高中物理4.6第四章 牛顿运动定律六、牛顿运动定律应用一教案新人教版必修1.doc

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1、第四章牛顿运动定律六、牛顿运动定律应用一［要点导学］1．分析物体的受力情况的能力。关于力和运动有两类基本问题：一类是已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；另一类是已知物体的运动情况，确定物体的受力情况。通过本节教材的学习，要求能从物体受力情况确定物体的运动情况，能从运动情况确定物体受力情况。2．培养综合运用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题的能力。具体地说有以下两种情形：（1）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（即求出物体运动的速度和位移），处理这类问题的基本思路是：先分析物体

2、的受力情况，求出合外力．根据牛顿第二定律（F=ma）求出加速度，再利用运动学的有关公式求出速度和位移．（2）已知物体的运动情况确定受力情况：解答这类问题时，应首先分析清楚物体的运动情况，由物体的速度和位移、运动时间等物理量根据运动学公式求出物体的加速度，然后在分析物体受力情况的基础上，利用牛顿第二定律（F=ma）列出方程求力．3．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。应用牛顿第二定律解题的一般步骤如下（1）灵活选取研究对象．（2）将研究对象提取出来，分析物体的受力情况并画受力示意图，分析物体的运动情况并画运动过程简图

3、。（3）利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度。通常用正交分解法：建立正交坐标，并将有关矢量进行分解。取加速度的方向为正方向，题中各物理量的方向与规定的正方向相同时取正值，反之取负值。（4）列出方程并求解，检查答案是否完整、合理。应用牛顿第二定律解题的一般思路可用以下的流程图表示：无论是已知受力情况求解运动情况，还是已知运动情况求解受情况，加速度始终是联系运动和力的桥梁，解决这类问题进行正确的受力分析和运动过程分析是关键，要养成用画受力图和运动草图的方法来理解题意的习惯。［范例精析］例1如图4-6-1为一水平传送带装置示意图，

4、绷紧的传送带AB始终保持v=4m/s的恒定速率运行，一质量为m=4kg的行李无初速地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以传送带的速度做匀速直线运动．设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1，AB间距离l=12m，（g取10m/s2）。（1）求行李做匀加速直线运动的时间；（2）如果提高传送带的运行速率，行李能较快地传送到B处，求行李从A处传到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。解析行李的运动由行李的受力情况决定，而其受力又与它的运动状态有关。由于有相对运动传送带开始给行李一个向右的摩擦

5、力，使行李做加速运动，当传送带与行李速度相等，物体间没有相对运动趋势，摩擦力立即消失，行李做匀速运动。因此本题关键要明确传送带开始做匀速运动的特点，然后根据牛顿运动定律和运动学公式进行计算。对行李受力分析如图4-6-2所示，当行李速度为v时物体与传送带没有相对速度，Ff变为零，物体开始匀速运动。（1）行李受到的滑动摩擦力Ff=μFN=μmg=ma，a=μg=1m/s2，vt=at,t=4s，x1=8m，还剩下4m是匀速运动，t2=1s，t总=5s。(2)如果行李从A到B一直做匀加速运动，则行李运动时间最短。由公式l=at2/

6、2代入数值得tmin=4.9s，传送带对应的最小运行速率vmin=atmin=4.9m/s。 拓展物体在传送带上的运动，往往因运动状态的变化引起受力情况的变化，所以一定要将运动过程分析清楚，同时把受力情况分析清楚。本题目中如果B轮比A轮低，物体刚放上皮带时摩擦力是动力，到物体与皮带速度相同时，就有两种可能：若重力的下滑分力大于最大静摩擦力，物体还会继续加速；若重力的下滑分力小于或等于最大静摩擦力，物体就与皮带一起匀速运动。例2如图4-6-3示，一个滑雪运动员沿与水平成30°斜坡滑下，坡长400m，设下滑时运动员下滑时没有使用

7、滑雪杆，他受到的平均阻力（包括摩擦力和空气阻力）为下滑分力的1/5，求运动员从静止开始到达坡底时的速度和时间。解析这是又是一个已知受力情况，求解运动情况的问题。先应用牛顿第二定律来求运动员的加速度。因重力与加速度不在一条直线上，本题使用正交分解法，沿斜面方向和垂直斜面方向建立如图4-6-4所示的坐标系，列方程：Fx合=F1－Ff=mgsinα－Ff=ma(1)Fy合=FN－F2=FN－mgcosα=0（2）又知Ff=mgsinα/5将上式代入①式得4mgsinα/5=ma，a=4×10/(5×2)m/s2=4m/s2由运动学

8、的规律可求，vt2－v02=2ax，v0=0，∴vt≈22m/s由vt－v0=at可得：t=vt/a=22/4=5.5s。拓展如果运动员下滑时使用滑雪杆，并且其平均作用效果可以简化为一个沿斜面的恒力F，那么只要把式（1）改为F+F1－Ff=ma即可。如果滑雪杆的作用力只能简化为一个与斜面成