课题:§4.6用牛顿定律解决问题(一)
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【学习目标】
1、进一步学习分析物体的受力情况,并能结合物体的运动情况进行受力分析。
2、掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法。
3、培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力。
4、帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题解题规律的能力。
【重难点】
用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法
【自主学习】
力是使物体产生加速度的原因,受力作用的物体存在加速度.我们可以结合运动学知识,解决有关物体运动状态变化的问题.另一方面,当物体的运动状态变化时,一定有加速度,我们可以由加速度来确定物体的受力.
一、动力学的两类基本问题
1.根据物体的受力情况(已知或分析得出)确定物体的运动情况(求任意时刻的速度、位移等)。
其解题基本思路是:利用牛顿第二定律F合=ma求出物体的加速度a;再利用运动学的有关公式( , , 等)求出速度vt和位移s等。
2.根据物体的运动情况(已知)确定物体的受力情况。
其解题基本思路是:分析清楚物体的运动情况(性质、已知条件等),选用运动学公式求出物体的加速度;再利用牛顿第二定律求力。
3.无论哪类问题,正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提,正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键,加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。
二、应用牛顿运动定律解题的一般步骤
(1)确定研究对象(在解题时要明确地写出来).
(2)全面分析研究对象的受力情况,正确画出受力示意图。
(3)全面分析研究对象的运动情况,画出运动过程示意简图(含物体所在位置、速度方向、加速度方向等)。特别注意:若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时,则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。要弄清楚各运动阶段之间的联系(如前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度等)。
(4)利用牛顿第二定律(在已知受力情况时)或运动学公式(在运动情况已知时)求出加速度。
(5)利用运动学公式(在受力情况已知时)或牛顿运动定律(在运动情况已知时)进一步解出所求物理量。注意:在求解过程中,要选准公式、正确运算、简洁、规范。要先求出所求物理量的文字表达式再代人数字进行计算。各量统一用国际单位制单位。
(6)审查结果是否合理或深入探讨所得结果的物理意义、内涵及外延等。
例1:一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在6.4 N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动.物体与地面间的摩擦力是4.4 N.求物体在4s末的速度和4s内的位移?
例2:一个滑雪的人,质量m=75 kg,以v0=2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°,在t=5 s的时间内滑下的路程x=60 m,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)g=10m/s2
例3:如图所示,质量为m=1.0kg的金属块放在水平桌面上,在与水平成370角斜向上、大小为10N的拉力F作用下由静止开始向右做匀加速直线运动,已知金属块与桌面间的动摩擦因数μ=0.5,求5s末物体的速度及位移大小。g=10m/s2
例4:风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力。如图所示,现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径。(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的动摩擦因数。(2)保持小球所受的风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?
①分两种情况考虑,注意风力大小不变
②解题步骤:(应分别建立不同的坐标系;要细心、有条理。)
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