2021学年5 牛顿运动定律的应用课堂教学课件ppt

这是一份2021学年5 牛顿运动定律的应用课堂教学课件ppt，共40页。PPT课件主要包含了学习目标，知识梳理，加速度，运动学的规律，运动学规律，牛顿第二定律，科学思维，探究重点·深化学习，答案25s，学习笔记等内容，欢迎下载使用。

1.能分析物体的受力情况,判断物体的运动情况。2.掌握动力学两类基本问题求解的基本思路和步骤。3.经历应用牛顿运动定律解决问题的过程,内化建构模型,体会选择研究对象,分析物理过程的重要性,提升综合分析和推理的科学思维素养。
1.牛顿第二定律确定了运动和 的关系,使我们能够把物体的运动情况与 的情况联系起来。2.从受力确定运动情况:如果已知物体的受力情况,可以由牛顿第二定律求出物体的 ,再通过 确定物体的运动情况。3.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 求出力。
1.一舰载机以80 m/s的速度降在静止的航母水平甲板上,机尾挂钩精准钩住阻拦索,在阻拦索的拉力帮助下,经历2.5 s速度减为零。若将上述运动视为匀减速直线运动,根据以上数据不能求出舰载机在甲板上运动的(　 　)A.位移 B.加速度C.平均速度 D.受到的阻力
2.A、B两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面,若两物体的质量有mA>mB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离xA与xB的关系为(　 　)A.xA=xB B.xA>xBC.xA3.随着居民生活水平的提高,家庭轿车越来越多,行车安全就越发显得重要,在行车过程中规定必须要使用安全带。假设某次急刹车时的速度为30 m/s,从踩下刹车到安全停止历时6 s,若乘员的质量为75 kg,此时安全带对乘员的作用力最接近(　 　)A.200 N B.400 NC.600 N D.800 N
要点一　从受力确定运动情况1.解题步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力分析图。(2)根据力的合成与分解,求合力(包括大小和方向)。(3)根据牛顿第二定律列方程,求加速度。(4)结合物体运动的初始条件,选择运动学公式,求运动学量——任意时刻的位移和速度以及运动时间等。
[典例1] 如图所示,水平地面AB长为20 m,BC部分为减速缓冲区,地面由特殊材料铺设而成,在地面A端放上质量m=5 kg的箱子(可视为质点),并给箱子持续施加水平方向F=28 N推力后,箱子由静止开始运动。已知箱子与AB地面间的动摩擦因数μ1=0.4。(1)求箱子由A运动到B过程的加速度大小;
解析:(1)对箱子,由牛顿第二定律得F-Ff=ma,又由Ff=μ1mg,解得a=1.6 m/s2。
答案:(1)1.6 m/s2
[典例1] 如图所示,水平地面AB长为20 m,BC部分为减速缓冲区,地面由特殊材料铺设而成,在地面A端放上质量m=5 kg的箱子(可视为质点),并给箱子持续施加水平方向F=28 N推力后,箱子由静止开始运动。已知箱子与AB地面间的动摩擦因数μ1=0.4。(2)求箱子由A运动到B所用的时间;
[典例1] 如图所示,水平地面AB长为20 m,BC部分为减速缓冲区,地面由特殊材料铺设而成,在地面A端放上质量m=5 kg的箱子(可视为质点),并给箱子持续施加水平方向F=28 N推力后,箱子由静止开始运动。已知箱子与AB地面间的动摩擦因数μ1=0.4。(3)若箱子与BC间的动摩擦因数μ2=0.4+0.1L(式中L为箱子在BC面上所处的位置离B端的距离),则箱子沿水平面运动到距离B点多远时速度最大?
解析:(3)合力为零时,速度最大,即F-μ2mg=0,μ2=0.4+0.1L,解得L=1.6 m,即箱子沿水平面运动到距离B点1.6 m时速度最大。
答案:(3)1.6 m
应用牛顿第二定律求合力的注意事项(1)若物体受互成角度的两个力作用,可用平行四边形定则求合力;若物体受三个或三个以上力的作用,常用正交分解法求合力。(2)用正交分解法求合力时,通常以加速度a的方向为x轴正方向,建立直角坐标系,将物体所受的各力分解在x轴和y轴上,根据力的独立作用原理,两个方向上的合力分别产生各自的加速度,解方程组Fx=ma,Fy=0。
[变式1] 如图所示为正在高空进行拍摄的无人机。已知无人机质量m=1 kg,动力系统能提供的最大升力F=16 N,无人机上升过程中最大速度v=6 m/s。若无人机从地面以最大升力竖直起飞,达到最大速度所用时间为3 s,无人机竖直飞行时所受阻力大小不变。(g取10 m/s2)求:(1)无人机以最大升力起飞的加速度大小;
答案:(1)2 m/s2
[变式1] 如图所示为正在高空进行拍摄的无人机。已知无人机质量m=1 kg,动力系统能提供的最大升力F=16 N,无人机上升过程中最大速度v=6 m/s。若无人机从地面以最大升力竖直起飞,达到最大速度所用时间为3 s,无人机竖直飞行时所受阻力大小不变。(g取10 m/s2)求:(2)无人机在竖直上升过程中所受阻力Ff的大小;
解析:(2)由牛顿第二定律得F-mg-Ff=ma,解得Ff=4 N。
[变式1] 如图所示为正在高空进行拍摄的无人机。已知无人机质量m=1 kg,动力系统能提供的最大升力F=16 N,无人机上升过程中最大速度v=6 m/s。若无人机从地面以最大升力竖直起飞,达到最大速度所用时间为3 s,无人机竖直飞行时所受阻力大小不变。(g取10 m/s2)求:(3)无人机从地面起飞竖直上升至离地高度h=30 m的高空所需的最短时间。
答案:(3)6.5 s
要点二　从运动情况确定受力1.解题步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,画出力的示意图。(2)选取合适的运动学公式,求加速度a。(3)根据牛顿第二定律列方程,求合力。(4)根据力的合成与分解的方法,由合力求所需的力。
[典例2] (2021·浙江7月学考)如图所示是某大型游乐场的海豚表演。小海豚从水池中冲出,以10 m/s 的速度滑过坡道底端的O点,经过1 s向上滑过坡道上A点时速度为3.2 m/s。该坡道为直道,足够长且倾角θ为37°。已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求此小海豚上滑过程中:(1)滑行的加速度大小;
答案:(1)6.8 m/s2
[典例2] (2021·浙江7月学考)如图所示是某大型游乐场的海豚表演。小海豚从水池中冲出,以10 m/s 的速度滑过坡道底端的O点,经过1 s向上滑过坡道上A点时速度为3.2 m/s。该坡道为直道,足够长且倾角θ为37°。已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求此小海豚上滑过程中:(2)和坡道间动摩擦因数μ;
解析:(2)小海豚上滑过程中受到重力,坡道对其的支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律有mgsin θ+μmgcs θ=ma,解得μ=0.1。
