4.6用牛頓定律解決問(wèn)題(一)教案VIP

1、4.6用牛頓定律解決問(wèn)題（一）【教學(xué)目標(biāo)】1. 進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，能結(jié)合力的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析.2. 理解應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思路和方法.3. 會(huì)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解簡(jiǎn)單的兩類問(wèn)題.【教學(xué)重難點(diǎn)】1運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類問(wèn)題2運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟【課時(shí)安排】1課時(shí)【教學(xué)設(shè)計(jì)】課前預(yù)習(xí)【預(yù)學(xué)內(nèi)容】本節(jié)課重點(diǎn)為牛頓定律的應(yīng)用之一：運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類基本問(wèn)題大家先通過(guò)以下兩個(gè)小題來(lái)熟悉一下這兩類問(wèn)題（試試看）1.一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是 2kg，在 6N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)物體與地面間的摩擦力是4N求物體在4s末的速度

2、和4s內(nèi)的位移.（該題明確了物體的 ，要求物體的 .）2.一個(gè)滑雪的人質(zhì)量是 75 kg，以v02m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角30°在 t5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x50m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力）（該題明確了物體的 ，要求物體的 .）本節(jié)課將重點(diǎn)解決這兩類問(wèn)題：已知物體的受力求物體的運(yùn)動(dòng)情況已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力思考？解這兩類問(wèn)題的一般思路是怎樣的？聯(lián)系物體受力和運(yùn)動(dòng)的中間橋梁是 .【預(yù)學(xué)疑難】 課內(nèi)互動(dòng)【新課導(dǎo)入】前面我們學(xué)習(xí)了牛頓的三個(gè)定律，最重要的是牛頓第二定律，本節(jié)的主要內(nèi)容是在對(duì)物體進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)來(lái)分

3、析解決物體在幾個(gè)力作用下的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，首先我們一起研究動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題.【典例導(dǎo)學(xué)】一、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題1. 已知物體的受力求物體的運(yùn)動(dòng)情況F例1質(zhì)量為200kg的貨箱放在水平地面上，一工人用大小為1000N與水平成37°斜向上的拉力使貨箱由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，如圖所示，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，2s末撤去拉力，取g10m/s2，求： (1)2s末貨箱的瞬時(shí)速度大?。?(2)撤去拉力后，物體在水平面上繼續(xù)滑行的距離解析 本題指導(dǎo)學(xué)生對(duì)物體受力分析是關(guān)鍵，由已知條件可知物體的受力情況是確定的.（1）根據(jù)物體豎直方向平衡先解出前2s內(nèi)物體受到的支持力，再求出物體的摩擦力為35

4、0N；水平方向解出物體的加速度為2.25m/s2，從而求出2s末物體的速度為4.5m/s.（2）撤去拉力后，物體受到的支持力等于物體的重力，進(jìn)而摩擦力也變?yōu)?00N，加速度變?yōu)?.5m/s2，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式0v2=2(a)x 可求出物體繼續(xù)滑行的距離為4.05m.【探究討論】由此題能否總結(jié)出解這類問(wèn)題的一般思路如何，關(guān)鍵在哪里？（1）明確研究對(duì)象（2）對(duì)研究對(duì)象受力分析，求出合力（3）根據(jù)牛頓第二定律 ，求出加速度（4）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解物體的運(yùn)動(dòng)情況2. 已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力例2靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2 kg，在水平恒力F推動(dòng)下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，4 s末它的速度達(dá)到4m/s，此時(shí)將

5、F撤去，又經(jīng)6 s物體停下來(lái)，如果物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，求F的大小.解析本題物體的運(yùn)動(dòng)情況是已知的，要求受力.指導(dǎo)學(xué)生分析運(yùn)動(dòng)情況：物體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為兩段，前4 s物體做勻加速運(yùn)動(dòng)，后6 s物體做勻減速運(yùn)動(dòng)可分別求出兩個(gè)過(guò)程的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律列方程，可求出水平恒力F的大小為：【探究討論】由此題能否總結(jié)出解這類問(wèn)題的一般思路如何，關(guān)鍵在哪里？（1）明確研究對(duì)象（2）對(duì)物體受力分析 （3）根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況求出物體的加速度（4）根據(jù)牛頓第二定律列式求解3無(wú)論哪類問(wèn)題，正確理解題意、把握條件、分清過(guò)程是解題的前提，正確分析物體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是解題的關(guān)鍵.那么什么是把力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)

