5.牛顿运动定律的应用

5．牛顿运动定律的应用

1．知道动力学的两类问题:从受力确定运动情况和从运动情况确定受力;理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁。

2．掌握解决动力学问题的基本思路和方法,会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题。

1.从受力确定运动情况

如果已知物体的受力情况,可以由□01牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过□02运动学的规律确定物体的运动情况。

2．从运动情况确定受力

如果已知物体的运动情况,根据运动学规律求出物体的□03加速度,结合受力分析,再根据□04牛顿第二定律求出力。

判一判

(1)若已知物体的受力情况,可以由运动学公式求出加速度。( )

(2)若物体所受合外力恒定,且合外力方向与物体运动方向在同一条直线上,则根据牛顿第二定律求出物体做匀变速直线运动的加速度,再根据运动学公式求速度、位移等物理量。( )

(3)若物体做匀加速直线运动,则可以根据运动学公式求出加速度,进而根据牛顿运动定律求力。( )

(4)若已知物体的运动情况,可以根据牛顿第二定律求出加速度。( )

提示:(1)× (2)√ (3)√ (4)×

想一想

(1)物体的运动方向是否一定与物体所受合力的方向一致?为什么?

提示:不一定。物体的运动情况由物体所受的合力和物体的初始状态共同决定。如物体以某一初速度v0冲上光滑斜面,合力方向沿斜面向下,而物体的运动方向沿斜面向上。所以受力情况决定了加速度,但与速度没有直接关系。

(2)加速度在解决动力学的两类问题中有什么作用?

提示:加速度是联系物体的受力情况和运动情况的桥梁,无论是已知受力情况求解运动情况,还是已知运动情况求解受力情况,都需要根据已知条件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动力学问题的关键。

课堂任务 从受力确定运动情况

仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。

将质量为m的冰壶沿冰面以速度v0投出,如何求解它能滑行的距离?

第三章牛顿运动定律（　

一一　一备考导航一一　一　考纲要求　要求　命颗热点　牛顿运动定律是力学的基本规律．是力学的核心知识．在整个物理学中占有非常　牛顿运动定律、牛　重要的地位　它主要有以下特点：　、　顿运动定律的应用　Ⅱ　１．进一步加强对牛顿运动定律尤其是牛顿第二定律的理解和应用．如物体在水平　面、斜面、竖直方向上的运动，传送带模型的应用，超重和失重的应用等，其命题方式是　从基本概念、定义入手引领题目，明确题目，创设的物理情景。构造出物理模型。结合牛　顿定律解决问题。　２．旧题、常规题推陈出新，多结合信息、图象等，考查学生从材料、图象中提取有用　超重、失重　Ⅱ　的信息的能力　３．预计本章知识在２０１０年的高考中仍是命题热点．同时还要注意与实际生活、生　产和科学实验中的有关问题相联系　、　

题＿牛顿第一定律牛顿第三定律　

’精析　篱　’！Ｉ、　Ｉ１一　Ｉ７１　一　一　．概愈自墨学习一　一一　

１．运动状态及运动状态的改变　是描述物体运动状　态的物理量．运动状态的改变是指物　体　发生改变　２．力是物体产生加速度的原因　；　外力的作用使物体速度发生改；　变．而速度发生改变一定有　．　所以力是物体产生加速度的原因　ｉ　３．牛顿第一定律的内容　ｉ　一切物体总保持　状态　或　状态．直到有外力迫使　５．惯性的量度　质量是物体惯性大小的唯一量　度，质量大的物体　大，质量　小的物体　小。　６．牛顿第三定律的内容　两物体之间的作用力和反作用　力总是　７．作用力与反作用力的特点　同时产生、同时　肖失、同时变化、　同性质、分别作用在相互作用的　上，作用效果不能抵消。　＆运动状态是否发生变化的判断　由于速度是矢量．所以速度的改　变有三种情形：　它改变这种运动状态为止。　：　（１）速度大小改变，方向不变，　４・惯性的定义　如：火车在平直轨道上受牵引力的作　一切物体都有保持用做匀变速直线运动。　状态或　状态的性质。　塑堡鏊兰堡堕　翌壹生兰竺　３４　（２）速度大小不变，方向变化，　如：在绳的拉力作用下一小球在水平　面做匀速圆周运动　（３）速度的大小和方向都改变，　如：将一物体斜抛出去后，在重力作　用下物体的运动　出现上述三种情况之一．我们就　称物体的运动状态（即速度）发生了　改变。　９．牛顿第一定律的理解要点　（１）牛顿第一定律不像其他定　律一样是由实验直接总结出来的．他　是牛顿以伽利略的理想实验为基础．　总结前人的研究成果．加之丰富的想　象而提出的　（２）牛顿第一定律成立的条件是　

