,6 用牛頓運動定律解決問題(一),第四章 牛頓運動定律,學科素養與目標要求,1.明確動力學的兩類基本問題. 2.理解加速度是解決兩類動力學基本問題的橋梁. 3.熟練掌握應用牛頓運動定律解動力學問題的思路和方法.,科學思維：,自主預習,01,牛頓第二定律揭示了運動和力的關系：加速度的大小與物體_的大小成正比，與物體的_成反比；加速度的方向與物體_的方向相同.,所受合力,牛頓第二定律的作用,一,質量,受到的合力,1.根據受力情況確定運動情況 如果已知物體的受力情況，則可由牛頓第二定律求出物體的_，再根據運動學規律就可以確定物體的_情況. 2.根據運動情況確定受力情況 如果已知物體的運動情況，則可根據運動學公式求出物體的_，再根據牛頓第二定律就可以確定物體所受的_.,兩類基本問題,二,加速度,運動,加速度,力,判斷下列說法的正誤. (1)根據物體加速度的方向可以判斷物體所受合外力的方向.( ) (2)根據物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個力的方向.( ) (3)物體運動狀態的變化情況是由它的受力決定的.( ) (4)物體運動狀態的變化情況是由它對其他物體的施力情況決定的.( ),即學即用,重點探究,02,從受力確定運動情況,一,一輛汽車在高速公路上正以108 km/h的速度向前行駛，司機看到前方有緊急情況而剎車，已知剎車時汽車所受制動力為車重的0.5 倍.則汽車剎車時的加速度是多大？汽車剎車后行駛多遠才能停下？汽車的剎車時間是多少？(取g10 m/s2),導學探究,1.由受力情況確定運動情況的基本思路 分析物體的受力情況，求出物體所受的合外力，由牛頓第二定律求出物體的加速度；再由運動學公式及物體運動的初始條件確定物體的運動情況.流程圖如下：,知識深化,2.由受力情況確定運動情況的解題步驟 (1)確定研究對象，對研究對象進行受力分析，并畫出物體的受力分析圖. (2)根據力的合成與分解，求合力(包括大小和方向). (3)根據牛頓第二定律列方程，求加速度. (4)結合物體運動的初始條件，選擇運動學公式，求運動學量任意時刻的位移和速度，以及運動時間等.,例1 (2019濰坊市高一上學期期末)如圖1所示，木箱在100 N的拉力作用下沿粗糙水平地面以5 m/s的速度勻速前進，已知木箱與地面間的動摩擦因數為0.5，拉力與水平地面的夾角為37，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.經過一段時間后撤去拉力，求： (1)木箱的質量；,解析 對木箱受力分析，由平衡條件得 Fsin 37FNmg Fcos 37Ff FfFN 解得：m22 kg,圖1,答案 22 kg,(2)木箱勻減速運動的時間.,解析 木箱勻減速運動過程由牛頓第二定律和運動學公式得 mgma 0vat 解得：t1 s,答案 1 s,大小為F10 N，刷子的質量為m0.5 kg，刷子可視為質點，刷子與天花板間的動摩擦因數0.5，天花板長為L4 m，sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2.試求： (1)刷子沿天花板向上的加速度大小；,針對訓練1 如圖2所示，樓梯口一傾斜的天花板與水平地面成37角，一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板，工人所持木桿對刷子的作用力始終保持豎直向上，,答案 2 m/s2,圖2,解析 以刷子為研究對象，受力分析如圖所示 設桿對刷子的作用力為F，滑動摩擦力為Ff，天花板對刷子的彈力為FN，刷子所受重力為mg，由牛頓第二定律得 (Fmg)sin 37(Fmg)cos 37ma 代入數據解得a2 m/s2.,(2)工人把刷子從天花板底端推到頂端所用的時間.,答案 2 s,代入數據解得t2 s.,從運動情況確定受力,二,1.由運動情況確定受力情況的基本思路 分析物體的運動情況，由運動學公式求出物體的加速度，再由牛頓第二定律求出物體所受的合外力；再分析物體的受力情況，求出物體受到的作用力.流程圖如下：,2.由運動情況確定受力情況的解題步驟 (1)確定研究對象，對物體進行受力分析和運動分析，并畫出物體的受力示意圖. (2)選擇合適的運動學公式，求出物體的加速度. (3)根據牛頓第二定律列方程，求出物體所受的合力. (4)選擇合適的力的合成與分解的方法，由合力和已知力求出待求的力.,例2 一質量為m2 kg的滑塊在傾角為30的足夠長的斜面上在無外力F的情況下以加速度a2.5 m/s2勻加速下滑.如圖3所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑塊，使滑塊由靜止開始在02 s內沿斜面運動的位移x4 m.