用牛顿定律解决问题（一）.doc

用牛顿定律解决问题（一）
本讲要点：
1、能根据物体受力情况确定运动情况；
2、能根据物体运动情况确定受力情况；
3、通过实例总结分析解决问题的方法，体验运用牛顿定律分析解决问题的乐趣，提高分析解决问题的能力。
同步课堂：
一、两种基本类型
第一种类型：已知物体的受力情况，求物体的运动情况。即知道物体受到的全部外力和初始条件，运用牛顿第二定律可求出加速度，再运用运动学公式求出物体的速度、位移等。
第二种类型：已知物体的运动情况，求物体的受力情况。即已知物体的位移、速度等运动情况，运用运动学公式求出加速度，再利用牛顿第二定律便可求出物体的受力情况。
1．关键：
不管是哪一种类型的问题，关键是抓住两点：
①．加速度是运动情况和受力情况之间的桥梁
F合=ma运动学公式
受力分析合力F合a运动情况
②．分析清楚物体的受力情况
找出物体受到的所有的外力，不添力，不漏力；只分析物体受到的力，不考虑物体给别的物体的力。
二、应用牛顿第二定律解题的基本步骤是：
1、认真分析题意，明确已知条件和所求量。
2、选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。
3、分析研究对象的受力情况和运动情况。
4、当研究对象所受的外力不在一条直线上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。
5、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。
6、求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。

二、

重点难点:
1、对受力分析的认识：
（1）受力分析的关键是“受”字，研究对象给其它物体施加的力不能添上。
（2）“受力分析”分析的是性质力，不是效果力。防止添加效果力的现象，如在斜面上下滑的物体的所谓“下滑力”，以后将要学习的圆周运动的“向心力”，简谐运动的“回复力”等等。
（3）受力分析的顺序一般为：重力、弹力、摩擦力，再到接触处去找力……，这也是防止漏掉力的好方法，漏掉力往往是因为接触处的力分析不完全造成的。
（4）防止添加不存在的性质力的方法是找施力物体是否存在。随着学习的深入，对受力分析将会了解更全面。
2、坐标系的建立
为什么要建立坐标系？在运动学中我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向，在利用牛顿运动定律解决问题时要建立坐标系与运动学相比有什么不同吗？通过上面的问题使我们注意到，利用正交分解法建立坐标系，列出牛顿运动定律方程进行求解，一般情况坐标轴的正方向与加速度方向一致。这一点可从牛顿第二定律中F和a的“同向性”解释。坐标系一般是沿物体运动方向和垂直运动方向建立的，因为沿运动方向合外力产生加速度，垂直运动方向无位移，合力为零。
3、从定律本身寻求解决问题的思路和方法
对牛顿第二定律的应用，我们还可以从另一个方面来思考。牛顿运动定律中F=ma，实际是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系，要列出牛顿运动定律的方程，就应将两边的物理量具体化。方程左边是物体受到的合力，这个力是谁受的，方程告诉我们是质量m的物体受的力，所以今后做的工作是对质量m的物体进行受力分析，首先要确定研究对象。那么这个合力是由哪些力合成而来的？必须对物体进行受力分析，求合力的方法，可以利用平行四边形定则或正交分解法。方程的右边是物体的质量m与加速度a的乘积，要确定物体的加速度，就必须对物体运动状态进行分析。
典型例题：
例题1、质量为10kg的物体放在水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，如果用大小为40N，方向斜向上与水平方向的夹角为37°的恒力作用，使物体沿水平面向右运动，求：
（1）物体运动的加速度大小；
（2）若物体由静止开始运动，需要多长时间速度达到8.4m／s?物体的位移多大?
解析：（1）以物体为研究对象，首先对物体进行受力分析，如图所示．建立平面直角坐标系把外力沿两坐标轴方向分解．设向右为正方向，依据牛顿第二定律列方程：
F·cosθ－f＝mα
F·sinθ＋N＝mg
f＝μN
整理后得到：α＝
代入相关数据，解得物体运动加速度大小α＝1.68m／s2．
（2）因为物体做匀加速直线运动，所以根据运动学公式可知：
vt＝v0＋αt
物体运动时间为：t＝＝s＝5s
x＝v0t＋αt2
物体的位移大小为：x＝αt2＝×1.68×52m＝21m．
说明：（1）这是一道已知物体的受力情况，确定物体的运动情况的习题．
（2）本题中物体受4个力作用（大于3个力作用），一般在处理力的关系时用正交分解法．
（3）支持力不是外力在竖直方向上的分力；重力大小不等于地面给予