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高中第四章 运动和力的关系5 牛顿运动定律的应用课文课件ppt
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这是一份高中第四章 运动和力的关系5 牛顿运动定律的应用课文课件ppt,共51页。PPT课件主要包含了受力情况,牛顿第二定律,运动学规律,运动学公式,等时圆模型,核心素养微专题,惯性与行车安全,答案D,课后提升训练等内容,欢迎下载使用。
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从受力确定运动情况1.牛顿第二定律确定了________和________的关系,使我们能够把物体的运动情况和___________联系起来.2.如果已知物体的受力情况,可以由________________求出物体的加速度,再通过______________确定物体的运动情况.
建造大桥过程中最困难的莫过于沉管隧道的沉放和精确安装,每节沉管隧道重约G=8×108 N,相当于一艘中型航母的重量.通过缆绳送沉管到海底,若把该沉管的向下沉放过程看成是先加速运动后减速运动,且沉管仅受重力和缆绳的拉力,则拉力的变化过程可能正确的是( )
【答案】C【解析】设沉管加速的加速度为a1,减速的加速度为a2,加速过程由牛顿第二定律得G-F1=ma1,得F1=G-ma1,F1<G;减速过程由牛顿第二定律得F2-G=ma2,得F2=G+ma2,F2>G.故A、B、D错误,C正确.
从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况,根据____________求出物体的加速度,再根据________________就可以确定物体所受的力.
(多选)如图,在车内用绳AB与绳BC拴住一个小球,其中绳BC水平.若原来的静止状态变为向右加速直线运动,小球仍相对小车静止,则下列说法正确的是( )A.AB绳拉力不变 B.AB绳拉力变大C.BC绳拉力变大 D.BC绳拉力不变【答案】AC
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如图所示,汽车在高速公路上行驶,有两种运动情况:(1)汽车做匀加速运动;(2)汽车关闭油门滑行.
已知物体的受力求运动情况
试结合上述情况讨论:由物体的受力情况确定其运动的思路是怎样的?通过分析物体的受力情况,根据牛顿第二定律求得加速度,然后由运动学公式求出物体运动的位移、速度及时间等.
1.由物体的受力情况确定其运动的思路
2.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)结合给定的物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需的运动参量.
3.应用牛顿第二定律解题时求合力的方法(1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,合力的方向就是加速度的方向,解题时要求准确作出力的平行四边形,然后运用几何知识求合力F合.反之,若知道加速度方向就知道合力方向.(2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,通常用正交分解法解答,一般把力正交分解为加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量.即沿加速度方向:Fx=ma,垂直于加速度方向:Fy=0.
从受力确定运动情况精例1 滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一,如图所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏,小明与冰车的总质量是40 kg,冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05,在某次游戏中,假设小明妈妈对冰车施加了40 N的水平推力,使冰车从静止开始运动10 s后,停止施加力的作用,使冰车自由滑行(假设运动过程中冰车始终沿直线运动,小明始终没有施加力的作用).求:
(1)冰车的最大速率;(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小.【答案】(1)5 m/s (2)50 m
【解析】(1)以冰车及小明为研究对象,由牛顿第二定律得F-μmg=ma1①vm=a1t②由①②式得vm=5 m/s.
变式1 用F=135 N的水平力拉质量m=30 kg的箱子,使箱子在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动,当箱子的速度达到v=10 m/s时撤去力F.已知箱子运动过程中所受滑动摩擦力的大小f=75 N,重力加速度g取10 m/s2.求:(1)箱子与地面间的动摩擦因数;(2)水平力F的作用时间;(3)在撤去力F后,箱子在水平地面上滑行的最大距离.【答案】(1)0.25 (2)5.0 s (3)20 m
【解析】(1)箱子运动过程中所受摩擦力f=μmg解得μ=0.25.(2)设箱子在水平地面上做匀加速运动的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律有F-f=ma1根据运动学公式v=a1t解得力F作用时间t=5.0 s.
(3)设撤去力F后,箱子在水平地面上减速滑行的加速度为a2,滑行的最大距离为x,则μmg=ma2解得a2=2.5 m/s2根据运动学公式有v2=2a2x解得x=20 m.
等时圆模型(拓展)精例2 如图所示,ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆,每根杆上套着一个小滑环(图中未画出),三个滑环分别从a、b、c处释放(初速度为0),用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d所用的时间,则( )A.t1t3C.t3>t1>t2D.t1=t2=t3【答案】D
变式2 如图所示,AB和CD为两条光滑斜槽,它们各自的两个端点均分别位于半径为R和r的两个相切的圆上,且斜槽都通过切点P.设有一重物先后沿两个斜槽,从静止出发,由A滑到B和由C滑到D,所用的时间分别为t1和t2,则t1与t2之比为( )【答案】B
一运动员滑雪时的照片如图所示,已知:(1)在下滑过程中的运动时间.(2)在下滑过程中的运动位移.结合上述情况讨论:由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的?
已知物体的运动情况求受力
1.基本思路分析物体的运动情况,由运动学公式求出物体的加速度,再由牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而可以求出物体所受的其他力,流程图如下所示:
2.解题的一般步骤(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)选择合适的运动学公式,求出物体的加速度.(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体所受的合力.(4)根据力的合成与分解的方法,由合力和已知力求出未知力.素养点评:本探究通过牛顿运动定律的应用,培养科学思维.
精例3 在科技创新活动中,小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示).在光滑水平面AB上(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁力F推动质量为m=1 kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动.小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F,小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变),最高能到达C点.
机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小并记录如下.求:(1)机器人对小滑块作用力F的大小;(2)斜面的倾角α的大小.(g取10 m/s2)【答案】(1)2 N (2)30°
变式3 (2021届淮安名校模拟)如图所示甲为台阶式电梯,乙为履带式电梯,它们倾角相同,没有顾客乘坐时低速转动,有顾客乘坐时会匀加速启动,加速度大小相同.启动时甲电梯对电梯上顾客的摩擦力大小为f1,乙电梯对顾客的摩擦力大小为f2,则( )
A.f1f2D.f1的f2大小关系与倾角大小有关
【答案】A【解析】对于甲图中的乘客,在水平方向f1=macs θ,对乙图中的乘客,f2-mgsin θ=ma,则f1
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