求：(g取10 m/s2) (1)滑塊和斜面之間的動摩擦因數；,解析 根據牛頓第二定律可得mgsin mgcos ma，,圖3,(2)恒力F的大小.,解析 使滑塊沿斜面做勻加速直線運動，有加速度方向沿斜面向上和沿斜面向下兩種可能.,當加速度方向沿斜面向上時，Fcos mgsin (Fsin mgcos )ma1，,當加速度方向沿斜面向下時，mgsin Fcos (Fsin mgcos )ma1，,針對訓練2 一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運動，4 s內通過8 m的距離，此后關閉發動機，汽車又運動了2 s停止，已知汽車的質量m2103 kg，汽車運動過程中所受阻力大小不變，求： (1)關閉發動機時汽車的速度大小；,答案 4 m/s,(2)汽車運動過程中所受到的阻力大小；,答案 4103 N,解析 關閉發動機后汽車減速過程的加速度,由牛頓第二定律有Ffma2 解得Ff4103 N,(3)汽車牽引力的大小.,答案 6103 N,解析 設開始加速過程中汽車的加速度為a1,由牛頓第二定律有：FFfma1 解得FFfma16103 N,多過程問題分析,三,1.當題目給出的物理過程較復雜，由多個過程組成時，要明確整個過程由幾個子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯系點并逐一分析每個過程. 聯系點：前一過程的末速度是后一過程的初速度，另外還有位移關系、時間關系等. 2.注意：由于不同過程中力發生了變化，所以加速度也會發生變化，所以對每一過程都要分別進行受力分析，分別求加速度.,例3 如圖4所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L8 m、傾角37的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面.人從A點由靜止下滑，經過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下.人與接觸面間的動摩擦因數均為0.25，不計空氣阻力.(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間；,圖4,答案 2 s,解析 人在斜坡上下滑時，對人受力分析如圖所示. 設人沿斜坡下滑的加速度為a，沿斜坡方向，由牛頓第二定律得 mgsin Ffma FfFN 垂直于斜坡方向有FNmgcos 0 聯立以上各式得agsin gcos 4 m/s2,解得：t2 s,(2)人在離C點多遠處停下？,解析 人在水平面上滑行時，水平方向只受到水平面的摩擦力作用.設在水平面上人減速運動的加速度大小為a，由牛頓第二定律得mgma 設人到達C處的速度為v，則由勻變速直線運動規律得 人在斜坡上下滑的過程：v22aL 人在水平面上滑行時：0v22ax 聯立解得x12.8 m,答案 12.8 m,達標檢測,03,解析 因木塊能沿斜面勻速下滑，由平衡條件知：mgsin mgcos ，所以tan ；當在推力作用下加速上滑時，由運動學公式x at2得a2 m/s2，由牛頓第二定律得：Fmgsin mgcos ma，得F36 N，D正確.,1,2,3,1.(從運動情況確定受力)如圖5所示，質量為m3 kg的木塊放在傾角30的足夠長的固定斜面上，木塊可以沿斜面勻速下滑.若用沿斜面向上的力F作用于木塊上，使其由靜止開始沿斜面向上加速運動，經過t2 s時間木塊沿斜面 上升4 m的距離，則推力F的大小為(g取10 m/s2) A.42 N B.6 N C.21 N D.36 N,圖5,1,2,2.(從受力確定運動情況)(2019浙南名校聯盟高一第一學期期末聯考)如圖6所示，哈利法塔是目前世界最高的建筑.游客乘坐世界最快觀光電梯，從地面開始經歷加速、勻,答案 0.9 m/s2 20 s,3,圖6,速、減速的過程恰好到達觀景臺只需45 s，運行的最大速度為18 m/s.觀景臺上可以鳥瞰整個迪拜全景，可將棕櫚島、帆船酒店等盡收眼底，頗為壯觀.一位游客用便攜式拉力傳感器測得：在加速階段質量為0.5 kg的物體受到的豎直向上的拉力為5.45 N.電梯加速、減速過程視為勻變速直線運動(g取10 m/s2). (1)求電梯加速階段的加速度大小及加速運動的時間；,1,2,解析 設加速階段加速度為a，由牛頓第二定律得： FTmgma 解得a0.9 m/s2 由vat 解得t20 s,3,高度xx1x2x3450 m.,1,2,(2)若減速階段與加速階段的加速度大小相等，求觀景臺的高度.,答案 450 m,3,勻速階段位移x2v(t總2t),3.(多過程問題分析)一個質量為4 kg的物體靜止在足夠大的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數0.2.從t0開始，物體受到一個大小和方向呈周期性變化的水平力F的作用，力F隨時間t變化的規律