0406《用牛顿第二定律解决问题(一)》导学案.doc

高一物理 WL-09-11-000 0406《用牛顿第定律2009-11-15 【学习目标】 1.能分析物体的受力情况，判断物体的运动状态. 2.初步掌握动力学两类基本问题求解的基本思路和步骤. 3.会求解一个物体在水平面上运动的动力学问题.会解决两个物体具有相同加速度的动力学问题.1.牛顿第二定律确定了____________和____________的关系，使我们能够把物体的____________情况与____________情况联系起来. 2.已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的_________，再通过____________就可以确定物体的运动情况. 3.已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的____________再通过____________就可以确定物体所受的外力.在动力学的两类问题中，加速度起了什么作用？1.运用牛顿定律解决动力学问题的关键—受力分析及过程分析. 学会正确地对研究对象进行受力分析，是同学们学好高中物理的关键.有关受力分析的基本知识在本书第三章已讨论过.作图进行受力分析时，一定要按顺序：先重力，再弹力，后摩擦力及其他力；分析时合理采用隔离法、整体法；注意检查和分析结果以防“漏力”或“多力”.这些基本技能需要同学们在学习、练习过程中慢慢培养. 准确进行过程分析有助于理清思路、把握重点.在过程图上可标出已知量和待求量，将有助于找出物理量之间的关系、简化运算. 2.运用牛顿运动定律解题的思路. 加速度是物体的受力情况和运动情况联系的桥梁，即由受力情况求合力F合=ma，根据x=v0t+at2，v=v0+at，v2－v02=2ax可求运动情况；反过来，根据运动情况可求出加速度，进而分析受力情况.此过程可表示如下： 无论哪一类动力学问题，都需要根据已知条件先确定加速度这个桥梁.所以充分利用已知条件，确定加速度的大小和方向是解决力学问题的关键. 3.应用牛顿定律解题的一般步骤 （1）确定研究对象. （2）对研究对象进行正确的受力分析和运动情况的分析. （3）根据牛顿第二定律或运动学公式列方程求加速度. （4）根据加速度分析判断物体的运动情况和受力情况. （5）通过解方程得出的结果不一定都符合物理事实，所以解题的最后一步就是对结果进行讨论，检验结果的合理性. 应用点一：由物体的受力求物体的运动情况 例1：一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山地的倾角θ=30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04，求5 s内滑下来的路程和5 s末的速度大小. 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. 图4－6－1将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向， 根据牛顿第二定律得：FN－mgcos θ=0① mgsin θ－Ff=ma② 又因为Ff=μFN③ 由①②③解得：a=g（sin θ－μcos θ） 故x=at2=g（sin θ－μcos θ）t2=×10×（－0.04×）×52 m=58 m v=at=10×（－0.04×）×5 m/s=23.3 m/s. 答案：58 m 23.3 m/s 点评：已知受力求运动情况，应从研究对象的受力入手，求得它运动的加速度，然后再利用运动学公式去求相关的运动物理量. 例2：在光滑的水平面上，一个质量为200 g的物体，在1 N的水平力作用下由静止开始做匀加速直线运动，2 s后将此力换为相反方向的1 N的力，再过2 s将力的方向再反过来……这样物体受到的力大小不变，而力的方向每过2 s改变一次，求经过30 s物体的位移. 解析：解题前先要弄清物体的受力情况，然后才能判断物体的运动情况.物体在前2 s内做初速度为零的匀加速直线运动，在第二个2 s内做匀减速直线运动，4 s末的速度为零，以后重复上述运动.根据物体的规律可列式求出30 s内的位移，也可用v－t图象求解. 法一：先分段分析 物体在1 N的水平力的作用下，产生的加速度的大小为： a= m/s2=5 m/s2 物体在2 s内做匀加速运动，2 s内位移为： x1=at2=×5×22 m=10 m方向与力的方向相同. t=2 s末的速度v1为：v1=at=5×2 m/s=10 m/s. 从第3 s初到第4 s末，在这2 s内，力F的方向变成反向，物体将以v1=10 m/s的初速度做匀减速运动，4 s末的速度为：v2=v1－at=10 m/s－5×2 m/s=0 在此2 s内的位移为：x2=·t=×2 m=10 m，方向与位移x1的方向相同. 从上述分段分析可知，在这4 s内物体的位移为x1+x2=20 m.物体4 s末的速度为零，以后重复上述过程后4 s内物体前进20 m.物体在30 s内有7次相同的这种过程，经