2021学年6 用牛顿定律解决问题（一）授课ppt课件

这是一份2021学年6 用牛顿定律解决问题（一）授课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了加速度，运动学公式，合外力等内容，欢迎下载使用。
1.从受力确定运动情况:已知物体的受力情况,根据牛顿第二定律求出物体的_______,再通过物体的运动学条件(初、末位置和初、末速度及运动时间等),根据___________求出物体的运动情况。
2.从运动情况确定受力:已知物体的运动情况,根据运动学公式求出物体的_______,再根据牛顿第二定律求出物体所受的_______,进而知道物体受到其他力的情况。
主题一　从受力确定运动情况【问题探究】1.如图所示,一个质量为m的物体从静止开始在斜向上的拉力F作用下,在动摩擦因数为μ的粗糙水平面上加速运动。
如何确定物体运动的加速度?提示:对物体受力分析如图,根据水平方向的受力情况和牛顿第二定律F合=ma确定物体的加速度a。
2.如何确定物体某时刻的运动情况?提示:根据运动学公式,可确定某时刻运动的v0、x、v、t等。3.由问题1、2得到的加速度在分析由受力情况确定运动情况的过程中起到怎样的作用?提示:加速度是由物体受力情况确定运动情况的关键,起到了连接的桥梁作用。
【探究总结】从受力确定运动情况的分析流程
【拓展延伸】从受力情况确定运动情况应注意的三个方面(1)方程的形式:牛顿第二定律F=ma,体现了力是产生加速度的原因,应用时方程式的等号左右应该体现出前因后果的形式,切记不要写成F-ma=0的形式,这样形式的方程失去了物理意义。
(2)正方向的选取:通常选取加速度方向为正方向,与正方向同向的力取正值,与正方向反向的力取负值。(3)求解:F、m、a采用国际单位制单位,解题时写出方程式和相应的文字说明,必要时对结果进行讨论。
【典例示范】(2019·佛山高一检测)我国将于2022年举办冬季奥运会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一,滑雪运动中当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”,从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦。然而当滑雪板相对雪地速度较小
时,与雪地接触时间超过某一值就会陷下去,使得它们间的摩擦力增大。假设滑雪者的速度超过4 m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1=0.25变为μ2=0.125。一滑雪者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始自由下滑,滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地,最后停在C处,如图所示,不计空气阻力,坡
长L=26 m,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求滑雪者:
(1)从坡顶由静止开始下滑到动摩擦因数发生变化所经历的时间。(2)到达B处的速度大小。(3)在水平雪地上运动的最大距离。
【解析】(1)设滑雪者质量为m,滑雪者在斜坡上从静止开始加速至速度v1=4 m/s期间,由牛顿第二定律有:mgsin 37°-μ1mgcs 37°=ma1 解得:a1=4 m/s2故由静止开始到动摩擦因数发生变化所经历的时间:t= =1 s。
(2)根据牛顿第二定律和运动学公式有:x1= a1t2mgsin 37°-μ2mgcs 37°=ma2x2=L-x1 =2a2x2代入数据解得:vB=16 m/s。
(3)设滑雪者速度由vB=16 m/s减速到v1=4 m/s期间运动的位移为x3,速度由v1=4 m/s减速到0期间运动的位移为x4,则由牛顿第二定律和运动学公式:-μ2mg =ma3 x3= 解得x3=96 m
同理: -μ1mg=ma4,x4= 解得x4=3.2 m所以滑雪者在水平雪地上运动的最大距离为:x=x3+x4=99.2 m答案:(1)1 s　(2)16 m/s　(3)99.2 m
【规律方法】根据物体的受力情况确定运动情况问题的解题步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动分析,并画出物体的受力示意图。(2)根据力的合成与分解的方法,求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。
(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体的加速度。(4)结合给定的物体的运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需的运动参量。
【探究训练】1.2018年11月在浙江省乌镇举行第5届世界互联网大会,某汽车以20 m/s的速度在平直的公路上做匀速直线运动,司机紧急刹车接受随机停车检查,若汽车轮胎与地面的动摩擦因数为0.5,则汽车刹车时的最大加速度为多少?若以最大加速度刹车,则汽车在6 s内的位移是多少?
【解析】由题意知汽车在摩擦力作用下产生加速度,根据牛顿第二定律有:f=μmg=ma所以汽车的加速度为:a=μg=0.5×10 m/s2=5 m/s2即汽车刹车时的最大加速度大小为5 m/s2;汽车以此加速度刹车时,根据速度—时间关系知,汽车停车时间为:t= s=4 s
故汽车刹车后6 s内的位移等于汽车刹车后停车的位移,故有:x= ×4 m=40 m答案:5 m/s2　40 m
2.如图甲所示为某水上乐园的“彩虹滑道”游乐项目。当小美从滑道的顶端由静止开始滑下,沿滑道ABCD运动过程可以简化为如图乙所示(各段滑道之间顺滑连接,即通过连接点前后的速度大小不变)。已知滑道AB长为20 m,与水平面成θ=53°,滑道BC长为2.8 m,与水平面的夹角为α=37°,小美与滑道AB、BC表面的动摩擦因
数为0.5(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8,sin53°=0.8,cs53°=0.6),求:
(1)小美沿滑道AB段下滑时的加速度大小。(2)小美从滑道的顶端静止开始沿滑道ABC滑至C点时速度的大小。
(3)在滑道末端的水平减速滑道CD长为12 m,CD段可以通过改变滑道内水的深度来改变阻力系数k(k为阻力与重力之比)。人若受到大于其自身重力2倍的阻力时,身体会有不适感、会不安全。为保证安全需要,且不能冲出CD轨道,求减速滑道阻力系数k的取值范围。
【解析】(1)对小美受力分析如图所示: mgsin53°-μmgcs53°=ma1代入数据可以得到:a1=5 m/s2。
(2)A→B的过程,小美做匀加速直线运动: =2a1xAB代入数据可以得到:vB=10 m/s。B→C的过程:小美做匀减速直线运动:-mgsin37°-μmgcs37°=ma2代入数据可以得到:a2=-10 m/s2又: =2a2xBC,代入数据可以得到:vC=12 m/s。
(3)设到D点时速度减为0,-kmg=ma3, =2a3xCD代入数据可以得到:k=0.6又因为阻力不能大于其自身重力的2倍,即k≤2,所以0.6