2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章運(yùn)動和力的關(guān)系第5節(jié)牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用(一)課件

1、第5課時牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用(一) 飛船真聽話！這是飛船從發(fā)射到回收的整個過程的示意圖科學(xué)工作者在地面上根據(jù)飛船的受力情況確定飛船在任意時刻的位置和速度這是“牛頓在控制它的飛行路線”這是真的嗎？ 知識清單已知物體的受力情況求物體的運(yùn)動情況1在力和運(yùn)動的題目中,有兩類基本問題：一類是已知物體的受力情況,確定物體的_；另一類是已知物體的_,確定物體的受力情況,_是聯(lián)系物體受力情況和運(yùn)動情況的橋梁運(yùn)動情況運(yùn)動情況加速度2已知物體受力情況確定運(yùn)動情況在受力情況已知的條件下,要求判斷出物體的運(yùn)動狀態(tài)或求出物體的運(yùn)動速度和位移求解此類題的思路是：分析_牛頓第二定律F合ma求出_用_求運(yùn)動未知量確定_受力情況

2、加速度運(yùn)動學(xué)公式運(yùn)動情況綜合拓展1受力分析的幾點說明(1)在受力分析時,只分析根據(jù)力的性質(zhì)命名的力,一般不需要畫出“合力”或“分力”的示意圖(2)每分析一個力,應(yīng)該可以找出該力的施力物體和該力對物體產(chǎn)生的效果,否則,該力的存在就值得考慮,如不要誤認(rèn)為物體在運(yùn)動方向上一定受到力的作用(3)為使問題簡化,常忽略某些次要的力,如物體在空中下落,忽略了空氣阻力,輕桿、輕繩、輕滑輪等輕質(zhì)物體的重力一般情況下不用考慮(4)受力分析時,有時還需結(jié)合物體的運(yùn)動狀態(tài)(5)分析彈力和摩擦力時,應(yīng)抓住它們必須接觸的特點進(jìn)行分析繞對象一周,找出接觸點(面),再根據(jù)它們的產(chǎn)生條件,分析研究對象受到的彈力和摩擦力2由物體

3、受力情況求解運(yùn)動情況的一般步驟是：(1)確定研究對象,對研究對象進(jìn)行受力分析,并畫出物體受力圖(2)根據(jù)力的合成與分解的方法求出合外力(大小、方向)或?qū)αM(jìn)行正交分解(物體受二個以上的力作用時一般用正交分解法)(3)據(jù)牛頓第二定律列方程,并解出物體的加速度(4)分析物體的運(yùn)動過程,確定始、末狀態(tài)(5)選擇恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動學(xué)公式求解特別提示：1.物體的速度方向與物體的合外力方向之間沒有一定的關(guān)系,但加速度的方向一定與物體的合外力方向一致2計算時,注意統(tǒng)一單位3檢驗和討論,有時需要對解題結(jié)果進(jìn)行檢驗,判斷結(jié)果是否符合物理事實嘗試應(yīng)用1.假設(shè)汽車突然緊急制動后所受的阻力的大小與汽車所受的重力的大小差不多,

4、當(dāng)汽車以20 m/s的速度行駛時突然制動,它還能繼續(xù)滑行的距離約為 （ ）A.40 m B.20 m C.10 m D.5 mB2用30 N的水平外力F拉一個靜止放在光滑水平面上的質(zhì)量為20 kg的物體,力F作用3 s后消失則第5 s末物體的速度和加速度分別是()Av4.5 m/s,a1.5 m/s2Bv7.5 m/s,a1.5 m/s2Cv4.5 m/s,a0Dv7.5 m/s,a0C 知識清單已知物體的運(yùn)動情況求物體的受力情況已知物體運(yùn)動情況確定受力情況解答這類題時,應(yīng)首先分析清楚物體的_情況,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求出物體的_；然后在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上,利用_列式求力運(yùn)動加速度牛頓第二定律

