黑龍江省哈爾濱市木蘭高級中學(xué)高中物理 牛頓運動定律的應(yīng)用教案3 新人教版必修1（通用）

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1、牛頓運動定律的應(yīng)用 二、教學(xué)重點 牛頓運動定律與運動學(xué)公式的綜合運用。 三、教學(xué)難點 物體受力和運動狀態(tài)的分析，處理實際問題時物理情景建立。 教學(xué)過程 力是使物體產(chǎn)生加速度的原因，受力作用的物體存在加速度。我們可以結(jié)合運動學(xué)知識，解決有關(guān)物體運動狀態(tài)的問題。另一方面，當(dāng)物體的運動狀態(tài)變化時，一定有加速度，我們可以由加速度來確定物體的受力。 （一） 動力學(xué)的兩類基本問題 1. 已知物體的受力情況，要求確定物體的運動情況 處理方法：已知物體的受力情況，可以求出物體的合力，根據(jù)牛頓第二定律可以求 出物體的加速度，在利用物體初始條件（初位置和初速度），根據(jù)運動學(xué)公式就可以求出

2、物體的位移和速度。也就是確定了物體的運動情況。 2.已知物體的運動情況，要求推斷物體的受力情況 處理方法：已知物體的運動情況，由運動學(xué)公式求出加速度，再根據(jù)牛頓第二定律 就可以確定物體所受的合外力，由此推斷物體受力情況。 （二） 動力學(xué)問題的求解 1.基本思路 牛頓第二定律反映的是，加速度、質(zhì)量、合外力的關(guān)系，而加速度可以看成是運動 的特征量，所以說加速度是連接力和運動的紐帶和橋梁，是解決動力學(xué)問題的關(guān)鍵。 求解兩類問題的思路，可用下面的框圖來表示： 物體的受力情況 牛頓第二定律 加速度 物體的運動情況 運動學(xué)基本公式 2.一般步驟： ⑴ 確定研究對象 ⑵

3、受力及狀態(tài)分析 ⑶ 取正方向 ⑷ 統(tǒng)一單位，代入求解 ⑸ 檢驗結(jié)果 我們應(yīng)逐漸習(xí)慣對問題先作定性和半定量分析，弄清問題的物理情景、找到正確解 題的關(guān)鍵，以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)和解題習(xí)慣。 【例1】質(zhì)量為100t的機車從停車場出發(fā)，經(jīng)225m后，速度達到54km/h，此時，司機關(guān)閉發(fā)動機，讓機車進站，機車又行駛125m才停在車站上。設(shè)阻力不變，求機車關(guān)閉發(fā)動機前所受的牽引力。 【解析】機車的運動經(jīng)歷加速和減速兩個階段，因為加速階段的初末速度和加速位移已知，即可求得這一階的加速度a1，應(yīng)用牛頓第二定律可得這一階段機車所受的合力，緊接著的減速運動階段的初末速度和減速位移也已知，因而又可由

4、運動學(xué)公式求得該階段的加速度a2，進而由牛頓第二定律求得阻力，再由第一階段求得的合力得到機車牽引力的大小。 加速階段v0=0，vt=54km/h=15m/s，s1=225m 所以m/s2=0.5 m/s2 由牛頓第二定律得 F—f=ma1=105×0.5N=5×104N 減速階段v0=54km/h=15m/s，s2=125m，vt=0 所以減速運動加速度的大小a2為 m/s=0.9 m/s2 得阻力大小為f=ma2=105×0.9N=9×104N 因而F=f+ma1=（9×104+5×104）N=1.4×105N A B F 3-6-1 【例2】在水平地面上有兩個彼

5、此接觸的物體A和B，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ，若用水平推力F作用于A物體，使A、B一起些前運動，如圖3-6-1所示，求兩物體間的相互作用為多大？若將F作用于B物體，則A、B間的相互作用多大？ F1阻 m1g F A F1 F1阻 3-6-2 【解析】機車的運動由于兩物體是相互接觸的，在水平推力F的作用下做加速度相同的勻加速直線運動，如果把兩個物體作為一個整體，用牛頓第二定律去求加速度a是很簡便的。題目中要求A、B間的相互作用，因此必須采用隔離法，對A或B進行分析，再用牛頓第二就可以求出兩物體間的作用力。 解法一：設(shè)F作用于A時，A、B的加速度為a

6、1。A、B間相互作用力為F1。以為研究對象，受力分析如圖3-6-2所示，由牛頓第二定律得 水平方向 F-F1-F1阻=m1a1 F2阻 m2g F1 B F2阻 3-6-3 豎直方向F1彈=m1g 又F1阻=μF1彈 再以B為研究對象，它受力如圖3-6-3所示，由牛頓第二定律有 水平方向 F1-F2阻=m2a1 豎直方向 F2彈=m2g 又 F2阻=μF2彈 聯(lián)立以上六式可得A、B間相互作用力為 當(dāng)F作用B時，應(yīng)用同樣的方法可求A、B時間相互作用力F2為 F阻 (m1+m2)g F AB F阻 3-6-4 解法二：以A、B為研究對象，其受力如圖3-6-4所示，由牛頓第二定律得 F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a 所以 再以B為研究對象，其受力如圖3-6-3所示，由牛頓第二定律可得 F1-F2阻=m2a 則A、B間相互作用力F1為： 【小結(jié)】牛頓運動定律的應(yīng)用是力學(xué)的重點之一，已知運動情況求力或已知力分析運動情況都是以加速度這一物理量作為“橋梁”來解決問題。 【作業(yè)】略