【高中物理】牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用（教學(xué)課件） 高一物理同步備課系列（人教版2019必修第一冊(cè)）

4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用第四章

運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系人教版（2019）目錄01020304從運(yùn)動(dòng)情況確定受力傳送帶模型板塊模型從受力確定運(yùn)動(dòng)情況思考與討論

為了盡量縮短停車時(shí)間，旅客按照車門標(biāo)注的位置候車。列車進(jìn)站時(shí)總能準(zhǔn)確的停在對(duì)于車門的位置。這是如何做到的呢？復(fù)習(xí)與思考(1)牛頓第一定理的內(nèi)容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？(2)牛頓第二定理的內(nèi)容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？(3)既然力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，那么力與運(yùn)動(dòng)之間存在怎樣的關(guān)系呢？(4)我們?cè)谘芯苛εc運(yùn)動(dòng)之間關(guān)系時(shí)我們可能遇到哪些問題？對(duì)這些問題你認(rèn)為如何處理呢？第一部分

從受力確定運(yùn)動(dòng)情況一、典例解析【例題1】運(yùn)動(dòng)員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠(yuǎn)處的某個(gè)位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運(yùn)動(dòng)員的隊(duì)友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運(yùn)動(dòng)。（1）運(yùn)動(dòng)員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠(yuǎn)？g取10m/s2。（2）若運(yùn)動(dòng)員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊(duì)友在冰壺自由滑行10m后開始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？一、典例解析【解析】（1）以冰壺為研究對(duì)象，mgFNFf摩擦力：Ff＝-μ1FN＝-μ1mg由牛頓第二定律得：-μmg=ma1由vt

2－v02=2a1x1得：x1=28.9m建立一維坐標(biāo)系一、典例解析（2）設(shè)冰壺滑行10m后的速度為v10，則v102＝v02＋2a1x10冰壺后一段的加速度：a2＝-μ2

g＝-0.02×0.9×10m/s2＝-0.18m/s2滑行10m后為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由v2－v102＝2a2x2，v＝0，得：第二次比第一次多滑行了：（10＋21－28.9）m＝2.1m第二部分

從運(yùn)動(dòng)情況確定受力一、典例解析【例題2】如圖，一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程為60m。求滑雪者對(duì)雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10m/s2。二、典例突破【解析】以滑雪者為研究對(duì)象。建立如圖所示的直角坐標(biāo)系?；┱哐厣狡孪蛳伦鰟蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有其中v0＝2m/s，t＝5s，x＝60m，則有根據(jù)牛頓第二定律，有y方向：x方向：FN－mgcosθ＝0mgsinθ－Ff＝ma二、典例突破得：FN＝mgcosθFf＝m（gsinθ－a）其中，m＝75kg，θ＝30°，則有Ff＝75N，F(xiàn)N＝650N

根據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對(duì)雪面的壓力大小等于雪面對(duì)滑雪者的支持力大小，為650N，方向垂直斜面向下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5N，方向沿山坡向上。思考與總結(jié)(1)你認(rèn)為“從受力確定運(yùn)動(dòng)情況”這類問題中，要做好哪兩個(gè)分析？(2)你認(rèn)為“從受力確定運(yùn)動(dòng)情況”這類問題中，要把力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起的橋梁是什么？(3)你認(rèn)為“從受力確定運(yùn)動(dòng)情況”這類問題中，我們應(yīng)該按照怎樣的步驟解決來解決？思考與總結(jié)1.兩個(gè)分析兩個(gè)分析過程分析受力分析逐一分析不同過程運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，找出相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)。逐過程分析物體受力，注意摩擦力、彈力可能變化。二、方法總結(jié)2.一個(gè)橋梁受力情況運(yùn)動(dòng)情況加速度a由F=ma運(yùn)動(dòng)學(xué)公式由受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況由運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況二、方法總結(jié)3.兩類問題的解題步驟第三部分