5、1由物體的運(yùn)動情況,推斷或求出物體所受的未知力的步驟：(1)確定研究對象(2)分析物體的運(yùn)動過程,確定始末狀態(tài)(3)恰當(dāng)選擇運(yùn)動學(xué)公式求出物體的加速度(4)對研究對象進(jìn)行受力分析,并畫出受力圖(5)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求解2用隔離法研究物體的受力 兩個或兩個以上相互作用的物體組成的具有相同加速度的整體叫連接體在高中階段我們只分析加速度大小與方向都相同的連接體問題通常用到整體法和隔離法綜合拓展(1)整體法：若連接體具有相同的加速度,可以把連接體看成一個整體作為研究對象在進(jìn)行受力分析時,要注意區(qū)分內(nèi)力和外力,采用整體法時只分析外力,不分析內(nèi)力如右圖所示,置于光滑水平面上的兩個物體m和M,用輕繩

6、連接,繩與水平方向的夾角為,在M上施一水平力F,求兩物體運(yùn)動的加速度這時,我們就可以把m和M作為整體來研究,則有：F(mM)a,所以a .以整體為研究對象來求解,可以不考慮物體之間的作用力,列方程簡單,求解容易(2)隔離體法：把研究的物體從周圍物體中隔離出來,單獨進(jìn)行分析上題中若要求繩的拉力,則必須將m(或M)隔離出來,單獨進(jìn)行分析,例如隔離m,則有：F1cos ma,所以特別提示：為了減少矢量的分解,在建立坐標(biāo)系時確定x軸的正方向一般有兩種方法：(1)分解力而不分解加速度此時應(yīng)規(guī)定加速度的方向為x軸的正方向；(2)分解加速度而不分解力此法一般是以某個力的方向為x軸的正方向,而其他力都落在兩個

7、坐標(biāo)上而不需要再分解加速度分解后分別列式：Fxmax,Fymay.1電視機(jī)的顯像管中有一電子槍,用于發(fā)射電子束假設(shè)電子槍中的某電子從靜止加速到2107 m/s時,行駛了0.01 m的距離,估計電子槍對電子的作用力大小為_(電子質(zhì)量me9.11031kg) 嘗試應(yīng)用1.8210-14N2以15 m/s的速度行駛的無軌電車,在關(guān)閉電動機(jī)后,經(jīng)過10 s停了下來電車的質(zhì)量是4.0103 kg,求電車所受的阻力答案：6.0103N 方向與初速度方向相反已知物體的受力情況求物體的運(yùn)動情況 如右下圖所示,小物塊以4 m/s的初速度從傾角為30的斜面底端向上滑,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 /5,g取10 m

8、/s2,斜面足夠長,則(1)上滑多長時間,速度減小一半？(2)物塊上滑的最大距離是多少？解析：對物塊受力分析, 如右圖所示,由牛頓第二定律得：mgsin 30Fma,FNmgcos 300摩擦力FFNmgcos 30加速度agsin 30gcos 308 m/s2物塊沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動,以初速度方向為正方向,則a8 m/s2.名師點睛：一個加速度把物體的受力情況和運(yùn)動情況聯(lián)系起來動力學(xué)原理解決了運(yùn)動學(xué)沒有完成的問題,回答了物體為什么做某運(yùn)動的原因在解該類題時受力分析和運(yùn)動分析是最重要的兩步,學(xué)生往往在這些地方出現(xiàn)問題,要特別加以注意 變式應(yīng)用111月20日我國成功發(fā)射和回收了“神舟”號

