黑龍江省哈爾濱市木蘭高級(jí)中學(xué)高中物理 牛頓運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 二、教學(xué)重點(diǎn) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用。 三、教學(xué)難點(diǎn) 物體受力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)物理情景建立。 教學(xué)過(guò)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(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，解決有關(guān)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的問(wèn)題。另一方面，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化時(shí)，一定有加速度，我們可以由加速度來(lái)確定物體的受力。 （一） 動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題 1. 已知物體的受力情況，要求確定物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)情況。 2.已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，要求推斷物體的受力情況 處理方法：已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，由運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)問(wèn)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(yùn)動(dòng) 的特征量，所以說(shuō)加速度是連接力和運(yùn)動(dòng)的紐帶和橋梁，是解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。 求解兩類問(wèn)題的思路，可用下面的框圖來(lái)表示： 物體的受力情況 牛頓第二定律 加速度 物體的運(yùn)動(dòng)情況 運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式 2.一般步驟： ⑴ 確定研究對(duì)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(yàn)結(jié)果 我們應(yīng)逐漸習(xí)慣對(duì)問(wèn)題先作定性和半定量分析，弄清問(wèn)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(jī)車從停車場(chǎng)出發(fā)，經(jīng)225m后，速度達(dá)到54km/h，此時(shí)，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓機(jī)車進(jìn)站，機(jī)車又行駛125m才停在車站上。設(shè)阻力不變，求機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受的牽引力。 【解析】機(jī)車的運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷加速和減速兩個(gè)階段，因?yàn)榧铀匐A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(jī)車所受的合力，緊接著的減速運(yùn)動(dòng)階段的初末速度和減速位移也已知，因而又可由

4、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得該階段的加速度a2，進(jìn)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(jī)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(yùn)動(dòng)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(gè)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(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(jī)車的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，如果把兩個(gè)物體作為一個(gè)整體，用牛頓第二定律去求加速度a是很簡(jiǎn)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(duì)A或B進(jìn)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(shí)，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(duì)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(duì)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(shí)，應(yīng)用同樣的方法可求A、B時(shí)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(duì)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(duì)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(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用是力學(xué)的重點(diǎn)之一，已知運(yùn)動(dòng)情況求力或已知力分析運(yùn)動(dòng)情況都是以加速度這一物理量作為“橋梁”來(lái)解決問(wèn)題。 【作業(yè)】略