必修ⅰ沪科版牛顿运动定律案例分析概要PPT课件

受力分析
Y
FN
f
X GX θ
θ
GY
G
直建何合受角立求合力力合力坐如沿方力沿标图什向?斜么复所系面方杂示—向向，下的—？如 正交分解
X：Gx － f =ma
Y：FN－GY =0
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解： 以加速度方向为正方向
Y
已知：V0= 2 m/s , m＝75kg , t=4s ,X=60m 求f
F N
f
由运动学公式 x＝v0 t＋21 at2 得
动
定
特别提示：
F= m a
运动 学公 运动情式况
律 解 • 1、在分析研究对象的受力情况时，请画出研究 题 对象的受力示意图。
的 • 2、在分析研究对象的运动情况时，请画出研究 一 对象的运动过程简图。
般 • 3、在用牛顿运动定律解题时,速度、加速度、 步 位移和力的正负号极易出错,解题时,一定要注
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ΣFx＝max＝Fsin α－mgsin α－f＝ma ΣFy＝may＝Fcos α－mgcos α－N＝0 又f＝μN，解得 a＝mF(sin α－μcos α)－g(sin α－μcos α) ＝2.5 m/s2. 答案 2.5 m/s2
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应 解题思路：
用
力的合成
牛 确定研究对象
与分解
顿
a 运 受力情况 合力F
的
应 ② 已知物体的运动情况，确定物体受力情况。 用
(1)
2
一、已知物体受力的情况，确定物体运动。
质量为20kg的物体若用20N的水平力牵引它，刚好 能在水平面上匀速前进。求： （1）若改用50N拉力沿与水平方向成370的夹角斜 上方拉它，使物体由静止出发在水平面上前进2.3m 时，它的速度多大？ （2）在前进2.3m时撤去拉力，又经过3秒钟，物 体的速度多大？
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(2)当杆与水平方向成 θ＝37°角时，小球从静止开始沿
杆加速下滑．设下滑距离 x 所用时间为 t，小球受重力
mg、风力 F、杆的支持力 FN′和摩擦力 Ff′作用， 由牛顿第二定律可得，
沿杆的方向 Fcos θ＋mgsin θ－Ff′＝ma 垂直杆的方向
FN′＋Fsin θ－mgcos θ＝0
F1 受力如图（3） FN1
Ff1
G
由牛顿第二定律得
（1）当用斜上方的拉力
时，物体做匀加速直线运
动，受力如图（2）
由牛顿第二定律得
F FN2+F2sin370=G (4)
F2cos370-Ff2=ma1 Βιβλιοθήκη Baidu5) f2
又Ff2=µFN2
（6)
由（4）（5）(6)得
F F2y
N2
G
Ff1=ma2 (7) 由（1）（3）（7）得 a2=1m/s2 F2又 得当t=2v.=30s时,即，经由过v30=秒a钟t ， F2物x 体的速度为0.
向夹角α＝30°，球与杆之间的动摩擦因数μ＝
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，
球受到竖直向上的拉力F＝20 N，求球运动的加速 度．(g＝10 m/s2)
解析 对小球受力分析，由于竖直 向上的拉力 F 大于小球的重力，故 小球沿杆向上运动．以沿杆向上为 x 轴正方向，垂直于杆向上为 y 轴正 方向建立平面直角坐标系．在 x、y 方向分别应用牛顿 第二定律列方程，即可求出小球的加速度． 以小球为研究对象进行受力分析，如右图所示，建立 坐标系，根据牛顿第二定律
球所受重力的 0.5 倍，求小球与杆之间的动摩擦因
数．
(2)保持小球所受风力不变，使杆与水平方向的夹角
为 37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离
x 所需时间为多少？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) 11
思路点拨 求解本题时先由水平面上小球做匀速运动 时的二力平衡求出动摩擦因数，再分析小球在杆与水 平面成 37°角时的受力情况，根据牛顿第二定律列出 方程，求得加速度，再由运动学方程求解． 解析 (1)设小球所受风力为 F，则 F＝0.5mg. 当杆水平固定时，小球做匀速运动，则所受摩擦力 Ff 与风力 F 等大反向，即 Ff＝F 又因 Ff＝μFN＝μmg 以上三式联立解得小球与杆间的动摩擦因数 μ＝0.5.
1、物体刚好能在水平面上匀速前 进，可以求什么？
2、求速度，物体做什么运动？ 怎么去求？
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解：用水平力拉物体时，做匀
速由直平线衡运条动件，得受力如图（1）F：N1
F FN1=G (1)
f1
Ff1=F1
(2)
又Ff1=µFN1 (3)
由（1）（2）（3）得
µ=0.1
G
（1）
（2）撤去拉力后，物 体做匀减速直线运动。
顿
运 牛顿第一定律（惯性定律） 动
定 力是改变物体运动状态的原因，并不是
律 维持物体运动的原因
的 复
惯性——物体本身固有的属性
习 牛顿第二定律（F=m a） 力是产生加
反映了力和运动的关系
速度的原因
牛顿第三定律（作用力和反作用力定律)
反映了物体之间的相互作用规律
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牛
顿
运 动
• 两类问题：
定 律 ① 已知物体受力的情况，确定物体运动情况。
骤 意正方向的规定
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四、牛顿运动定律的综合应用
典例 4 如图 3 所示，风洞实验室中
可产生水平方向的、大小可以调节
的风力．现将一套有小球的细直杆
放入风洞实验室中，小球孔径略大
于细杆直径(如图 3 所示)．
图3
(1)当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使
小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小
a ＝2（xt2－v0t①）
Gx= Gsinθ
②
GX
X
θ
θ
G
GY
根据牛顿第二定律F＝m a 得：
F＝Gx－f＝m a
③
由①②③得f＝ Gx －m a = Gsinθ－
2 m（x －v0t） t2
f＝－75 N
( f 方向沿斜面向上 )
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三、牛顿第二定律和正交分解法
典例3 质量m＝1 kg的球穿在斜杆上，斜杆与水平方
又 Ff′＝μFN′，F＝0.5mg
解得小球的加速度
a＝(Fcos
θ＋mgsin m
θ)＋g(sinθ－μcosθ)＝
0.5mg(0.8m ＋0.5×0.6)＋g(0.6－0.5×0.8)＝34g
因 x＝12at2
故小球的下滑时间为 t＝
2ax＝
234xg＝
8x 3g.
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课堂练习
拓展探究 如图4所示，自动扶梯与水平面夹角为θ， 上面站着质量为m的人，当自动扶梯以加速度a加速 向上运动时，求扶梯对人的弹力N 和扶梯对人的摩擦 力f.
a1=1.15m/s2
由 v2 2ax 得v=2.3m/s
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课 二、已知物体的运动情况，确定物体受力。
本
例 一个滑雪的人，质量m＝75kg，
题 2
以v0＝2m/s的初速度沿山坡匀加 速滑下，山坡的倾角θ＝30°，在t
＝5s的时间内滑下的路程x＝60m，
求滑雪人受到的阻力（。g取10m/s2）。
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