高中物理人教必修一4.5 牛頓運動定律的運用課件

1、人教版 必修一4.5 牛頓運動定律的運用 課前導(dǎo)入一起交通事故(據(jù)報載)某市區(qū)一路段發(fā)生了一起交通事故：一輛汽車在公路上勻速行駛，突然前面有一位老太太橫穿馬路，司機發(fā)現(xiàn)后立刻剎車，但老太太還是被撞倒了事故發(fā)生后交警測得剎車過程中車輪在路面上擦過的筆直的痕跡長9 m，從廠家的技術(shù)手冊中查得該車輪胎和地面間的動摩擦因數(shù)是0.8.據(jù)悉，交通部門規(guī)定該路段的速度不得超過36 km/h.假如你就是這位交警，請你判斷該車是否超速行駛(假定剎車后汽車做勻減速直線運動)知識導(dǎo)圖牛頓運動定律的運用 二、由運動情況確定受力情況基本思路：首先根據(jù)物體的運動情況，利用動力學(xué)公式求出加速度，再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定

2、物體所受的合外力，從而求出未知的力或與力相關(guān)的某些量，如動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的具體方向等三、受力分析要點1每分析一個力，都應(yīng)能找出該力的施力物體，以防止多分析出沒有施力物體的并不存在的力不要把物體慣性的表現(xiàn)誤認(rèn)為物體在運動方向上受到一種力的作用例如滑冰者停止用力后向前滑行的過程中，不要誤認(rèn)為他受到一個向前的沖力作用牛頓運動定律的運用 2不要把某個力和它的分力同時作為物體所受的力，也不要把某幾個力與它們的合力同時作為物體受到的力應(yīng)只保留物體實際受到的力例如，靜止于傾角為的斜面上的物體，如果已分析了重力G，就不能同時說物體還受到下滑力Gsin 和垂直于斜面向下的分力Gcos .3要養(yǎng)成按先畫非

3、接觸力(如重力)再畫接觸力(如彈力、摩擦力)的順序分析物體受力的習(xí)慣，在分析接觸力時要注意受力物體與其他施力物體的接觸處最多存在兩個力(彈力、摩擦力)，有可能只有一個力(彈力)，也有可能無力作用4畫受力圖時，只畫物體受的力，不要畫研究對象對其他物體施加的力牛頓運動定律的運用 5要結(jié)合物體的運動狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定律進行受力分析例如，如圖所示，物體A、B疊放在一起，在作用于B物體上的水平拉力F作用下向右以加速度a做勻加速運動，在分析A、B間的靜摩擦力時，就可根據(jù)牛頓第二定律，A所受的靜摩擦力方向沿接觸面向右，并可由牛頓第二定律求出這一靜摩擦力的大小F靜=mAa.6從牛頓第三定律出發(fā)，依據(jù)力的相互

4、性，轉(zhuǎn)換研究對象，分析物體受力，可以化難為易牛頓運動定律的運用3選取整體法與隔離法的原則(1)一般是先整體后隔離在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，應(yīng)先把連接體當(dāng)做一個整體，分析整體受力，利用牛頓第二定律求出加速度，求連接體內(nèi)各物體間的相互作用，再把物體隔離，對該物體單獨進行受力分析，利用牛頓第二定律對該物體列式求解(2)求系統(tǒng)外力的問題，有的直接選取整體法求解，有的則先隔離后整體牛頓運動定律的運用五、物體瞬時加速度求解方法牛頓第二定律表明了物體受的合外力與物體運動的加速度之間存在瞬時對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)物體受的合外力發(fā)生變化的同時，物體的加速度也就隨之而變了因此，分析物體的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析瞬時前

5、后物體的受力情況及運動狀態(tài)，再根據(jù)牛頓第二定律求出物體的瞬時加速度此類問題的分析中應(yīng)特別注意“輕繩”、“輕桿”、“輕彈簧”三種模型的建立及特點：1輕繩(1)輕繩模型的建立輕繩或稱為細(xì)線，它的質(zhì)量可忽略不計，輕繩是軟的，不能產(chǎn)生側(cè)向力，勁度系數(shù)非常大，以至認(rèn)為受力形變極微，看做不可伸長(2)輕繩模型特點輕繩各處受力相等，且拉力方向沿著繩子方向輕繩不能伸長繩中拉力可發(fā)生瞬間變化，剪斷后，其中彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時間牛頓運動定律的運用2輕桿(1)輕桿模型的建立輕桿的質(zhì)量可略而不計，輕桿是硬的，可產(chǎn)生側(cè)向力，它的勁度系數(shù)非常大，以至認(rèn)為受力形變極微，看做不可伸長或不可壓縮(2)輕桿模型的特點輕

6、桿各處受力相等，其力的方向不一定沿著桿的方向輕桿不能伸長也不能壓縮輕桿受到的彈力方式有：拉力或壓牛頓運動定律的運用3輕彈簧(1)輕彈簧模型的建立輕彈簧的質(zhì)量可忽略不計，可以被壓縮或拉伸，其彈力的大小與彈簧長度的改變量有關(guān)(2)輕彈簧模型的特點輕彈簧各處受力相等，其方向與彈簧形變的方向相反彈力的大小為F=kx，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧長度的改變量由于彈簧形變量大，形變恢復(fù)需要較長時間，在分析瞬時問題中，其彈力的大小往往可以看成不變而輕彈簧被剪斷時，彈簧中的彈力則又瞬間消失例1如圖甲所示，在傾角37的足夠長的固定的斜面底端有一質(zhì)量m1.0 kg的物體物體與斜面間動摩擦因數(shù)0.25，現(xiàn)用輕細(xì)

