《用牛顿运动定律解决问题(一)》课件(新人教版必修).ppt

第四章牛顿运动定律学案 6 用牛顿运动定律解决问题(一) 名师伴你行点此播放教学视频点此播放教学视频 2008 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。点此播放教学视频点此播放教学视频学点 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 运动情况点此播放教学视频点此播放教学视频【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 ,求 5 s 内滑下来的路程和 5 s 末的速度大小。(取 g =10 m/s 2) 【答案】 58 m m/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: F N- mg cos θ=0 ① mg sin θ-F= ma ②又因为 F=μF N③由①②③可得:a=g (sin θ-μ cos θ) 故x =1/2 at 2 =1/2 g (sin θ-μ cos θ)t 2= 1/2 ×10× (1/2- × ) ×52 m ≈58 m v =a t=10 × (1/2- × ) ×5 m/s = m/s 。图4-6-1 3232 【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力确定加速度据运动学公式 a 确定运动情况。点此播放教学视频点此播放教学视频一质点从距离光滑的斜面底端 10 m 处以速度v 0 =10 m/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】 点此播放教学视频点此播放教学视频(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点此播放教学视频点此播放教学视频【例2】如图 4-6-2 所示,一位滑雪者如果以 v 0=20 m/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 s 末,雪橇速度变为零。如果雪橇与人的质量共为 m =80 kg ,求滑雪人受到的阻力是多少?(取 g =10 m/s 2) 【答案】 N ,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 v 0方向为 x轴的正方向,并将重力进行分解。 G 1=G sin30 °G 2=G cos30 °在x方向上, F 3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 G 2 等于斜坡的支持力 F N。 G 2=F N沿x方向可建立方程-F 3-G 1= ma ①又因为 a =(v 1-v 0 )/ t ②所以 a =(0-20)/ m/s 2≈- m/s 2。其中“-”号表示加速度方向与 x轴正方向相反。又因为 G