高中物理 4.5牛顿第二定律的应用6教案 粤教版必修1

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1、第五节牛顿第二定律的应用本节要求我们能灵活运用牛顿第二定律解决实际问题；主要是由力求运动关系和由运动关系求力，同时学会两种解决问题的基本方法：正交分解法和整体隔离法。一、学法指导（一）应用牛顿第二定律的两种方法：1正交分解法及其两种基本方法：（1）分解力而不分解加速度。通常以加速度a的方向为x轴正方向建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和Y轴上，分别求得x轴和Y轴上的合力和根据力的独立作用原理，各个方向上的力分别产生各自的加速度，得方程组求解。（2）．分解加速度。若物体受几个互相垂直的力作用，应用牛顿定律求解

2、时，若分解的力太多，比较繁琐，所以在建立直角坐标系时，可根据物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a，得ax和ay，根据牛顿第二定律得方程组求解。这种方法一般是在以某个力的方向为x轴正方向时，其他力都落在两个坐标轴上而不需再分解的情况下应用。（3）说明：①在建立直角坐标系时，不管选取哪个方向为x轴正方向，所得的最后结果都一样，但为使解题方便，应考虑尽量减少矢量的分解，即要尽量使矢量在坐标轴上。②在两种分解法中一般只分解一种物理量，而不同时分解两种物理量。③物体受两个力作用时，也可不用正交分解法而采用合

3、成法。2整体法和隔离法分析连接体问题：（1）连接体：由几个物体叠放在一起或并排挤压放在一起，或用细绳、细杆联系在一起构成的物体组，叫做连接体。解决连接体的方法有整体法和隔离法。（2）隔离法：对连接体的某一部分实施隔离，把它孤立出来作为研究对象的解题方法叫隔离法。被隔离的可以是研究对象，也可以是研究过程，采用隔离法的好处在于可以将原来是系统的内力转化为研究对象所受的外力，可以将一个连续的物理过程分为若干个分过程，这样可以使较为复杂的问题转化为相对简单问题。（3）整体法：如果各个研究对象或研究过程遵守相同的规律，则可把各

4、个不同的过程或不同的研究对象作为一个整体来研究的方法，称为整体法。对那些不涉及系统内力，各部分运动状态又相同的物理问题，常采用整体法分析。（4）说明：①解答问题时，绝不能把整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，恰当选择使用隔离法和整体法。②在使用隔离法解题时，所选取的隔离对象可以是系统中的某一个物体，也可以是系统中的某一部分物体（包含两个或两个以上的单个物体），而这“某一部分”的选取，也应根据问题的实际情况，灵活处理。③在选用整体法和隔离法时可依据所求的力，若

5、所求力为外力，则应用整体法；若所求力为内力，则用隔离法。但在具体应用时，绝大多数的题目多要求两种方法结合应用，且应用顺序也较为固定，即求外力时，先隔离后整体；求内力时，先整体后隔离。先整体或先隔离的目的都是为了首先求解共同的加速度。（二）动力学的两类基本问题：1．已知物体的受力情况，研究物体的运动情况：根据物体的受力情况，应用牛顿第二定律求出加速度，再根据物体的一些已知的运动情况，应用运动学知识就可以确定物体的其它一些运动情况。这一类问题的实质是运用牛顿运动定律去设计、控制、预见运动情况，在实际中有着重要的应用。例如

6、：指挥宇宙飞船的飞行，科学工作者根据飞船的动力系统的性能知道飞船的受力情况，以此可以确定飞船的运动情况；天文家根据天体的受力情况，能确定天体的运动情况以事先预测出天文现象的发生。2．已知物体的运动情况，研究物体的受力情况：根据物体的一些已知的运动情况，由运动学知识求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律推断或求解出物体的受力情况（或与受力情况相关的问题，如动摩擦因数，弹簧的劲度系数k等）。这一类问题在实际中也有着重要的应用。例如：知道了运输车辆的运动情况及一部分受力情况，可以确定该车辆发动机的牵引力；还可根据观测到的物体

7、的运动情况，去探索、发现人类尚不知道的物体间的相互作用的特点，例如：牛顿发现万有引力定律，卢瑟福发现了原子内部有原子核等都属于这类探索。（三）分析解决这两类问的关键是求解加速度，加速度是桥梁。（四）应用牛顿运动定律解题的一般步骤：1．根据题意确定研究的对象；2．将研究对象隔离出来，对它进行受力分析，并画出受力图；3．分析研究对象的运动情况，画出它的运动简图，标出物体的速度方向以及加速度方向；4．应用牛顿运动定律以及运动学公式列出方程。列方程时要先规定正方向，并确定各矢量方向的正负；5．解方程求解未知量，分析讨论所求的

8、结果是否正确合理。二、例题分析【例1】（正交分解法）水平面上质量为m＝2kg的物体，与地面间的动摩擦因数为，当物体受到F＝20N，方向分别为：（1）斜向上与水平面成角的拉力作用；（2）斜向下与水平面成角的推力作用而运动时，物体运动的加速度各为多大？（取g=10）【解析】（1)物体的受力分析如图4-32所示，将F按力的作用效果分解成水平和竖直两个