4.6牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件-高一上學(xué)期物理教科版

第六節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)魏泉涌2023年12月6日1．理解牛頓第二定律中的加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系，樹(shù)立力和運(yùn)動(dòng)密不可分的物理觀念；體會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決生產(chǎn)生活中的問(wèn)題的過(guò)程是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程。2．會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決兩類(lèi)基本動(dòng)力學(xué)問(wèn)題；在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用過(guò)程中，體會(huì)科學(xué)解決問(wèn)題的思路與策略；在用牛頓運(yùn)動(dòng)定律科學(xué)解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)模型建構(gòu)能力和科學(xué)推理能力。一.溫故知新1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律體系牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第一定律牛頓第三定律牛頓第二定律一切物體總保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。物體的加速度跟它受到的作用力的合力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線(xiàn)上。=maF合F=–F′F合=0一.溫故知新2.運(yùn)用牛頓第二定律解題解題的方法和步驟（1）選擇研究對(duì)象；（3）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析，并明確加速度的方向；（2）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出受力示意圖；（4）把加速度的方向標(biāo)在受力示意圖旁邊，明確合力的方向并求合力；（5）根據(jù)列方程求解。=maF合合力求法二力作用下求合力優(yōu)先選用合成法；二力以上作用下求合力優(yōu)先選用正交分解法，通常沿加速度方向和垂直于加速度方向分解力。強(qiáng)調(diào)3.求反作用力時(shí)千萬(wàn)不要忘記“栽尾巴”：牛頓第三定律二.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況例1.（教材P130例題示范）某質(zhì)量為110kg的汽車(chē)在平直路面上測(cè)試，現(xiàn)測(cè)得汽車(chē)前進(jìn)中所受阻力恒為重力的0.04倍，當(dāng)汽車(chē)用2000N的牽引力起步加速時(shí)，需要多長(zhǎng)時(shí)間速度能達(dá)到100km/h？如汽車(chē)以100km/h勻速前進(jìn)時(shí)，關(guān)閉汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，則汽車(chē)的滑行距離是多少？（1）汽車(chē)起步加速時(shí)受到哪些力作用？加速度方向如何？我問(wèn)你答FmgNfa1（2）根據(jù)F合=ma能列什么方程？F–f=ma1（3）要求汽車(chē)加速時(shí)間，應(yīng)該選擇哪個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式？vt=v0+at解：汽車(chē)加速時(shí)受力如圖所示，由F合=ma，有Fmg=ma1由vt=v0+at，有

vt=at聯(lián)立解得tNfmga2汽車(chē)滑行時(shí)受力如圖所示，由F合=ma，有mg=ma2由vt2–v02=2ax，有

0﹣v02=2ax聯(lián)立解得x二.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況我問(wèn)你答（1）選擇研究對(duì)象；（3）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析，并明確加速度的方向；（2）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出受力示意圖；（4）把加速度的方向標(biāo)在受力示意圖旁邊，明確合力的方向并求合力；（5）根據(jù)及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解。=maF合1.動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題方法和步驟是怎樣的？2.常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有哪些？怎樣選擇公式列方程？vt=v0+atx=2v0+vttx=v0t+at212vt2-v02=2axvt=atx=at212x=2vttvt2=2axv0=0首先明確已知量和所求量，然后選擇不涉及第五個(gè)量的公式列方程。二.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況變式訓(xùn)練1.質(zhì)量m＝4kg的物塊，在一個(gè)平行于斜面向上的拉力F＝40N作用下，從靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，如圖所示，已知斜面足夠長(zhǎng)，傾角θ＝37°，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，力F作用了5s，求物塊在5s內(nèi)的位移及它在5s末的速度。（g＝10m/s2，sin37°＝，cos37°＝）

）θ）θFFmgNμN(yùn)解：物塊受力如圖所示，a由牛頓第二定律，有垂直斜面方向沿斜面方向N=mgcosθ①F–(mgsinθ+μN(yùn))=ma②由①②解得a2由x=at2,得12x=30m由vt=at,得vt=12m/s歸納“從受力確定運(yùn)動(dòng)情況”的解題流程先根據(jù)牛頓第二定律求加速度，再選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求時(shí)間、位移、末速度。oc二.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況（θ）θmgNN舉一反三1.如圖所示,oa、ob、oc是豎直面內(nèi)三個(gè)固定光滑斜面，o、a、b、c位于同一圓周上，o點(diǎn)為圓周的最低點(diǎn)。一個(gè)物體分別從三個(gè)斜面頂端a、b、c無(wú)初速下滑，到達(dá)斜面底端o的時(shí)間分別為t1、t2、t3，則(