9、實驗飛船,標(biāo)志著我國的運(yùn)載火箭技術(shù)水平已躋身于世界先進(jìn)行列下圖中A為某火箭發(fā)射場,B為山區(qū),C為城市發(fā)射場正在進(jìn)行某型號火箭的發(fā)射試驗試驗火箭起飛時質(zhì)量為2.02105 kg,起飛推力為2.75106 N,火箭發(fā)射塔高100 m,則該火箭起飛時的加速度大小為_m/s2,在火箭推力不變的情況下,若不考慮空氣阻力及火箭質(zhì)量的變化,火箭起飛后,經(jīng)_s飛離火箭發(fā)射塔(參考公式及常數(shù)：F合ma,vtv0at,sv0t at2,g9.8 m/s2)答案：3.81 7.25已知物體的運(yùn)動情況求受力情況 質(zhì)量為100 t的機(jī)車從停車場出發(fā),經(jīng)225 m后,速度達(dá)到54 km/h,此時,司機(jī)關(guān)閉發(fā)動機(jī),讓機(jī)車進(jìn)

10、站,機(jī)車又行駛了125 m才停在站上設(shè)所受阻力不變,求機(jī)車關(guān)閉發(fā)動機(jī)前所受到的牽引力解析：在加速階段：初速度v00,末速度v154 km/h15 m/s.位移x1225 m.由v2tv202ax得：由牛頓第二定律得：F阻ma2105(0.9)N9104 N由得機(jī)車的牽引力為：F引1.4105 N.答案：1.4105 N名師點睛：解題前應(yīng)對問題先作定性的分析,弄清物理情景,找出解題的關(guān)鍵以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)和解題習(xí)慣在求解加速度過程中要注意加速度和速度方向的關(guān)系,在求a2時也可不考慮方向,直接求其大小a20.9 m/s2,然后根據(jù)阻力向后得出F阻ma29104 N的結(jié)果 變式應(yīng)用2在臨沂市某一旅

11、游景區(qū),建有一山坡滑草運(yùn)動項目,該山坡可看成傾角30的斜面,一名游客連同滑草裝置總質(zhì)量m80 kg,他從靜止開始勻加速下滑,在時間t5 s內(nèi)沿斜面滑下的位移x50 m(不計空氣阻力,取g10 m/s2,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)問：(1)游客連同滑草裝置在下滑過程中受到的摩擦力F為多大？(2)滑草裝置與草皮之間的動摩擦因數(shù)為多大？答案：（1）80N （2）0.12 與牛頓第二定律結(jié)合的圖象問題 質(zhì)量為60 kg的消防隊員,從一根豎起的長直輕繩上由靜止滑下,經(jīng)2.5 s落地輕繩上端有一力傳感器,它記錄的輕繩受到的拉力變化情況如下圖甲所示,取g10 m/s2.消防隊員下滑過程中：(1)最大速度和落地速

12、度各是多少？(2)在上圖乙中畫出v-t圖象(2)vt圖象如下圖所示：答案：(1)4 m/s1 m/s(2)如上圖 名師點睛：利用圖象分析問題時,必須首先確認(rèn)圖象橫、縱坐標(biāo)代表的物理量及其單位；然后要明確圖象中截距、交點、斜率、折點、面積的物理意義；再將題目中的物理情景與圖象形狀結(jié)合起來,選擇相應(yīng)的物理規(guī)律和公式求解變式應(yīng)用3在 消防演習(xí)中,消防 隊員從一根樹枝的長直輕繩上 由靜止滑下,經(jīng)一段時間落地. 為了獲得演習(xí)中的一些數(shù)據(jù), 以提高訓(xùn)練質(zhì)量,研究人員在 輕繩上端安裝一個力傳感器并 與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接,用來 記錄消防隊員下滑過程中輕繩受到的拉力與消防隊員重力的比值隨時間變化的情況已知某隊員在一次演習(xí)中的數(shù)據(jù)如圖所示問：該消防隊員在下滑過程中的最大速度和落地速度各是多少？(g取10 m/s2)答案：4 m/s,1 m/s水平測試1如果力F在時間t內(nèi)能使質(zhì)量為m原來靜止的物體產(chǎn)生位移s,那么()A相