7、繩將物體由靜止沿斜面向上拉動拉力F10 N，方向平行斜面向上經(jīng)時間t4.0 s繩子突然斷了，求：(1)繩斷時物體的速度大小(2)從繩子斷了開始到物體再返回到斜面底端的運動時間(已知sin 370.60，cos 370.80，取g10 m/s2)例2一位滑雪者如果以v020 m/s的初速度沿直線沖上一傾角為30的山坡，從沖坡開始計時，至3.8 s末，雪橇速度變?yōu)榱闳绻┣僚c人的質(zhì)量為m80 kg，求雪橇受到的阻力是多少(g取10 m/s2)解析如圖建立坐標(biāo)系，以v0方向為x軸的正方向，并將重力進行分解則有：G1Gsin 30G2Gcos 30在x方向上，F(xiàn)3為物體受到的阻力大??；在y方向上，因為

8、物體的運動狀態(tài)沒有變化，所以重力的一個分力G2等于斜坡的支持力FN，即G2FN.答案20.8 N，方向沿斜面向下例3放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖253甲、乙所示取重力加速度g10 m/s2.由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)分別為() 甲乙經(jīng)典例題例【1】如圖所示，在光滑地面上有一水平力F拉動小車和木塊一起做勻加速直線運動，小車的質(zhì)量為M，木塊的質(zhì)量為m.設(shè)加速度大小為a，木塊與小車之間的動摩擦因數(shù)為，則在這個過程中木塊受到的摩擦力大小是()AmgBmaC. F DFmaC 經(jīng)典例題例【2】

9、：如圖甲所示，質(zhì)量為m10 kg的小球掛在傾角37、質(zhì)量M40 kg的光滑斜面的固定鐵桿上當(dāng)斜面和小球以a10.5g的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力分別為多少？當(dāng)斜面和小球都以a2g的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力又分別是多少？(取g10 m/s2)A經(jīng)典例題例【2】：如圖甲所示，質(zhì)量為m10 kg的小球掛在傾角37、質(zhì)量M40 kg的光滑斜面的固定鐵桿上當(dāng)斜面和小球以a10.5g的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力分別為多少？當(dāng)斜面和小球都以a2g的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力又分別是多少？(取g10 m/

10、s2)A小球和斜面一起向右加速運動，球相對斜面有兩種情況，一種是壓在斜面上，一種是離開斜面兩種情況有個臨界點，彈力FN0，此時的加速度稱為臨界加速度a0.本題關(guān)鍵是比較實際加速度與臨界加速度，判斷小球的相對狀態(tài)，再受力分析求解先求出臨界狀態(tài)時的加速度，這時FN0，受力分析如圖乙所示，故有：經(jīng)典例題例【2】：如圖甲所示，小球的質(zhì)量為5 kg，BC為水平繩，AC繩與豎直方向的夾角37，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，g取10 m/s2.(1)求BC繩的張力(2)若將BC繩剪斷，則剪斷瞬間小球的加速度為多少？解析(1)BC繩剪斷前，小球受力情況如圖256乙所示則有：FBCmgtan 510tan 37 N37

11、.5 N.(2)BC繩剪斷瞬間，AC繩的張力發(fā)生變化，小球所受合外力垂直于AC繩斜向下，大小為mgsin ma所以agsin 100.6 m/s26 m/s2.答案(1)37.5 N(2)6 m/s2關(guān)于筆記 學(xué)習(xí)筆記是同學(xué)們在學(xué)習(xí)活動中，通過聽講、觀察和思考而記錄的內(nèi)容，是一種重要的學(xué)習(xí)手段俗話“說好記性不如爛筆頭”，隨著時間的推移，所學(xué)知識總要有所遺忘，而學(xué)習(xí)筆記積累了大量的原始資料，稍加整理，就可以使知識系統(tǒng)化，便于日后復(fù)習(xí)鞏固學(xué)習(xí)筆記應(yīng)以注重內(nèi)容、不拘形式、發(fā)展能力為原則，起到拓寬知識、加深理解、訓(xùn)練思維、提高效率的作用1學(xué)習(xí)筆記應(yīng)記什么(1)記重點記重要的概念、原理和規(guī)律物理概念、原

12、理、規(guī)律的敘述常常是簡潔而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，一個關(guān)鍵的字、詞往往隱藏著豐富的內(nèi)涵因此在物理概念、原理、規(guī)律的學(xué)習(xí)中，必須及時把老師在課堂上分析的這些隱藏著的潛臺詞整理出來，并做必要的記錄記典型習(xí)題典型習(xí)題對同學(xué)們今后的學(xué)習(xí)可起到引導(dǎo)、啟發(fā)和示范作用，能發(fā)展分析、綜合、歸納和應(yīng)用知識等多方面的能力，培養(yǎng)思維的邏輯性和推理的嚴(yán)密性記一般規(guī)律通常情況，老師會將類似的或有關(guān)聯(lián)的問題進行分類、概念，整理其分析思路，總結(jié)一些規(guī)律性的東西(2)記疑點、難點發(fā)現(xiàn)問題是認(rèn)識上的進步，問題得到解決是知識水平的提高物理學(xué)習(xí)說到底就是生疑、釋疑的過程每個同學(xué)可整理出自己學(xué)習(xí)情況的“問題集”，以便檢查自己學(xué)習(xí)中遺留的問題，提高學(xué)習(xí)效率(3) 記課外知識俗話說：“處處留心皆學(xué)問”當(dāng)今社會處于信息時代，物理學(xué)習(xí)也應(yīng)適應(yīng)時代要求因此，在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)廣泛地閱讀，細(xì)心地觀察，認(rèn)真地思考，隨時采擷信息，使一些現(xiàn)象與物理知識產(chǎn)生神奇的碰撞，迸發(fā)出靈感的火花2