物理4.6《用牛顿运动定律解决问题(一)》精品学案(人教版必修1).doc

第6节　用牛顿运动定律解决问题(一) 利用牛顿运动定律来处理两类基本问题 1．求解两类动力学基本问题的示意图 ．两类问题的解题思路和步骤 1．由物体的受力情况确定运动情况 (1)基本思路：首先对研究对象进行受力情况和运动情况分析，把题中所给的情况弄清楚，然后由牛顿第二定律，结合运动学公式进行求解． (2)一般步骤 ①确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图． ②根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)． ③根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度． ④结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等． 2．由物体的运动情况确定受力情况 (1)解题思路 从物体的运动情况入手，应用运动学公式求得物体的加速度，再应用牛顿第二定律求得所受的合力，进而求得所求力． (2)解题步骤 ①确定研究对象． ②对研究对象进行受力分析，并画出物体受力示意图． ③根据相应的运动学公式，求出物体的加速度． ④根据牛顿第二定律列方程求出物体所受的力． ⑤根据力的合成和分解方法，求出所需求解的力． 受力分析 1．受力分析的依据 (1)在受力分析时，只分析根据力的性质命名的力，一般不需要画出“合力”或“分力”的示意图． (2)每分析一个力，应该可以找出该力的施力物体和该力对物体产生的效果，否则，该力的存在就值得考虑，如不要误认为物体在运动方向上一定受到力的作用． (3)为使问题简化，常忽略某些次要的力，如物体在空中下落，忽略了空气阻力，轻杆、轻绳、轻滑轮等轻质物体的重力一般情况下不用考虑． (4)受力分析时，有时还需结合物体的运动状态． 2．受力分析的方法 (1)明确研究对象，即对谁进行受力分析． (2)把要研究的物体从周围物体中隔离出来． (3)按顺序分析受力情况，画出力的示意图，其顺序为：重力、弹力、摩擦力、其他力． 整体法与隔离法处理连接体问题 1．连接体问题 所谓连接体就是指多个相互关联的物体，它们一般具有相同的运动情况(有相同的速度、加速度)，如：几个物体或叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆联系在一起的物体组(又叫物体系)． 2．隔离法与整体法 (1)隔离法：在求解系统内物体间的相互作用力时，从研究的方便性出发，将物体系统中的某部分分隔出来，单独研究的方法． (2)整体法：整个系统或系统中的几个物体有共同的加速度，且不涉及相互作用时，将其作为一个整体研究的方法． 3．对连接体的一般处理思路 (1)先隔离，后整体． (2)先整体，后隔离.一、由受力情况确定运动情况 例1 一木箱装货物后质量为50 kg，木箱与地面间的动摩擦因数为0.2，某人以200 N斜向下的力推箱，推力的方向与水平面成30°角，g取10 m/s2.求： (1)木箱的加速度； (2)第2 s末木箱的速度． 2 m/s. 答案　(1)1.06 m/s2　(2)2.12 m/s 二、由运动情况确定受力情况 例2 将质量为0.5 kg的小球以14 m/s的初速度竖直上抛，运动中球受到的空气阻力大小恒为2.1 N，则球能上升的最大高度是多少？ 一般默认初速度方向为正方向，因而代入公式时由于加速度方向与初速度方向相反而代入负值． 根据牛顿第二定律得mg＋Ff＝ma，a＝＝ m/s2＝14 m/s2 上升至最大高度时末速度为0，由运动学公式0－v＝2ax 得最大高度x＝＝ m＝7 m. 答案　7 m 1．受力情况决定了运动的性质，物体具体的运动状况由所受合外力决定，同时还与物体运动的初始条件有关． 2．受力情况决定了加速度，但与速度没有任何关系. 四、整体法与隔离法的应用 图4－6－1 例3 如图4－6－1所示，物体A和B的质量分别为1 kg和4 kg，A与墙、A与B之间的动摩擦因数都是0.2，现用F等于150 N的水平力紧压在物体B上，墙面竖直，求A、B间的摩擦力和A、B的运动状态．(g取10 m/s2) 解析　经分析可知，A、B之间无相对滑动，设二者相同的加速度为a，以A、B为一整体，则由牛顿第二定律可得 (mA＋mB)g－FfA＝(mA＋mB)a① 又FfA＝μF② 由①②解得a＝4 m/s2，方向竖直向下． 隔离B，对B有 mBg－FfAB＝mBa即FfAB＝mB(g－a)＝24 N 即A、B之间的摩擦力为24 N，它们一起以4 m/s2的加速度向下做匀加速直线运动． 答案　见解析 图4－6－2 1．如图4－6－2所示，重10 N的物体以速度v在粗糙的水平面上向左运动，物体与桌面间的动摩擦因数为0.1，现给物体施加水平向右的拉力F，其大小为20 N，则物体受到的摩擦力和加速度大小分别为(取g＝10 m/s2)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．1 N　19 m/s2