)A.t1＜t2＜t3B.t1＞t2＞t3C.t3＞t1＞t2D.t1=t2=t3maacboo′D解：我們不妨分析物體從斜面oc下滑的時(shí)間設(shè)直徑為d,斜面與豎直直徑的夾角為θ，x=dcosθ物體受力如圖所示，由F合=ma，有mgcosθ=ma聯(lián)立解得t=√2dg∴t與θ無(wú)關(guān)，答案選D又問(wèn)：若變成如圖所示三個(gè)斜面，結(jié)果又將如何？過(guò)o點(diǎn)連接豎直直徑oo′,并連接o′c,則物體下滑位移仍選D又x=at212三.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力例2.（教材P131例題示范）滑雪者以v0=20m/s的初速度沖上一傾角為30°的山坡，從剛上坡開(kāi)始計(jì)時(shí)，至末，滑雪者速度變?yōu)榱?。如果滑雪器具連同滑雪者的總質(zhì)量m=80kg，求滑雪者與山坡之間的摩擦力是多少？（2）滑雪器具連同滑雪者受到哪些力作用？加速度方向如何？我問(wèn)你答（3）根據(jù)F合=ma能列什么方程？（1）要求滑雪器具連同滑雪者的加速度，應(yīng)該選擇哪個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式？vt=v0+at）30°mgNfaf+mgsin30°=ma解：滑雪器具連同滑雪者受力如圖所示，由vt=v0+at，得

a≈－2沿斜面方向，由F合=ma，有f+mgsin30°=ma∴f在運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中，通常以初速度v0的方向?yàn)檎较?；在F合=ma中，通常以加速度a的方向?yàn)檎较?。?duì)于勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得到a的值為負(fù)，代入F合=ma中時(shí)應(yīng)該取正值；反之，由F合=ma得到a的值為正，代入運(yùn)動(dòng)學(xué)公式時(shí)應(yīng)該取負(fù)值。a代入F合=ma中也取負(fù)值嗎？三.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力變式訓(xùn)練2.（5分鐘內(nèi)搞定教材P133第1題）將質(zhì)量為2kg的物體放在水平地面上，用10N的水平拉力使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知第3s末的速度為6m/s，則物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多大？若這時(shí)撤去拉力，則物體繼續(xù)滑行的時(shí)間和距離各為多少？（g取10m/s2）

解：由vt=at，得

a1=2m/s2①物體受力如圖所示，由F合=ma，有FmgNμN(yùn)a1Nμmgmga2又N=mg③F–μN(yùn)=ma1②由①②③解得μ

撤去拉力后物體受力如圖所示，由F合=ma，有μmg

=ma2④由vt=v0+at,有⑤0=v0+a2t2聯(lián)立④⑤解得t2=2s由vt2–v02=2ax，有

⑥0–v02=2a2x2聯(lián)立④⑥解得x2=6m輕松一下3分鐘內(nèi)搞定教材P128例題示范三.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力舉一反三2.在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室里，一根足夠長(zhǎng)的均勻細(xì)直桿與水平面成θ＝37°角固定，質(zhì)量為m＝1kg的小球穿在細(xì)桿上靜止于細(xì)桿底端O，如圖甲所示.開(kāi)啟送風(fēng)裝置，有水平向右的恒定風(fēng)力F作用于小球上，在t1＝2s時(shí)刻風(fēng)停止.小球沿細(xì)桿運(yùn)動(dòng)的部分v－t圖像如圖乙所示，g取10m/s2，sin37°＝，cos37°＝，忽略浮力。求：小球與細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ和水平風(fēng)力F的大小。）θFmgN1μN(yùn)1a1解：vt

－v0ta=由圖乙及，有0～2s,小球勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程2～5s,小球勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程0～2s,小球受力如圖所示，由牛頓第二定律，有）θθ）垂直桿方向沿桿方向30－02a1==15m/s2①0－303a2==－10m/s2②N1=mgcosθ+Fsinθ③Fcosθ－(mgsinθ+μN(yùn)1)=ma1④三.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力）θ）θFmgmgN1N2μN(yùn)1μN(yùn)2a2a1解：vt

－v0ta=由圖乙及，有0～2s,小球勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程2～5s,小球勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程0～2s,小球受力如圖所示，由牛頓第二定律，有）θ）θθ）垂直桿方向沿桿方向30－02a1==15m/s2①0－303a2==－10m/s2②N1=mgcosθ+Fsinθ③Fcosθ－(mgsinθ+μN(yùn)1)=ma1④2～5s,小球受力如圖所示，由牛頓第二定律，有垂直桿方向沿桿方向N2=mgcosθ⑤mgsinθ+μN(yùn)2=ma2⑥聯(lián)立解得μ=0.5F=50N強(qiáng)調(diào)②代入⑥時(shí)a2取正值。F合=ma受力情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)情況第二類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題第一類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題思路a四.能力拓展歸納）θmaNNmga（θ解：物體受力如圖所示，由F合=ma，有mgsinθ=max=h/sinθ例3.如圖所示為三個(gè)高度均為h的固定光滑斜面，傾角θ不同，一個(gè)物體分別從三個(gè)斜面頂端由靜止滑至底端，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1、t2、t3,則（）

A.t1＜t2＜t3B.t1＞t2＞t3C.t3＞t1＞t2D.t1=t2=t3又∴x=at212t=g2hsinθ1√θ增大，t減小，答案選B。四.能力拓展變式訓(xùn)練3.如圖所示為三個(gè)底邊均為d的固定光滑斜面，傾角θ不同，一個(gè)物體分別從三個(gè)斜面頂端由靜止滑至底端，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1、t2、t3,則（）

A.t1＜t2＜t3B.t1＞t2＞t3C.t2＞t1=t3D.t1=t2=t3）θNNmgama（θ解：物體受力如圖所示，由F合=ma，有mgsinθ=max=d/cosθ又x=at212∴gdsin2θ2√t=代入θ可