傳送帶模型一、水平傳送帶問題【例題3】如圖所示，水平傳送帶正在以v＝4.0m/s的速度勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量為m＝1kg的某物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，將該物塊從傳送帶左端無初速度地輕放在傳送帶上(g取10m/s2)．如果傳送帶長度L＝20m，求經(jīng)過多長時(shí)間物塊將到達(dá)傳送帶的右端．思考與討論(1)物塊輕放在傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？(2)物塊開始做何種運(yùn)動(dòng)？(3)當(dāng)物塊的速度加速到與傳送帶的速度相等時(shí)經(jīng)歷多長時(shí)間？位移多大？思考與討論(4)當(dāng)物塊的速度和傳送帶速度相同時(shí)，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運(yùn)動(dòng)？這一段經(jīng)歷的時(shí)間多長？(6)你是否可以畫一下物塊在這個(gè)過程的v-t圖像？拓展與突破如果傳送帶長度L＝4.5m，求經(jīng)過多長時(shí)間物塊將到達(dá)傳送帶的右端．(1)物塊是否可以加速到和傳送帶速度相同，而不掉落傳送帶？(2)此種情況物塊的運(yùn)動(dòng)形式是否和第一種情況相同？(3)此種情況物體的v-t圖像如何畫？一、水平傳送帶問題【例題4】如圖所示，繃緊的水平傳送帶足夠長，始終以恒定速率v1＝2m/s沿順時(shí)針方向運(yùn)行。初速度為v2＝4m/s的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶，小物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，若從小物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí)，求：(1)小物塊在傳送帶上滑行的最遠(yuǎn)距離；(2)小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時(shí)間。思考與討論(1)物塊滑上傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？(2)物塊開始做何種運(yùn)動(dòng)？(3)當(dāng)物塊的速度向左減為零時(shí)經(jīng)歷多長時(shí)間？位移多大？思考與討論(4)當(dāng)物塊的速度向左減為零時(shí)，物塊是否處于靜止?fàn)顟B(tài)？(5)若物塊不靜止，那么它將做何種運(yùn)動(dòng)？(6)從靜止開始，物塊速度和傳送帶速度相同時(shí)，經(jīng)歷多長時(shí)間？此時(shí)位移多大？這段位移與物塊向左運(yùn)動(dòng)的位移相比，哪段大？思考與討論(7)物塊與傳送帶速度相同后，將做何種運(yùn)動(dòng)？再經(jīng)多長時(shí)間滑離傳送帶？(8)若規(guī)定向左為正方向，你是否可以繪制一下物塊的v-t圖像呢？拓展與突破若初速度為v2＝1m/s，則小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時(shí)間？(1)此種情況小物塊經(jīng)歷的過程是否和第一種情況相同？(2)你是否能夠做出分析說明，并繪制小物塊的v-t圖像呢？二、傾斜傳送帶問題思考與討論(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個(gè)力？物塊的加速度多大？(2)物體開始做何種運(yùn)動(dòng)？(3)當(dāng)物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時(shí)經(jīng)歷多長時(shí)間？位移多大？思考與討論(4)當(dāng)物塊的速度和傳送帶速度相同時(shí)，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運(yùn)動(dòng)？這一段經(jīng)歷的時(shí)間多長？(6)你是否可以畫一下物塊在這個(gè)過程的v-t圖像？二、傾斜傳送帶問題思考與討論(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個(gè)力？物塊的加速度多大？(2)物體開始做何種運(yùn)動(dòng)？(3)當(dāng)物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時(shí)經(jīng)歷多長時(shí)間？位移多大？思考與討論(4)當(dāng)物塊的速度和傳送帶速度相同時(shí)，物體是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力的指向哪個(gè)方向？(6)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運(yùn)動(dòng)？這一段經(jīng)歷的時(shí)間多長？(7)你是否可以畫一下物體在這個(gè)過程的v-t圖像？拓展與突破若物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8，思考如下問題：(1)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力？(2)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運(yùn)動(dòng)？(3)你是否可以畫一下物體在這個(gè)過程的v-t圖像？思考與討論你認(rèn)為當(dāng)我們遇到傳送帶類問題時(shí)，應(yīng)該注意哪些問題？傳送帶模型初始速度大小方向速度相等摩擦力突變速度為零運(yùn)動(dòng)方向突變關(guān)鍵點(diǎn)v物與v帶的關(guān)系傳送帶的長度第四部分

