《用牛顿运动定律解决问题(一)》课件(新人教版必修1)

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1、第四章　牛顿运动定律学案6用牛顿运动定律解决问题（一）名师伴你行SANPINBOOK2008年9月25日，我国三名航天员乘坐中国自己研制的“神舟”七号飞船在太空飞行了3天，并进行了太空行走，于9月28日17时37分降落在内蒙古四子王旗中部草原。我国的科学工作者可以根据飞船的受力情况确定飞船在任意时刻的位置和速度，当然，这种计算很复杂，是由电子计算机来完成的。请你大致描述一下他们解决这一问题的思路。学点1从受力确定运动情况（1）已知受力确定运动情况的基本思路受力分析运动学公式及正交分解（2）已知受力确定运动情况的解题步骤①确定研

2、究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力示意图。②根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合力（包括大小和方向）。③根据牛顿第二定律列方程。求出物体的加速度。④结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。受力情况加速度a运动情况【例1】一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角θ=30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04，求5s内滑下来的路程和5s末的速度大小。（取g=10m/s2）【答案】58m23.3m/s【解析】以滑雪人为研究对象，受力情况如图4-6-1所示。研究对象的运动状态为：垂直于山

3、坡方向处于平衡，沿山坡方向做匀加速直线运动。将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向的分力，据牛顿第二定律列方程：FN-mgcosθ=0①mgsinθ-F=ma②又因为F=μFN③由①②③可得:a=g(sinθ-μcosθ)故x=1/2at2=1/2g(sinθ-μcosθ)t2=1/2×10×(1/2-0.04×)×52m≈58mv=at=10×(1/2-0.04×)×5m/s=23.3m/s。图4-6-1【评析】这是一个典型的已知物体的受力情况求物体的运动情况的问题，解据F=ma决此类问题的基本思路是：根据受力分析确定合

4、力确定加速度据运动学公式a确定运动情况。一质点从距离光滑的斜面底端10m处以速度v0=10m/s沿着斜面上滑，已知斜面的倾角θ=30°，求质点滑到斜面底端所用的时间。【答案】4.83s（1）从运动情况确定受力的基本思路运动学公式受力情况说明：求解动力学的两类问题，其中，受力分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，加速度是桥梁。（2）从运动情况确定受力的解题步骤①确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；②选择合适的运动学公式，求出物体的加速度；③根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力；④根

5、据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。运动情况加速度a运动情况如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力。学点2从运动情况确定受力【例2】如图4-6-2所示，一位滑雪者如果以v0＝20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从冲坡开始计时，至3.8s末，雪橇速度变为零。如果雪橇与人的质量共为m=80kg，求滑雪人受到的阻力是多少？（取g=10m/s2）【答案】20.8N，沿斜面向下图4-6-2【评析】这是典型地根据运动情况确定受力情况的问题。对于这一类问题关键是

6、理清基本的解题思路，做好受力分析，把握好加速度a这一桥梁。【解析】如图4-6-3所示，建立坐标系，以v0方向为x轴的正方向，并将重力进行分解。G1=Gsin30°G2=Gcos30°在x方向上，Ｆ３为物体受到的阻力大小；在y方向上，因为物体的运动状态没有变化，所以重力的一个分力Ｇ２等于斜坡的支持力FN。Ｇ２＝FN沿x方向可建立方程-F3-G1=ma①又因为a=(v1-v0)/t②所以a=(0-20)/3.8m/s2≈-5.26m/s2。其中“－”号表示加速度方向与x轴正方向相反。又因为G1=mgsin30°所以F3=－８０×1

7、0×12N-80×(-5.26)N=-400N+420.8N=20.8N，方向沿斜面向下。图4-6-3质量m=1.5kg的物块（可视为质点），在水平恒力F作用下，从水平面上Ａ点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0s后停在B点,已知A、B两点间的距离s=5.0m，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20，求恒力F的大小。（取g=10m/s2）【答案】15N(3)连接体问题利用牛顿第二定律处理连接体问题时常用的方法是整体法与隔离法。①整体法：当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体

8、，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力F已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫做整体法。②隔离法：从研究的方便出发，当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中“隔离”出来，进行受力分析，依据牛顿第二定律列方程，这种处理连