牛顿第一定律应用.ppt

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1、用牛顿定律解决问题用牛顿定律解决问题1复习上几节课的内容：复习上几节课的内容：1、牛顿三定律内容？、牛顿三定律内容？2、牛顿第二定律公式？、牛顿第二定律公式？3、运动学规律及公式？、运动学规律及公式？牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能将物体的运动情况与受力的情况联系起们能将物体的运动情况与受力的情况联系起来。因此，他在天体运动的研究、车辆设计来。因此，他在天体运动的研究、车辆设计等许多基础科学和工程技术中都有广泛应用等许多基础科学和工程技术中都有广泛应用由于我们目前知识的局限性，这里先通过一由于我们目前知识的局限性，这里先通过一些简单的例子做些介绍

2、些简单的例子做些介绍 。1、从受力确定运动状况、从受力确定运动状况例题例题1一个静止在水平地面上的物体，质量是一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在，在6.4N的水平拉力的作用下沿水平地面向右运动。物体与地的水平拉力的作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是面间的摩擦力是4.2N。求物体在。求物体在4s末的速度和末的速度和4s内发内发生的位移。问：生的位移。问：1、本题研究对象是谁？它共受几个力的作用？物体本题研究对象是谁？它共受几个力的作用？物体 所受的合力沿什么方向？大小是多少？所受的合力沿什么方向？大小是多少？ 2、本题要求计算位移和速度，而我们目前只能解决匀本题要求计算位

3、移和速度，而我们目前只能解决匀 变速运动的速度和位移。物体的运动时匀变速运动吗？变速运动的速度和位移。物体的运动时匀变速运动吗？ 3、FN和和G在竖直方向上，它们有什么关系？在竖直方向上，它们有什么关系？FN和和G在竖直方向上，大小相等，方向相在竖直方向上，大小相等，方向相反，是一对反，是一对平衡力。平衡力。分析：分析：物体所受的合力方向水平向右，根据牛顿第二物体所受的合力方向水平向右，根据牛顿第二定律加速度一定水平向右，因此物体向右做匀定律加速度一定水平向右，因此物体向右做匀加速直线运动。加速直线运动。平衡力与作用力、平衡力与作用力、反作用力的区别反作用力的区别是什么？是什么？那么该题是已知

4、受力求运动呢，还那么该题是已知受力求运动呢，还是已知运动求受力呢？是已知运动求受力呢？由分析可知：该题是已知受力求运动。由分析可知：该题是已知受力求运动。它的受力如图所示：它的受力如图所示：FfFNG解：解：1、本实验研究对象是水平地面上的物体，物体受本实验研究对象是水平地面上的物体，物体受4个力个力 的作用的作用;拉力拉力F，方向水平向右，方向水平向右;摩擦力摩擦力f，水平向左重，水平向左重 力力G，竖直向下；地面的支持力，竖直向下；地面的支持力FN，竖直向上。物体，竖直向上。物体 所受的合力方向沿水平方向，大小等于所受的合力方向沿水平方向，大小等于F1 =F-f=6.4- 4.2=2.2N

5、2、物体所受的合力方向水平向右，根据牛顿第二定物体所受的合力方向水平向右，根据牛顿第二定 律其加速度一定水平向右，因此物体向右做匀加速律其加速度一定水平向右，因此物体向右做匀加速 直线运动。直线运动。3、FN和和G在竖直方向上，大小相等，方向相反，是一在竖直方向上，大小相等，方向相反，是一 对平衡力。对平衡力。2、从运动情况确定受力、从运动情况确定受力例题例题2一个滑雪的人，质量一个滑雪的人，质量m=75Kgm=75Kg，以，以V V0 0=2m/s=2m/s的初速度沿的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角山坡匀加速滑下，山坡的倾角=30=30，在，在t=5st=5s的时的时间内滑下的路程间内滑

6、下的路程x=60m, x=60m, 求滑雪人受到的阻力（包括求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。摩擦和空气阻力）。问：本题属于哪类力学问题？人共受几个力的问：本题属于哪类力学问题？人共受几个力的作用？各力方向如何？他们之中哪个力是待求作用？各力方向如何？他们之中哪个力是待求量？哪个力实际上是已知的？待求力是谁？物量？哪个力实际上是已知的？待求力是谁？物体所受的合力沿什么方向？体所受的合力沿什么方向？分析：分析：这个题目是已知人的运动情况，求人这个题目是已知人的运动情况，求人 所受的力。应该注意三个问题。所受的力。应该注意三个问题。1、分析人的受力情况，按题意做出草图如下所示，然分析人的受