6、系起來(lái)的重要物理量？一般情況求出什么物理量是解決問(wèn)題的關(guān)鍵呢？運(yùn)動(dòng)學(xué)公式牛頓第二定律物體受力情況及其分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化加速度【交流提升】例3木塊質(zhì)量m=8kg，在F=4N的水平拉力作用下，沿粗糙水平面從靜止開(kāi)始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t=5s的位移s=5m取g=10ms2，求： （1）木塊與粗糙平面間的動(dòng)摩擦因數(shù). （2）若在5s后撤去F，木塊還能滑行多遠(yuǎn)? 【點(diǎn)撥】指導(dǎo)學(xué)生分析題目：（1）確定研究對(duì)象，分析木塊受力情況根據(jù)題目什么條件如何求加速度？根據(jù)牛頓第二定律求動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）撤去F后，還受什么力？加速度如何？進(jìn)一步運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出滑行距離.參考答案（1）0.01 （2）20m【探

7、究討論】根據(jù)以上研究請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)出運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解兩類問(wèn)題的完整步驟：（1）確定研究對(duì)象(在解題時(shí)要明確地寫(xiě)出來(lái))（2）全面分析研究對(duì)象的受力情況（正確畫(huà)出受力示意圖）（3）全面分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意簡(jiǎn)圖(含物體所在位置、速度方向、加速度方向等)特別注意：若所研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、受力情況并非恒定不變時(shí)，則要把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分成幾個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)階段詳細(xì)分析.每個(gè)階段是一種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng).要弄清楚各運(yùn)動(dòng)階段之間的聯(lián)系(如前一階段的末速度就是后一階段的初速度等)（4）利用牛頓第二定律(已知受力情況時(shí))或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí))求出加速度.（5）利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(在受力情況已知時(shí))或

8、牛頓運(yùn)動(dòng)定律(在運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí))進(jìn)一步解出所求物理量4把動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分成上述兩類基本問(wèn)題有其實(shí)際重要意義：已知物體受力情況根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律就可確定運(yùn)動(dòng)情況，從而對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)做出明確預(yù)見(jiàn)如指揮宇宙飛船飛行的科技工作者可以根據(jù)飛船的受力情況確定飛船在任意時(shí)刻的速度和位置如隨堂訓(xùn)練1已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定物體受力情況則包含探索性的應(yīng)用如牛頓根據(jù)天文觀測(cè)積累的月球運(yùn)動(dòng)資料，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律就屬于這種探索 如隨堂訓(xùn)練2【隨堂訓(xùn)練】1民用客機(jī)一般都有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機(jī)緊急著陸后，打開(kāi)緊急出口，狹長(zhǎng)的氣囊會(huì)自動(dòng)充氣，生成一條連接出口和地面的斜面，人員可沿斜面滑行到地上若機(jī)艙口下沿距地面3m，氣囊所構(gòu)

9、成的斜面長(zhǎng)度為5m，一個(gè)質(zhì)量60kg的人沿氣囊滑下時(shí)所受的阻力是240N，人滑至氣囊底端時(shí)速度有多大？ 【點(diǎn)撥】指導(dǎo)學(xué)生讀題：（1）抓住該題的關(guān)鍵段落，分析該題屬哪一類題型？（2）根據(jù)已知條件如何求加速度（a=2m/s2）（3）再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求末速度 參考答案：4m/s2某航空公司的一架客機(jī)，在正常航線上做水平飛行時(shí)，突然受到強(qiáng)大垂直氣流的作用后，使飛機(jī)在10s內(nèi)高度下降1700m，造成眾多乘客和機(jī)組人員的受傷。如果只研究飛機(jī)的豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，且假定這一運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，試計(jì)算：（1）飛機(jī)在豎直方向上產(chǎn)生的加速度多大，方向怎樣？（2）乘客所系安全帶必須提供相當(dāng)于乘客體重多少倍的豎直拉力，

10、才能使乘客不脫離座椅？(g=10m/s2)（3）未系安全帶的乘客，相對(duì)于機(jī)艙將向什么方向運(yùn)動(dòng)？最可能受到傷害的是人體的什么部位？（提示：飛機(jī)上乘客所系的安全帶是固定連接在飛機(jī)座椅和乘客腰部的較寬的帶子，它使乘客與飛機(jī)座椅連在一起）【點(diǎn)撥】指導(dǎo)學(xué)生分析解題關(guān)鍵：（1）豎直方向上飛機(jī)的初速度是多少？分析題目可知飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求下降時(shí)的加速度a=34m/s2（2）對(duì)乘客受力分析根據(jù)牛頓第二定律求得拉力為重力的24倍（3）未系安全帶的乘客向下的最大加速度只有多少 m/s2？故乘客相對(duì)于機(jī)艙將向上運(yùn)動(dòng)，最可能受到傷害的是人體的頭部.參考答案：（1）34 m/s2 （2）24倍 （3）乘客

