2017-2018学年沪科版必修一 5.4牛顿运动定律的案例分析 学案
2017-2018学年沪科版必修一 5.4牛顿运动定律的案例分析  学案第1页

课堂互动

三点剖析

一、两类基本问题

1.已知物体的受力情况,确定物体的运动情况

(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动分析,并画出物体的受力图.

(2)根据力的合成与分解的方法,求出物体所受的合外力(包括大小和方向).

(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体的加速度.

(4)结合给定的物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需的运动量.

2.受力分析的基本方法

(1)确定研究对象即受力物体.

(2)把研究对象从周围物体中隔离出来,只分析周围物体

对研究对象(受力物体)的作用力,不能分析研究对象对其他物体的作用力.

(3)按一定顺序分析,要明确施力物体.分析顺序为:先重力,再已知力,最后接触力(弹力、摩擦力).

(4)画出力的示意图,检查是否多添力或漏掉力.

注意:不要把物体惯性的表现误认为物体在运动方向上一定受到力的作用.

3.根据物体的运动情况确定物体的受力情况

(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动分析,并画出物体的受力图.

(2)选择合适的运动学公式,求出物体的加速度.

(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体所受的合外力.

(4)根据力的合成与分解的方法,由合力求出所需的力.

注意事项:①由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向.②题目中求的可能是合力,也可能是某一特定的作用力,即使是后一种情况,也必须先求出合力的大小和方向,再根据力的合成与分解知识求分力.

【例1】如图5-4-1所示,质量为m=2.0 kg的物体静止在水平面上,现用F=5.0 N的水平拉力作用在物体上,在t=4.0 s内可使物体产生x=4.0 m的位移.则物体与水平面间的动摩擦因数μ为多少?要想使物体产生20.0 m的位移,则这个水平拉力最少作用多长时间?(g取10 m/s2)

图5-4-1

解析:本题是已知力求时间的问题,涉及两种物理情景,在第一种情景中由运动情况x= at2,可以求出物体加速度a=0.5 m/s2,通过受力分析可知:F-μmg=ma得μ=0.2.

在第二种情景中,我们必须看到有两种运动过程:在拉力F作用下使物体做匀加速直线运动,撤去外力以后物体做匀减速直线运动,当物体静止时其发生的位移刚好为20 m.

加速过程 x1=a1t12

减速过程 x2=a2t22

a1=0.5 m/s2,由牛顿第二定律可知

a2=μmg/m=μg=2 m/s2

x1+x2=20 m