板塊模型【例題7】如圖所示，質(zhì)量M=8.0kg的薄木板靜置在光滑水平地面上，質(zhì)量m=2.0kg的小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以速度v0=5.0m/s從木板的左端沖上木板，恰好不滑離木板．已知滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20，重力加速度g取10m/s2

．求（1）分別求出小滑塊和薄木板的加速度大??；（2）薄木板的長度。一、無外力板塊模型思考與討論(1)小滑塊沖上木板后，二者各受到幾個(gè)力？二者的加速度多大？(2)小滑塊和木板各做何種運(yùn)動(dòng)？(3)小滑塊恰好不脫離木板，需要的條件是什么？(4)你能否畫一下小滑塊和木板運(yùn)動(dòng)的過程簡圖，并標(biāo)注出二者的位移關(guān)系？二、受恒定外力板塊模型【例題8】圖所示，質(zhì)量M=8kg的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平推力F=8N，當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5m/s時(shí)，在小車前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì)，質(zhì)量為m=2kg的小物塊，物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，小車足夠長。（取g=10m/s2）求∶（1）小物塊放后，小物塊及小車的加速度各為多大？（2）經(jīng)多長時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度？（3）從小物塊放上小車開始，經(jīng)過t=2s小物塊通過的位移大小為多少？思考與討論(1)小物塊放后，二者各受到幾個(gè)力？二者的加速度多大？(2)小物塊和小車各做何種運(yùn)動(dòng)？(3)經(jīng)多長時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度？思考與討論(4)小物塊和小車共速后，小物塊是否繼續(xù)以原來的加速度做加速運(yùn)動(dòng)？(5)如何判斷小物塊和小車共速后的運(yùn)動(dòng)形式？板塊模型的三個(gè)基本關(guān)系加速度關(guān)系如果滑塊與木板之間沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以用“整體法”求出它們一起運(yùn)動(dòng)的加速度；如果滑塊與木板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采用“隔離法”分別求出滑塊與木板運(yùn)動(dòng)的加速度。應(yīng)注意找出滑塊與木板是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)等隱含條件速度關(guān)系滑塊與木板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，明確滑塊與木板的速度關(guān)系，從而確定滑塊與木板受到的摩擦力。應(yīng)注意當(dāng)滑塊與木板的速度相同時(shí)，摩擦力會(huì)發(fā)生突變的情況位移關(guān)系滑塊與木板疊放在一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析滑塊與木板的運(yùn)動(dòng)過程，明確滑塊與木板對(duì)地的位移和滑塊與木板之間的相對(duì)位移之間的關(guān)系課堂小結(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用兩類問題板塊模型加速度、速度、位移三個(gè)關(guān)系兩個(gè)分析一個(gè)關(guān)鍵受力分析和過程分析加速度傳送帶模型關(guān)鍵點(diǎn)：v物與v帶的關(guān)系；傳送帶的長度課堂練習(xí)1．在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡。在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是14m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7，g取10m/s2，則汽車剎車前的速度為（）A．7m/s B．14m/s C．10m/s D．20m/sB課堂練習(xí)D課堂練習(xí)3．如圖，傾角θ=37°、足夠長的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，現(xiàn)將一質(zhì)量m=2kg的小物體輕放在傳送帶的A端，小物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則在上升過程中的小物體（）A．加速度