物理4.5《牛顿第二定律的应用》课件PPT)(粤教版必修1).ppt

物理:《牛顿第二定律的应用》课件PPT)(粤教版必修1)
牛顿第二定律的应用
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一、动力学问题的分类
1、第一类:已知受力情况求运动情况
即先由物体的受力情况求出合力,利用牛顿第二定律求出物体的加速度,再根据物体的初始条件利用运动学公式求出物体的运动情况----即任一时刻的位置、速度等
2、第二类:已知运动情况求受力情况
即先根据物体的运动情况,利用运动学公式求出物体的加速度,再由牛顿第二定律推断或者求出物体的受力情况
但不管哪一类问题,确定物体的加速度是解题的关键
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二、应用牛顿第二定律解题规律分析
题目类型及流程如下:
F合=ma
a
1、Vt=V0+at
3、Vt2-V02=2as
1、由左向右是已知力求运动状态,可将V 、a、s、t中任何一个物理量作为未知量求解
2、由右向左是已知运动求受力情况,可将未知力F、m中任何一个物理量作为未知量求解
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例题1:一个静止在水平地面上的物体,质量是2Kg,,。求物体4s末的速度和4s内发生的位移。
解:对物体进行受力分析画图如右
由图知:F合=F-f=ma
a=
4s末的速度
4s内的位移
F
f
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:
1、明确研究对象和研究过程;
2、分析受力情况、画出受力示意图;
3、分析运动情况、画出运动过程示意图;
4、应用F合=ma及运动学公式列方程解题。
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例题:,与水平地面间的动摩擦因数为μ,现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F推木箱,求经过t秒时木箱的速度。
水平方向:F合=F1-f=Fcos -f=ma
竖直方向:N=G+F2=G+Fsin
f=µN
Vt=V0+at=at
G
F
N
f
F1=FCos
F2=FSin
G
F
N
f
F1=FCos
F2=FSin
建立直角坐标系
X
Y
X方向:F合=F1-f=Fcos -f=ma
Y方向:N=G+F2=G+Fsin
f=µN
Vt=V0+at=at
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练地面向左运动,物体与地面间的动摩擦因数为u=,当物体向左的水平速度为v1=10m/s时,开始受到一个水平向右的拉力F=30N的作用。取g=10m/s2 ,
问(1)经过多长时间物体的速度变为8m/s,向右运动?
(2)这段时间内物体通过的位移是多大?
分析:物体水平向左运动时,水平方向上受向右的滑动摩擦力和水平向右的拉力F而做匀减速直线运动,直到速度为0,由于水平向右的拉力F>umg=20N,物体再由静止开始向右匀加速,直到速度达到题目中的要求为止。
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解:在物体向左运动过程中,设其加速度为a1
则由牛顿第二定律a1 =(F+umg)/m=(30+×5×10)/5
=10m/s2
设物体向左运动速度减为0的时间为t1
则t1 = v1 / a1 =10/10s=1s
物体向左运动的位移为s1
s1 =v1t1 + a1t12 /2=10×1+(1/2)×(-10)×12 m=5 m 方向向左
设物体向右的加速度为a2
则a2 =(F-umg)/m=(30-×5×10)/5=2m/s2
设物体向右速度达到v2 =8m/s时,时间为t2
t2 = v2 /a2 =4s
发生的位移为s2 =a2 t22 /2 =(1/2)×2×42 m=16m 方向向右
所以物体速度由向左10m/s变为向右8m/s,所用时间为
t=t1 + t2 =1s+4s=5s
在这5内的位移是s= s1 -s2 =16m-5m=11m 方向向右
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例3、一个滑雪的人,质量m=75kg,以V0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地滑下,山坡的倾角ß=300,在t=5s的时间内滑下的路程s=60m,求滑雪人受到的阻力(包括滑动摩擦力和空气阻力)。
思路:已知运动情况求受力。应先求出加速度a,再利用牛顿第二定律F合=ma求滑雪人受到的阻力。
解:第一步求a
因为V0=2m/s,s=60m,t=5s
据公式
求得a = 4m/s2
第二步求F合阻力要对人进行受力分析画受力图,如下
G
f
N
因为是匀加速滑下,所以加速度向下,速度向下
X
Y
GY
GX
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