人教版高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律 第6节 牛顿运动定律的应用(一

拓展课程

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牛顿运动定律的应用(一)

课程目标

学法指导

1.明确动力学的两类基 通过分析动力学的两类 本问题. 基本问题，掌握解题的步骤 2.掌握应用牛顿运动定 和方法. 律解题的基本思路和方法.

知识构建

牛 顿 运 动 定 律

牛顿第一定律(惯性定律)反映了力是物体运动状态改变的原因，并 不是维持物体运动状态的原因 力是产生加 惯性——物体本身固有的属性 速度的原因 牛顿第二定律(F合=m a) 反映了力和运动的关系 牛顿第三定律(作用力和反作用力定律) 反映了物体之间的相互作用规律

牛 顿 运 动 定 律 的 应 用

两类问题： ① 已知物体受力的情况，确定物体运动。 ② 已知物体的运动情况，确定物体受力。

力的合成 解题思路： 与分解受力情况 合力F合

运动学 公式

a

运动情况

F合 = m a

课 本 例 题 1

一静止在水平地面上的物体，质量是2kg, 在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右 运动。物体与地面间的摩擦力是4.2N。求 物体在4s末的速度和4s内发生的位移。 已知受力情况 解： F合=F-Ff = 6.4-4.2 N=2.2 N 求运动情况 由 F合 =m a 得 F

F合 a= m =

N

2.2 2 2 m/s =1.1 m/s 2

Ff G

F

v =at=1.1 ×4 m/s=4.4 m/s1 2 1 x=2 at =2 ×1.1 ×4 2 m=8.8 m

练 一木箱质量为m,与水平地面间的动摩擦因 习 数为μ,现用斜向右下方的力推木箱，使木 箱在水平面上做匀加速运动。F与水平方向 成θ角，求经过t秒时木箱的速度。 FN 解：F = F cosθ ①1

F2= F sinθ

②

水平方向：F合=F1-Ff=m a F f = μF N⑤

④

F2 mg

F cosθ-μ(mg + F sinθ ) 由①②③④⑤得 a= m F cosθ-μ(mg + F sinθ ) ∴ v =at= t m

θ

竖直方向：FN=mg + F2

③

Ff

F1F

课 本 例 题 2

一个滑雪的人，质量m=75kg,以v0=2m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角 θ=30°,在t=5s的时间内滑下的路程x =60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦和 已知运动情况 空气阻力)。 求受力情况 1 2 解： 由x=v0 t+2 at 得 FN 2 ( x - v0 t) F阻 a= ① 2 t F1 θ F1= Gsinθ ② F2 θ F 合 = F 1- F 阻 = m a ③ G 2 m ( x - v0 t) 由①②③得F阻=F1-m a = Gsinθ- 2F阻 方向沿斜面向上

t

练 习

质量为2kg的物体从高处下落，经过某一 位置时的速度是5m/s,再经2s测得的速 度为25m/s,求空气的平均阻力。(g= 10m/s2)解：已知v0=5m/s ,v=25m/s ,t=2s v -v0 25-5 a = t = 2 m/s2=10m/s2 F阻

F合=G-F阻 = mg-F阻= m a F阻=mg-m a= 2×10 -2×5N = 10 N F阻 方向竖直向上

G

加 速 度 a 是 联 系 运 动 和 力 的 桥 梁

牛顿第二定律公式(F 合= m a)和运动学公式 1 (匀变速直线运动：v = v0+ a t ,x = v0 t + 2 a t2 , v2-v02 = 2 a x 等)

中，均包含有一个共同的物理 量——加速度a。 由物体的受力情况，利用牛顿第二定律可以 求出加速度，再由运动学公式便可确定物体的运 动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及 其变化，利用运动学公式可以求出加速度，再由 牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。 可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系 运动和力的桥梁。求加速度是解决有关运动和力 问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分 析则是解决问题的关键。

应 用 牛 顿 运 动 定 律 解 题 的 一 般 步 骤

1、确定研究对象。 2 、分析研究对象的受力情况，必要时画 受力的示意图。 3 、分析研究对象的运动情况，必要时画 运动过程简图。 4 、利用牛顿第二定律或运动学公式求加 速度。 5 、利用运动学公式或牛顿第二定律进一 步求解要求的物理量。

能力提升

练 习

蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、 翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质 量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高 处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水 平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的 时间为1.2s,若把在这段时间内网对运动 员的作用力当作恒力处理，求此力的大小 (g取10m/s2)。

F = 1.5×103N