7、力情况，按题意做出草图如下所示，然 后考虑几个问题。滑雪人共受到几个里的作用？这后考虑几个问题。滑雪人共受到几个里的作用？这 几个力沿什么方向？它们之中哪个力是待求的？哪几个力沿什么方向？它们之中哪个力是待求的？哪 个力实际上是已知的。个力实际上是已知的。2、根据运动学的关系得到下滑加速度，求出对应的合力，再根据运动学的关系得到下滑加速度，求出对应的合力，再 由合力求出人受的阻力。由合力求出人受的阻力。3、适当选取坐标系，使运动正好沿着一个坐标轴的方向。适当选取坐标系，使运动正好沿着一个坐标轴的方向。GfN解：解：如图所示建立平面直角坐标系，把重力如图所示建立平面直角坐标系，把重力G 沿沿x轴

8、和轴和y轴的方向分解，得到轴的方向分解，得到GXGYGX=m g sinGY=m g cos与山坡垂直的方向，物体没有发生位移，没有加速与山坡垂直的方向，物体没有发生位移，没有加速度，所以度，所以GY 与支持力与支持力FN大小相等、方向相反，彼大小相等、方向相反，彼此平衡，物体所受的合力此平衡，物体所受的合力F等于等于GX和和F阻阻的合力。的合力。以沿山坡向下为正方向，合力以沿山坡向下为正方向，合力F= GX - F阻，阻， 方向沿山坡向方向沿山坡向下，使滑雪人产生沿山坡向下的加速度。滑雪人的加速度下，使滑雪人产生沿山坡向下的加速度。滑雪人的加速度可以根据运动学的规律求得，即由可以根据运动学的

9、规律求得，即由x=v0 t + at2 解出解出2120)(2ttvxa把已知数值代入，可得滑雪人的加速度把已知数值代入，可得滑雪人的加速度 a=4m/s2下面求滑雪人收到的阻力。下面求滑雪人收到的阻力。根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F=ma有有maFGx阻mamgmaGFxsin阻由此解出阻力由此解出阻力代入数值后得，代入数值后得，NF5 .67阻滑雪人受到的阻力是滑雪人受到的阻力是67.5N。问题：问题：1 1、上述两个例题在解题方法上有什么相同和不同之处？上述两个例题在解题方法上有什么相同和不同之处？ 2 2、在例题、在例题2 2中为什么要建立平面直角坐标系？中为什么要建立平面直角坐标

10、系？3 3、在运动学公式中通常是以、在运动学公式中通常是以v v0 0为正方向的，但在利为正方向的，但在利 用牛顿第二定律列方程式时，选什么方向为正方用牛顿第二定律列方程式时，选什么方向为正方 向比较方便？向比较方便？1 1、两题中都需要画受力图，都要利用牛顿第二定律和、两题中都需要画受力图，都要利用牛顿第二定律和 运动学公式，画受力图是重要的步骤。不同之处是运动学公式，画受力图是重要的步骤。不同之处是 例题例题1 1先用牛顿运动定律求加速度，而例题先用牛顿运动定律求加速度，而例题2 2先用运先用运 动学公式求加速度。动学公式求加速度。2 2、例题、例题2 2中物体受力较为复杂，可用中物体受力

11、较为复杂，可用G G1 1 、G G2 2代替代替G,G,使使 解题方便。解题方便。3 3、因为加速度的方向与物体所受合外力的方向一致，所、因为加速度的方向与物体所受合外力的方向一致，所 以以加速度的方向为正方向，会给分析问题带来很大以以加速度的方向为正方向，会给分析问题带来很大 方便。方便。总结：总结：运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可 以分为两种类型（两类动力学基本问题）：以分为两种类型（两类动力学基本问题）：（1 1）已知物体的受力情况，要求物体的运动）已知物体的受力情况，要求物体的运动 况如物体运动的位移、速度及时间等况如物体运动的位移、速度及

12、时间等（2 2）已知物体的运动情况，要求物体的受力）已知物体的运动情况，要求物体的受力 情况（求力的大小和方向）情况（求力的大小和方向）3 3、两类动力学基本问题的解题思路、两类动力学基本问题的解题思路 图解如下：图解如下：运动学公式运动学公式 牛顿第二定律牛顿第二定律受力情况受力情况加速度加速度a 运动情况运动情况 第一类问题第一类问题加速度加速度a另一类问题另一类问题 牛顿第二定律牛顿第二定律 运动学公式运动学公式4 4、应用牛顿运动定律解题的一般步骤、应用牛顿运动定律解题的一般步骤（1）认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求）认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求 问题的类型

13、问题的类型.（2）选取研究对象）选取研究对象.所选取的研究对象可以是一个物体，所选取的研究对象可以是一个物体， 也可以是几个物体组成的整体也可以是几个物体组成的整体.同一题目，根据题意同一题目，根据题意 和解题需要也可以先后选取不同的研究对象和解题需要也可以先后选取不同的研究对象.（3）分析研究对象的受力情况和运动情况）分析研究对象的受力情况和运动情况.（4）当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只）当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只 受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体 受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上

14、去分别求受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求 合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运 动方向和垂直运动的方向上动方向和垂直运动的方向上.（5）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受 外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按 正、负值代入公式，按代数和进行运算正、负值代入公式，按代数和进行运算.（6）求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论）求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论.5课堂练习应用例析课堂练习应用例析 【例【例1 1

