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1、高一物理牛顿定律的应用（一）【教学结构】一.应用牛顿定律解决的两类其本问题.牛顿第二定律给出了加速度是联系力和运动的桥梁.知道物体的受力情况时，可以根据牛顿第二定律求出加速度.进而结合运动的初始条件，求出它做什么运动，以及速度、位移等，当知道了物体的运动情况时，按照运动学公式求出加速度，进而根据牛顿第二定律求出物体的受力情况，简而言这，应用牛顿定律解决的两类基本问题就是：1.已知受力情况求运动情况；2.已知运动情况，求受力情况.二.应用牛顿第二定律解题的基本分析方法.应用牛顿第二定律解题的关键在于抓住受力情况与运动情况之间的桥梁──加速度.应用牛顿
2、第二定律解题的基本方法是：运动学公式F合=ma受力分析合力F合a运动情况.应用牛顿第二定律解题常采用正交分解方程.物体受到三个或三个以上的力作用时,可将物体受力到相互垂直的x,y两个方向上去,同时将物体的加速度也对应分解到这两个方向上去,分别沿x,y方向列出分式三.应用牛顿第二律解题的步骤是:1.选择研究对象.2.对研究对象进行正确受力分析,画出受力图,找出合外力.3.分析研究对象的运动情况,找出加速度.4.建立坐标列方程,其中一个坐标的正方向常选为加速度的方向.5.统一单位,解方程,得出结果.【解题点要】例1.质量为1Kg的物体始终受到大小方向均
3、恒定的水平力F=3N的作用,先在光滑的水平面上由静止开始运动,经过3s进入动摩擦因数为0.6的粗糙水平面上,求该物体由静止开始运动10s内通过的位移多少？据分析解答:这是一个典型的已知物体受力情况,求物体运动情况的问题.解决此类问题的基本思路是根据物体的受力分析确定合外力，确定加速度a运动学公式确定运动情况.本题物体的运动可分为两段.第一段物体在水平力F作用下在光滑水平上的运动,受力图如图所示,物体做的匀加速直线运动.进入粗糙水平面后,物体又受到一个与F反向的滑动摩擦力作用,＞F,物体的加速度,开始做匀减速直线运动,前s内物体匀加速运动的位移,3s
4、末的速度物体进入粗糙平面后其初速度物体速度减为零所用时间可用求出t2=3s.物体在整个运动过程共用时间t=t1+t2=66秒通过的位移物体速度减为零后,力F小于最大静摩擦力,所以物体将处于静止状态,可见物体在整个运动过程中总共用时t=t1+t2=6s,余下4s处于静止状态.欲求该物体由静止开始10s内通过的位移只要求出前6s的位移即可.所以物体总位移为s=s1+s2=27m点评.当物体做匀减速直线运动时,一定要谨防“上当”.同物体10s内通过的位移,可能在10s以前物体运动就停止了,因此必须分析,判断物体的运动情况.例2质量为5Kg的物体,受水平推
5、力F的作用,沿水平面由静止开始做匀加速直线运动,第2s内的位移是6m,若在第2s末撤去力F,则物体再经过4s停下来,求力F的大小和物体与地面间的摩擦系数.a运动学公式分析解答.这是一个典型的已知物体情况,求物体受力情况的问题.解决此类问题的基本思路是根据物体运动情况确定加速度确定合外力确定物体受力情况.本题物体运动可分为两段.第一段是物体在水平推力F的作用下物体由静止开始做匀加速直线运动;第二段撤去力F后物体做匀减速运动直到停下为止.在第一段运动过程中选第二秒内物体运动情况为研究对象.其中s=6m,t=1s可得出物体在第一段运动过程中加速度物体在第
6、二段匀减速运动的初速度是第2秒末的即时速度.选最后4秒物体运动情况为研究对象,0=8－4a2可得出物体在第2段运动的加速度.两段运动各自运用牛顿第二定律.可得解出点评.例1,例2是应用牛顿第二定律解决的两类基本问题,解题的关键在于,抓住物体受力情况和运动情况之间的联系桥梁──加速度.例3.如图2所示,小车在水平面上以加速度a向左做匀加速直线运动,车厢内用OA、OB两细绳系住一个质量为m的物体,OA与竖直方向间夹角为θ,OB是水平的,求OA绳和OB绳中的张力分别是多少?分析解答.物体m随小车一起运动,它的速度、加速度也就是运动状态和小车应该是完全一致
7、的。选物体m为研究对象，它受到重力mg，OA绳拉力TOA,OB绳拉力TOB作用，加速度水平向左，如图3所示，建立加速度方向和垂直加速度的坐标系，列出方程解得由于a没有具体数值，所以要讨论a的大小对题解的影响。当时，当时6当时,当a逐渐增大时θ也逐渐增大,设此时的θ角变为θ¢则点评.建立牛顿第二定律的正交分解方程时,往往要建立沿加速度方向和垂直加速度方向的直角坐标系.当题中所给已知条件没有具体数值时,要讨论已知条件的变化对题解的各方面影响.例4.光滑地面上放两个质量分别为m1,m2的物体.m1静止,m2有初速度v0,如图4所示.同时给m1,m2施加相
8、同的恒力F.当①m1＝m2②m1＞m2③m1＜m2时,在哪种情况下m1,m2有可能达到相同的速度?分析解答.速度是矢量,两
