人教版 (新课标)必修16 用牛顿定律解决问题（一）教案配套ppt课件

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第一种情况：已知物体的受力情况，分析、确定物体的运动状态。第二种情况：已知物体的运动情况，求解物体的受力情况。受力情况 运动情况 加速度
1、已知作用在物体上的力，分析、确定物体的运动状态。 例1：如图所示，一质量为m=5kg的物体沿水平地面向左运动，与地面间的动摩擦系数为μ=0.4，当物体向左的水平速度为υ1=10m/s开始受到一个水平向右的拉力F=30N作用。
g取10m/s2，问(1)经 过多长时间物体的 时间变为8m/s向右 运动? (2)这段时间内物体 通过的位移是多大? 其方向如何?
分析：物体水平向左运动时，受滑动摩擦力和水平向右的拉力F而做匀减速运动，直到速度为零，由于水平向右的拉力F>μmg=20N，物体再由静止开始向右匀加速，直到速度达到题目中的要求为止，在物体向左运动的过程中，设其加速度为α1 ，根据牛顿第二定律α1=(F+μmg)/m =(30+0.4×5×10)/5m/s2 =10m /s2
解：设物体向左运动速度减为零所用时间为t1，则 t1=υ1/α1=10/10=1s 物体向左的位移为 s1=υ1t1+ α1t12 =10×1+ ×(-10)×12 =5m
物体向右的加速度为α2，则 α2=(F-μmg)/m=(30-0.4×5×10)/5=2m/s2 设物体向右的加速度达到υ2=8m/s时，时间为t2 t2 = υ2/α2 =4s 发生位移为s2= α2 t2 2= ×2×42=16m
所以，物体速度由向左10m/s变为向右8m/s，其所用时间为 t=t1+t2=1+4=5s 在这5s内的位移是 s=s2-s1=16-5=11m
2、已知物体运动情况，求解物体受力情况。 例2：1000T的列车由车站出发做匀加速直线运动，列车经过100s，通过的路程是1000m，已知运动阻力是车重的0.005倍，求列车机车的牵引力?
分析：列车是在牵引力和阻力的作用下做匀加速直线运动。从静止开始，经100s通过了1000m路程，是一个已知物体运动状态，求物体受力的问题。 解：列车为研究对象，列车的运动状态为初速度为零的匀加速直线运动。 由s= αt2，所以α = 2s/t2 =(2×1000)/10000
=0.2m/s2 由牛顿第二定律，求物体所受合外力 F合=mα， F合 =1000000×0.2=200000N 又F合=F牵-F阻，且F阻=0.005G F牵= F合+ F阻=200000 +1000000× 0.005 =2.05×105 N
3、解题步骤： 认真分析题意，建立物理图景，明确已知量和所求量。 选取研究对象，所选取的对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统(有关这一点，我们以后再讲解)。 对研究对象的受力进行分析。利用力的合成与分解，求合力表达式方程或分力表达式方程。
对研究对象的运动状态进行分析，运用运动学公式，求得物体加速度表达式。 根据牛顿第二定律F=mα，联合力的合成、分解的方程和运动学方程组成方程组。 求解方程组，解出所求量，若有必要，对所求量进行讨论。