物理 用牛顿定律解决问题

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1、6用牛顿定律解决问题（一）整体设计力和物体运动的关系问题，一直是动力学研究的基本问题，人们对它的认识经历了一个漫长的过程，直到牛顿用他的三个定律对这一类问题作出了精确的解决.牛顿由此奠定了经典力学的基础.牛顿三定律成为力学乃至经典物理学中最基本、最重要的定律.牛顿第一定律解决了力和运动的关系问题；牛顿第二定律确定了运动和力的定量关系；牛顿第三定律确定了物体间相互作用力遵循的规律.动力学所要解决的问题由两部分组成：一部分是物体运动情况；另一部分是物体与周围其他物体的相互作用力的情况.牛顿第二定律恰好为这两部分的链接提供了桥梁.应用牛顿定律

2、解决动力学问题，高中阶段最为常见的有两类基本问题：一类是已知物体的受力情况，要求确定出物体的运动情况；另一类是已经知道物体的运动情况，要求确定物体的受力情况.要解决这两类问题，对物体进行正确的受力分析是前提，牛顿第二定律则是关键环节，因为它是运动与力联系的桥梁.教学重点应用牛顿定律解决动力学的两类基本问题.教学难点动力学两类基本问题的分析解决方法.课时安排1课时[来源:Z

3、xx

4、k.Com]三维目标知识与技能1.知道动力学的两类基本问题，掌握求解这两类基本问题的思路和基本方法.2.进一步认识力的概念，掌握分析受力情况的一般方法，画出研究

5、对象的受力图.过程与方法1.培养学生运用实例总结归纳一般解题规律的能力.2.会利用正交分解法在相互垂直的两个方向上分别应用牛顿定律求解动力学问题.3.掌握用数学工具表达、解决物理问题的能力.情感态度与价值观通过牛顿第二定律的应用，提高分析综合能力，灵活运用物理知识解决实际问题.教学过程导入新课情境导入利用多媒体播放“神舟”五号飞船的发射升空、“合谐号”列车高速前进等录像资料.如图4-6-1甲、乙所示.图4-6-1引导：我国科技工作者能准确地预测火箭的升空、变轨，列车的再一次大提速节约了很多宝贵的时间，“缩短”了城市间的距离.这一切都得益

6、于人们对力和运动的研究.我们现在还不能研究如此复杂的课题，就让我们从类似较为简单的问题入手，看一下这类问题的研究方法.推进新课牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力的情况联系起来.因此，它在天体运动的研究、车辆的设计等许多基础学科和工程技术中都有广泛的应用.由于我们知识的局限，这里只通过一些最简单的例子作介绍.一、从受力确定运动情况如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况.例1一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水

7、平方向向右运动.物体与地面间的摩擦力是4.2N，求物体在4s末的速度和4s内发生的位移.分析：这个问题是已知物体受的力，求它的速度和位移，即它的运动情况.教师设疑：1.物体受到的合力沿什么方向？大小是多少？2.这个题目要求计算物体的速度和位移，而我们目前只能解决匀变速运动的速度和位移.物体的运动是匀变速运动吗？师生讨论交流：1.对物体进行受力分析，如图4-6-2.图4-6-2物体受力的图示物体受到四个力的作用：重力G，方向竖直向下；地面支持力FN，竖直向上；拉力F1，水平向右；摩擦力F2，水平向左.物体在竖直方向上没有发生位移，没有加速

8、度，所以重力G和支持力FN大小相等、方向相反，彼此平衡，物体所受合力等于水平方向的拉力F1与摩擦力F2的合力.取水平向右的方向为正方向，则合力：F=F1-F2=2.2N，方向水平向右.2.物体原来静止，初速度为0，在恒定的合力作用下产生恒定的加速度，所以物体做初速度为0的匀加速直线运动.解析：由牛顿第二定律可知，F1-F2=maa=a=m/s2=1.1m/s2求出了加速度，由运动学公式可求出4s末的速度和4s内发生的位移v=at=1.1×4m/s=4.4m/sx=at2=×1.1×16m=8.8m.讨论交流：（1）从以上解题过程中，总结

9、一下运用牛顿定律解决由受力情况确定运动情况的一般步骤.（2）受力情况和运动情况的链接点是牛顿第二定律，在运用过程中应注意哪些问题？参考：运用牛顿定律解决由受力情况确定物体的运动情况大致分为以下步骤：（1）确定研究对象.（2）对确定的研究对象进行受力分析，画出物体的受力示意图.（3）建立直角坐标系，在相互垂直的方向上分别应用牛顿第二定律列式Fx=max,Fy=may.求得物体运动的加速度.（4）应用运动学的公式求解物体的运动学量.3.受力分析的过程中要按照一定的步骤以避免“添力”或“漏力”.一般是先场力，再接触力，最后是其他力.即一重、二

10、弹、三摩擦、四其他.再者每一个力都会独立地产生一个加速度.但是解题过程中往往应用的是合外力所产生的合加速度.再就是牛顿第二定律是一矢量定律，要注意正方向的选择和直角坐标系的应用.课堂训练（课件展示）如图4-