人教版高中物理必修一用牛顿运动定律解决问题一VIP专享VIP免费

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）第四章牛顿运动定律第六节用牛顿运动定律解决问题(一)基础知识导学1．利用牛顿运动定律解答的两类问题：一类是已知，要求确定；另一类是已知，要求确定．2．解题的基本思路是疑点、易错点释析(一)运动学的两类基本问题1．已知受力求运动应用牛顿第二定律求加速度，如果再知道物体的初始条件，应用运动学的公式就可以求出物体的运动情况――任意时刻的位置和速度，以及运动轨迹．2．已知运动求受力知道物体的运动情况，求出物体的加速度，应用牛顿第二定律，推断或者求出物体的受力情况．(二)应用牛顿运动定律的注意事项：1．应用牛顿第二定律注意：用F＝ma列方程时还须注意＂相对性＂、＂同一性＂、＂同时性＂．所谓＂相对性＂是指：在中学阶段利用F＝ma求解问题时，式中的ａ相对的参照系0是惯性系，一般以大地为参照系．＂同一性＂是指式中的F、ｍ、ａ三个量必须对应同一个物体．＂同时性＂指三个量有即时对应的关系．2．对牛顿第三定律，需注意几点：（1）作用力和反作用力同时产生、同时消失、同种性质，作用在不同的物体上各产生其效果，不会相互抵消．（2）作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关．（3）和平衡力有区别：一对平衡力是作用在同一物体上，力的性质可以不同．（4）借助牛顿第三定律可以变换研究对象，从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析．典型例题分析及方法点拨例1、一只装有工件的木箱，质量m=40kg．木箱与水平地面的动摩擦因数μ=0.30．现以200N的斜向右下方的力F推木箱，推力的方向与水平面成θ=30°角．求：（1）木箱的加速度；（2）经过半秒木箱的速度．【精析】这个题目是根据已知的受力情况求运动情况．首先要进行．木箱受四个力的作用：重力G=mg，方向竖直向下；地面的支持力N（注意：N≠G），方向竖直向上；斜向右下方的推力F，方向与水平面成θ角；滑动摩擦力f=μN，方向与木箱运动方向．受力图如图3-12所示。本题已知物体的受力情况，就先求出合外力F合=ma，根据牛顿第二定律求出物体的加速度，然后再根据运动学公式v=at即可求得速度．为了求合力，可以先将力F沿水平和竖直两个方向分解，得F1=Fcosθ和F2=Fsinθ．然后再求合力，这样做比较方便．【解答】木箱在竖直方向没有加速度，在竖直方向的合外力为零，即N-F2-G=0．由此可得N=F2+G=Fsinθ＋mg．水平方向的合力即为木箱所受的合外力F合：F合=F1-f=F1-μN=Fcosθ-μ（Fsinθ＋mg）．代入数值得F合=200×0.866N-0.30×（200×0.5＋40×9.8）N=25.6N．木箱的加速度木箱经半秒的速度v=at=0.64×0.5m／s＝0.32m／s．F合、a、v的方向都是水平向右的．【说明】本题是已知物体的受力求物体的运动情况，其思路是对物体进行受力分析，应用牛顿第二定律求加速度，再根据运动学公式进行求解。例2、某航空公司的一架客机在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直于飞机的气流的作用，使飞机在10s内高度下降1700m，使众多未系安全带的乘客和机组人员受到伤害，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动，试计算并说明：（1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大？方向怎样？（2）安全带对乘客的作用力是其重力的多少倍？（g取10m／s2）（3）未系安全带的乘客，相对于机舱向什么方向运动？最可能受到伤害的是人体什么部位？（注：飞机上乘客所系的安全带是固定连接在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子，它使乘客与飞机座椅连为一体）【精析】本题已知的是物体的运动情况，先根据飞机向下做匀加速运动求出一起向下运动的加速度，再分析乘客受到的力，利用牛顿第二定律进行求解。【解答】（1）飞机原先是水平飞行，由于垂直气流的作用，飞机在竖直方向上的运动可看作初速度为零的均加速度直线运动，根据221ath得22tha，代入h=1700m，t=10s得34am/s2，方向竖直向下（2）乘客受到重力和安全带的拉力作用，由牛顿第二定律得F+G=ma，又a=3.4g解得F＝2.4G（3）若乘客未系安全带，飞机向下的加速度为34m/s2，人向下的加速度为10m/s2（重力加速度），飞机向下的加速度大于人的加速度，所以人对机舱将向上运动，会使头部受到严重伤...