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- 2021-05-26 发布
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[教学目标]
一、知识目标
1.进一步学习分析物体的受力情况,能结合物体的运动情况进行分析。
2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法,学会用牛顿运动定律和运动学公
式解决力学问题。
[教学难点]
物体受力和运动状态的分析,处理实际问题时物理情景的建立。.
[课时安排]
1 课时
[教学过程]
一、引入新课[来源:学科网]
我们已经学习了牛顿三定律,他们共同构建了牛顿力学体系。
牛顿第二定律揭示了运动和力的内在联系,应用牛顿第二定律即可解答一些力学问题,
其应用范围较广。
我们通过以下例题来体会应用牛顿第二定律解题的思路、方法和步骤.
二、新课教学
1.已知受力情况求解运动情况
例题 1(投影) 一个静止在水平面上的物体,质量是 2kg,在水平方向受到 5.0N 的拉力,
物体跟水平面的滑动摩擦力是 2.0N.
1)求物体在 4.0 秒末的速度;
2)若在 4 秒末撤去拉力,求物体滑行时间.
(1)审题分析
这个题目就是根据已知的受力情况来求物体的运动情况.前 4 秒内运动情况:物体由静
止在恒力作用下做匀加速直线运动,t=4.0s.受力情况:F=5.0N,f=2.0N,G=20N;初始条件:
v0=0;研究对象:m=2.0kg.求解 4 秒末的速度 vt.4 秒后,撤去拉力,物体做匀减速运动,
vt′=0.受力情况:G=20N、f=2.0N;初始条件:v′0=vt,求解滑行时间.
(2)解题思路
研究对象为物体.已知受力,可得物体所受合外力.根据牛顿第二定律可求出物体的加
速度,再依据初始条件和运动学公式就可解出前一段运动的末速度.运用同样的思路也可解
答后一段运动的滑行距离.
(3)解题步骤(投影)[来源:学*科*网]
解:确定研究对象,分析过程(画过程图),进行受力分析(画受力图).
前 4 秒 根据牛顿第二定律列方程:
水平方向
F-f=ma
竖直方向
N-G=0
引导学生总结解题步骤:确定对象、分析过 程、受力分析、画图、列方程、求解、检验
结果.
(4)讨论:若无第一问如何解?实际第一问的结果是第二问的初始条件,所以解题的过程
不变.
(5)引申:这一类题目是运用已知的力学规律,作 出明确的预见.它是物理学和技术上进
行正确分析和设计的基础,如发射人造地球卫星进入预定轨道,带电粒子在电场中加速后获
得速度等都属这一类题目.
2.已知运动情况求解受力情况
例题 2(投影) 一辆质量为 1.0×103kg 的小汽车正以 10m/s 的速度行驶,现在让它在 12.5m
的距离内匀减速地停下来,求所需的阻力.
(1)审题分析
这个题目是根据运动情况求解汽车所受的阻力.研究对象:汽车 m=1.0×103kg;运动情
况:匀减速运动至停止 vt=0,s=12.5m;初始条件:v0=10m/s,求阻力 f.
(2)解题思路
由运动情况和初始条件,根据运动学公式可求出加速度;再根据牛顿第二定律求出汽车
受的合外力,最后由受力分析可知合外力即阻力.
(3)解题步骤(投影)
画图分析
[来源:Zxxk.Com]
据牛顿第二定律列方程:
竖直方向 N-G=0
水平方向 f=ma=1.0×103×(-4)N=-4.0×103N
f 为负值表示力的方向跟速度方向相反.[来源:学§科§网 Z§X§X§K]
引导学生总结出解题步骤与第一类问题相同.
(5)引申:这一类题目除了包括求出人们熟知的力的大小和方向,还包括探索性运用,即
根据观测到的运动去认识人们还不知道的物体间的相互作用的特点.牛顿发现万有引力定律、
卢瑟福发现原子内部有个原子核都属于这类探索.
3.应用牛顿第二定律解题的规律分析(直线运动)
题目类型流程如下
由左向右求解即第一类问题,可将 vt、v0、s、t 中任何一个物理量作为未知求解.
由右向左求解即第二类问题,可将 F、f、m 中任一物量作为未知求解.
若阻力为滑动摩擦力,则有 F-μmg=ma,还可将μ作为未知求解.
如:将例题 2 改为一物体正以 10m/s 的速度沿水平面运动,撤去拉力后匀减速滑行 2.5m,
求物体与水平面间动摩擦因数.
4.物体在斜向力作用下的运动
例题 3(投影) 一木箱质量为 m,与水平地面间的动摩擦因数为μ,现用斜向右下方与水
平方向成θ角的力 F 推木箱,求经过 t 秒时木箱的速度.
解:(投影)
画图分析:
木箱受 4 个力, 将力 F 沿运动方向和垂直运动方向分解:
水平分力为
Fcosθ[来源:学,科,网]
竖直分力为
Fsinθ
据牛顿第二定律列方程, 竖直方向
N-Fsinθ-G=0 ①
水平方向
Fcosθ-f=ma ②
二者联系
f=μN ③
由①式得 N=Fsinθ+mg 代入③式有
f=μ(Fsinθ+mg)
代入②式有 Fcosθ-μ(Fsinθ+mg)=ma ,得
可见解题方法与受水平力作用时相同.
三、小结(引导学生总结)
1.应用牛顿第二定律解题可分为两类:一类是已知受力求解运动情况;一类是已知运动
情况求解受力.
2.不论哪种类型题目的解决,都遵循基本方法和步骤,即分析过程、建立图景、确定研
究对象、进行受力分析、根据定律列方程,进而求解验证效果.在解题过程中,画图是十分
重要的,包括运动图和受力图,这对于物体经过多个运动过程的问题更是必不可少的步骤.
3.在斜向力作用下,可将该力沿运动方向和垂直运动方向分解,转化为受水平力的情
形.解题方法相同
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