15、】一斜面】一斜面ABAB长为长为10m10m，倾角为，倾角为3030，一质量为，一质量为2kg2kg的小物体（大小的小物体（大小 不计）不计） 从斜面顶端从斜面顶端A A点由静止开始下滑，如图所示（点由静止开始下滑，如图所示（g g取取10 10 m/s2 m/s2）（）（1 1）若斜面与物体间的动摩擦因数为）若斜面与物体间的动摩擦因数为0.50.5，求小物体下，求小物体下 滑到斜面底端滑到斜面底端B B点时的速度及所用时间点时的速度及所用时间 （2 2）若给小物体一个沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面匀速下）若给小物体一个沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面匀速下 滑，则小物体与斜面间的动摩擦因数滑，

16、则小物体与斜面间的动摩擦因数是多少是多少? ?解析：解析：题中第（题中第（1）问是知道物体受力情况求运动情况；）问是知道物体受力情况求运动情况； 第（第（2）问是知道物体运动情况求受力情况。）问是知道物体运动情况求受力情况。（1）以小物块为研究对象进行受力分析，如上图所）以小物块为研究对象进行受力分析，如上图所 示。物块受重力示。物块受重力mg、斜面支持力、斜面支持力N、摩擦力、摩擦力f， 垂直斜面方向上受力平衡，由平衡条件得：垂直斜面方向上受力平衡，由平衡条件得： mgcos30-N=0 沿斜面方向上，由牛顿第二定律得：沿斜面方向上，由牛顿第二定律得： mgsin30- f=ma 又又f=

17、N 由以上三式解得由以上三式解得a=0.67m/s2 小物体下滑到斜面底端小物体下滑到斜面底端B点时的速度：点时的速度： 3.65m/s 运动时间：运动时间： sasvB25 . 52ast（2 2）小物体沿斜面匀速下滑，受力平衡，加）小物体沿斜面匀速下滑，受力平衡，加 速度速度a a0 0，有，有 垂直斜面方向：垂直斜面方向：mgcos30mgcos30-N=0-N=0 沿斜面方向：沿斜面方向：mgsin30mgsin30-f=0-f=0 又又f=Nf=N 解得：解得：0.580.58【例【例2 2】如图所示，一高度为】如图所示，一高度为h=0.8mh=0.8m粗糙的水平面在粗糙的水平面在B

18、 B点点 处与一倾角为处与一倾角为=30=30光滑的斜面光滑的斜面BCBC连接，一小连接，一小 滑块从水平面上的滑块从水平面上的A A点以点以v v0 0=3m/s=3m/s的速度在粗糙的速度在粗糙 的水平面上向右运动。运动到的水平面上向右运动。运动到B B点时小滑块恰能点时小滑块恰能 沿光滑斜面下滑。已知沿光滑斜面下滑。已知ABAB间的距离间的距离s=5ms=5m，求：，求： （1 1）小滑块与水平面间的动摩擦因数；）小滑块与水平面间的动摩擦因数； （2 2）小滑块从）小滑块从A A点运动到地面所需的时间；点运动到地面所需的时间；解析解析：（：（1 1）依题意得）依题意得v vB1B1 =0

19、 =0，设小滑块在水平面上运，设小滑块在水平面上运 动的加速度大小为动的加速度大小为a a，则据牛顿第二定律可得，则据牛顿第二定律可得 f=mgf=mg=ma=ma，所以，所以a=ga=g，由运动学公式可得，由运动学公式可得 得，得，t t1 1=3.3s=3.3s（2 2）在斜面上运动的时间）在斜面上运动的时间t t2 2= = t=t t=t1 1+ t+ t2 2 =4.1s =4.1ssgh8 . 0sin22点评：点评： 1 1、 解决动力学问题时，受力分析是关键，对物体运动解决动力学问题时，受力分析是关键，对物体运动 情况的分析同样重要，特别是像这类运动过程较情况的分析同样重要，特

20、别是像这类运动过程较 复杂的问题，更应注意对运动过程的分析。复杂的问题，更应注意对运动过程的分析。2 2、在分析物体的运动过程时，一定弄清整个运动过程中、在分析物体的运动过程时，一定弄清整个运动过程中 物体的加速度是否相同，若不同，必须分段处理，加物体的加速度是否相同，若不同，必须分段处理，加 速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量。分析速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量。分析 受力时要注意后过程中哪些力发生了变化，哪些力没受力时要注意后过程中哪些力发生了变化，哪些力没 发生变化。发生变化。3 3、在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，可以取一、在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，可以取一 组物体（一组质点）为研究对象。这一组物体一般具有组物体（一组质点）为研究对象。这一组物体一般具有 相同的速度和加速度，但也可以有不同的速度和加速度。相同的速度和加速度，但也可以有不同的速度和加速度。 以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内各物体间 的相互作用，这往往给解题带来很大方便。使解题过程的相互作用，这往往给解题带来很大方便。使解题过程 简单明了。简单明了。