11、相對(duì)于機(jī)艙將向上運(yùn)動(dòng)，最可能受到傷害的是人體的頭部.【板書(shū)設(shè)計(jì)】1運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類問(wèn)題：第一類：已知受力，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況.第二類：已知運(yùn)動(dòng)情況，確定物體的受力.加速度是把力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)的重要物理量.一般情況求出加速度是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.2運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的完整步驟：第一步：根據(jù)已知條件和問(wèn)題，確定研究對(duì)象第二步：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，畫(huà)出受力示意圖第三步：根據(jù)已知條件和問(wèn)題，確定研究過(guò)程（可以是某一段時(shí)間也可以是某一時(shí)刻）第四步：用牛頓第二定律(已知受力情況時(shí))或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí))求出加速度第五步：利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(在受力情況已知時(shí))或牛頓運(yùn)動(dòng)定律(在運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí)

12、)進(jìn)一步解出所求物理量.課后提升1A、B、C三球大小相同，A為實(shí)心木球，B為實(shí)心鐵球，C是質(zhì)量與A一樣的空心鐵球，三球同時(shí)從同一高度由靜止落下，若受到的阻力相同，則( ) AA球下落的加速度最大 BB球下落的加速度最大 CC球下落的加速度最大 DB球落地時(shí)間最短，A、C球同時(shí)落地2. 如圖所示，小車沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，小車內(nèi)光滑底面上有一物塊被壓縮的彈簧壓向左壁，小車向右加速運(yùn)動(dòng).若小車向右加速度增大，則車左壁受物塊的壓力N1和車右壁受彈簧的壓力N2的大小變化是 （ ） AN1不變，N2變大 BN1變大，N2不變CN1、N2都變大 DN1變大，N2減小3圖中的AD、BD、CD都是光滑的斜面，現(xiàn)

13、使一小物體分別從A、B、D點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑到D點(diǎn)，所用時(shí)間分別為t1、t2、t3，則( ) Atl>t2>t3 Bt3>t2>t1 Ct2>t1=t3 Dt2<tl>t34.圖中的AB、AC、AD都是光滑的軌道，A、B、C、D四點(diǎn)在同一豎直圓周上，其中AD是豎直的.一小球從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始，分別沿AB、AC、AD軌道滑下B、C、D點(diǎn)所用的時(shí)間分別為tl、t2、t3則 ( ) Atl=t2=t3 Btl>t2>t3 Ctl<t2<t3 Dt3>tl>t25. 放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力的作用，F(xiàn)的大小

14、與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系，如圖甲、乙所示.取重力加速度g10m/s2.由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為 ( ) Am0.5kg，0.4 Bm1.5kg，Cm0.5kg，0.2 Dm1kg， 0.2 6汽車在兩站間行駛的vt圖象如圖所示，車所受阻力恒定，在BC段，汽車關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車質(zhì)量為4t，根據(jù)圖給出的信息求：（1） 汽車在BC段的加速度大小.（2） 汽車在AB段的牽引力大小.（3） 汽車在OA段汽車的牽引力大小. 7在以2m/s2加速上升的升降機(jī)中，給緊靠廂壁、質(zhì)量為1kg的物體一個(gè)水平力F（摩擦因數(shù)=0.2），使物體相對(duì)廂靜止，如圖所示，則F的最小值是多少？（g取10 m/s2）aFAB8某工廠用傳送帶傳送零件，設(shè)兩輪圓心的距離為9m，傳送帶與零件的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2，傳送帶的速度為v=2m/s，在傳送帶的最左端A處，輕放一質(zhì)量為m=0.2kg的零件(可視為質(zhì)點(diǎn))，并且被傳送到右端的B處(1)計(jì)算說(shuō)明物體在傳送帶上做什么樣的運(yùn)動(dòng)？(2)物體從A到B所需的時(shí)間為多少？(3)為使物體從A到B的時(shí)間最短，則傳送帶的速度有何要求？最短時(shí)間是多長(zhǎng)？教學(xué)反思