3.2 牛顿运动定律的应用----两类动力学问题一、设计思想 牛顿第二定律将力学和运动学有机地结合在一起，是动力学中的核心内容，通过这部分知识的复习，有利于巩固学生对力和运动的关系，这部分知识不仅是力学也是许多电学分析的基础，是高考的必考内容，因此深刻地认识和掌握这部分内容具有十分重要的意义，有利于培养学生的一些解题方法。在教学上，主要采取以学生交流解题方法为主，指导学生主动复习。二、知识与技能：1、掌握力学基础知识，能够熟练进行受力分析。2、能够熟练的将力、加速度等相关矢量正交分解，列出相对应的方程。3、熟练应用牛顿力学解决相关的动力学问题。 4、掌握两类动力学问题基本方法和步骤。三、过程与方法：1、利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用,将运动学规律和牛顿第二定律相结合,寻找加速度和未知量的关系,是解决这类问题的思考方向.2、通过学生积极思考、讨论，并在教师的引导下完成教学四、情感态度与价值观： 培养学生严谨分析问题的态度和良好的思维能力。五、教学重点： 解答两类动力学问题的基本方法和步骤六、教学难点：1、合理的选取研究对象（整体法、隔离法），准确的受力分析，恰当的进行力的分解。 2、对动力学问题求解的思路的理解和列方程运算求解的掌握。对问题过程的分析，明确物理情景，以及相关的多解性问题。七、教学方法： 启发、讨论、推理、讲授课前自学一、牛顿第二定律1．内容：物体加速度的大小跟作用力成 ，跟物体的质量成 ，加速度的方向与 ____________________。2．表达式： 。3．适用范围(1)牛顿第二定律只适用于 参考系(相对地面静止或 的参考系).(2)牛顿第二定律只适用于 物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况. 特别提醒1．牛顿第二定律F=ma在确定a与m、F的数量关系的同时,也确定了三个量间的单位关系及a和F间的方向关系.

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第１８卷第１期　２０１０年３月　技术物理教学　ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＰＨＹＳＩＣＳ，ＩＥＡＣｍＮＧ　Ｖ０１．１８　Ｎｏ．１　Ｍｆｉｒ，２Ｏ１Ｏ　牛顿运动定律的应用——临界问题的讨论　张学勇　（甘肃煤炭工业学校白银市７３０９１３）　临界问题一般出现在相连接的物体有不同　的加速度时，或有时某些力发生了变化，使物　体在动运中出现一些临界状态，特别是题目中　出现“最大”，“最小”，“刚好”等词语时，　往往就会有临界现象．其临界点必隐含在运动　中．分析这类问题的方法是更加细致地分析受　力和运动过程．也可配合使用极限法，找出临　界点和临界条件．解决临界极限问题方法通常　有两种．　１假设法　假设法是解决物理问题的一种重要思维方　法．用假设法解题，一般可依题意从某一个假　设条件人手，（如：假设物体所受的摩擦力为　零；假设物体的加速度方向等）然后运用物　理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出　正确答嘉　例１：如图ｌ所示，弹簧秤　秤盘Ｂ的质量／１／，口＝Ｉ．５ｋｇ，弹簧　的质量不计，劲度系数Ｋ＝　８００Ｎ／ｒｅ．物体Ａ的质量Ｉｌｒ／，Ａ＝　１０．５ｋｇ，静止在秤盘上．现给Ａ　施加一个竖直向上的力Ｆ，使Ａ　向上做匀加速直线运动．已知　力Ｆ在前０．２ｓ内是变力．０．２ｓ　后是恒力．求力Ｆ的最大值和　最小值．（ｇ取１０ｍ．ｓ　）　图１　Ｂ　解：设刚开始时弹簧的压缩量为　。，则有：　Ｋｘｌ＝（　＋ｍＢ）ｇ　在０．２ｓ内Ａ受的支持力逐渐减小为零．到０．２ｓ　时，Ａ与Ｂ恰好脱离，此后Ｆ变为恒力．　设０．２ｓ时弹簧的压缩量为　，加速度为ａｔ．对　作受力分析，由牛顿第二定律得：　Ｋｘ２一ｍ口ｇ　ｍＢ　ｏ　在０．２ｓ内　ｌ—　２＝ａｔ。／２　以上联立求解得　ａ＝６ｍ．ｓ‘　・２２・　刚开始匀加速时力　最小，则　ｉ　＝（　＋ｍＢ）口＝（１０．５＋１．５）６＝７２Ｎ　０．２ｓ时力　最大，则对Ａ分析可得　Ｆ　—ｍａｇ　Ｉｌ１．一　解得　Ｆｍａｘ＝１８６Ｎ　这种解题方法科学严谨，合乎逻辑，而且　可以拓宽思路．　２临界条件法　物体在的动动变化过程中，达到某个特定　状态时，有关的物理量将发生突变，此状态叫　临界状态．相应的待求物理量的值叫临界值．　一般有临界问题的习题往往带有一定的隐　蔽性．因此首先要善于判断是否存在临界状　态．通常在题中会出现“最大”，　“最小”，　“刚好”，“恰好”等词语．然后挖掘在临界状　态所对应的临界条件．如做变速直线运动的物　体，当加速度为零时，速度达到最大值．物体　刚要滑动时，摩擦力达到最大，为最大静摩擦　力．　例２：如图２所示．光滑水平面上放置质量为ｍ　和２ｍ的４个木块．其中两个质量为ｍ的木块间用一　根不可伸长的轻绳相连．木块间的最大静摩擦力是　现用水平拉力，拉其中一质量２ｍ的木块．使４　个木块以同一加速度运动．则轻绳对ｍ的最大拉力为　多少？　图２　解析：该题的关键是要使４个木块一起加速．则　任两个木块间的静摩擦力都不能超过最大静摩擦力，　所以对于左侧下面的大木块有：　＝２ｍａ对于左侧小木块有：Ｔ－ｆ，＝，ｍ对右侧　的小木块有：　一Ｔ＝／ｒ／，ａ