用牛顿运动定律解决问题 课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 2018-2019学年高一物理人教版必修1课件：第4章 牛顿运动定律 4.6 * * 一、从受力情况确定运动情况 已知物体的受力情况,根据牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过物体的运动学条件(初、末位置和初、末速度及运动时间等),根据运动学公式求出物体的运动情况。 二、从运动情况确定受力情况 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求出物体所受的合外力,进而知道物体受到其他力的情况。 说明:牛顿第二定律确定了运动和力的关系,使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。 由物体的受力情况确定运动情况 ? 如图所示,汽车在高速公路上行驶,如果:(1)汽车做匀加速运动。(2)汽车关闭油门滑行。 试结合上述情况讨论:由物体的受力情况确定其运动的思路是怎样的? 要点提示 通过分析物体的受力情况,根据牛顿第二定律求得加速度,然后由运动学公式求出物体运动的位移、速度及时间等。 1.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力分析图。 (2)根据力的合成与分解,求合力(包括大小和方向)。 (3)根据牛顿第二定律列方程,求加速度。 (4)结合物体运动的初始条件,选择运动学公式,求运动学量——任意时刻的位移和速度,以及运动时间等。 2.流程 【例1】 如图所示,一固定不动的光滑斜面,倾角为θ,高为h。一质量为m的物体从斜面的顶端由静止开始滑下,求物体从顶端滑到底端所用的时间及滑到底端时速度的大小。 点拨 解析 物体受力如图所示, 答案 见解析 应用牛顿第二定律解题时求合力的方法 (1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,合力的方向就是加速度的方向,解题时要求准确作出力的平行四边形,然后运用几何知识求合力F合。反之,若知道加速度方向就知道合力方向。 (2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,通常用正交分解法解答,一般把力正交分解为加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量。即沿加速度方向Fx=ma,垂直于加速度方向Fy=0。 由物体的运动情况确定受力情况 ? 一运动员滑雪时的照片如图所示,如果:(1)知道在下滑过程中的运动时间。(2)知道在下滑过程中的运动位移。 试结合上述情况讨论:由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的? 知识归纳 1.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,画出力的示意图; (2)选取合适的运动学公式,求加速度a; (3)根据牛顿第二定律列方程,求合力; (4)根据力的合成与分解的方法,由合力求所需的力。 2.流程 典例剖析 【例2】 民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口,发生意外情况的飞机着陆后,打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊组成的斜面,机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上。若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m,构成斜面的气囊长度为5.0 m。要求紧急疏散时,乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(g取10 m/s2),则: (1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大? (2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少? 解析 (1)由题意可知,h=4.0 m,l=5.0 m,t=2.0 s。 代入数据得a=2.5 m/s2。 (2)在乘客下滑过程中,对乘客受力分析如图所示,沿x轴方向有mgsin θ-Ff=ma, 沿y轴方向有 FN-mgcos θ=0, 又Ff=μFN,联立方程解得 答案 (1)2.5 m/s2　(2)0.92 由运动情况确定受力应注意的两点问题: (1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向和加速度的方向混淆。 (2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。 多过程问题分析 ? 游乐园内有一种大型游戏机叫“跳楼机”。参加游戏的游客质量为m,从离地面h高处由静止释放。忽略座椅与轨道间的摩擦力,让人与座椅沿轨道下落t时间后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,下落到离地面时速度刚好减小到零。如果把上述复杂的运动过程分为两个简单的过程,你认为这两个过程分别属于已知运动还是已知力的过程?你能提出哪些用牛顿定律和运动学公式可解决的问题?(重力加速度为g) * * * * * * * * * * * * * * * * 2018-2019学年高一物理人教版必修1课件：第4章 牛顿运动定律 4.6 * *