[典例2] (2021·浙江7月学考)如图所示是某大型游乐场的海豚表演。小海豚从水池中冲出,以10 m/s 的速度滑过坡道底端的O点,经过1 s向上滑过坡道上A点时速度为3.2 m/s。该坡道为直道,足够长且倾角θ为37°。已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求此小海豚上滑过程中:(3)滑过A点还能上行的距离。
答案:(3)0.75 m
由运动情况确定受力应注意的两点问题(1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向和加速度的方向混淆。(2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。
[变式2] 某同学利用物理数字化实验室研究物体运动与受力的关系。一质量m=1.36 kg的物体静止在水平面上,对其施加与水平方向成θ=37°角斜向下的恒力F,如图所示。力F作用一段时间后撤去,物体最终停在水平面上。传感器每隔0.2 s记录物体的瞬时速度,下表为该同学得到的数据。(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8)
(1)求匀加速阶段的加速度a1大小和匀减速阶段的加速度a2大小;
答案:(1)2.4 m/s2　2 m/s2
(2)物体与水平面间的动摩擦因数μ为多少?
解析:(2)物体在匀减速阶段,由牛顿第二定律得μmg=ma2,解得μ=0.2。
(3)求恒力F的大小。
答案:(3)8.8 N
要点三　多过程问题分析1.当题目给出的物理过程较复杂,由多个过程组成时,要明确整个过程由几个子过程组成,将过程合理分段,找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程。联系点:前一过程的末速度是后一过程的初速度,另外还有位移关系等。2.注意:由于不同过程中力发生了变化,所以加速度也会发生变化,所以对每一过程都要分别进行受力分析,分别求加速度。
[典例3] 可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示,有一企鹅在倾角为37°的斜冰面上,先以加速度a=0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,t=8 s时,突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行,最后退滑到出发点,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数μ=0.25,已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。求:(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小;
[典例3] 可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示,有一企鹅在倾角为37°的斜冰面上,先以加速度a=0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,t=8 s时,突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行,最后退滑到出发点,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数μ=0.25,已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。求:(2)企鹅在冰面上滑动的加速度大小;
解析:(2)在企鹅卧倒后将进行两个过程,先是从卧倒滑到最高点,后是从最高点滑到出发点,根据牛顿第二定律分别有mgsin θ+μmgcs θ=ma1,mgsin θ-μmgcs θ=ma2,解得a1=8 m/s2,a2=4 m/s2。
[典例3] 可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示,有一企鹅在倾角为37°的斜冰面上,先以加速度a=0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,t=8 s时,突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行,最后退滑到出发点,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数μ=0.25,已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。求:(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。(计算结果可用根式表示)
解答动力学两类问题的基本程序(1)明确题目中给出的物理过程,如果是过程比较复杂,应该明确是由哪几个物理过程组成的,找出相邻过程的联系点,再分别研究每一个物理过程。(2)确定研究对象,进行受力分析,并画出示意图,图中应注明力、速度、加速度的符号和方向,对每一个力都明确施力物体和受力物体,以免分析力时有所遗漏或无中生有。(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解,通常先用表示物理量的符号运算,解出所求物理量的表达式,然后将已知物理量的数值及单位代入,通过运算求结果。
[变式3] 滑沙运动时,沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数。假设滑沙者的速度超过8 m/s时,沙板与沙地间的动摩擦因数就会由μ1=0.5变为μ2=0.25。如图所示,一滑沙者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始下滑,滑至坡底B(B处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面,最后停在C处。已知沙板与水平地面的动摩擦因数恒为μ3=0.4,AB坡长L=20.5 m,sin 37°=0.6,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求滑沙者:(1)到B处时的速度大小;
答案:(1)10 m/s
[变式3] 滑沙运动时,沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数。假设滑沙者的速度超过8 m/s时,沙板与沙地间的动摩擦因数就会由μ1=0.5变为μ2=0.25。如图所示,一滑沙者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始下滑,滑至坡底B(B处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面,最后停在C处。已知沙板与水平地面的动摩擦因数恒为μ3=0.4,AB坡长L=20.5 m,sin 37°=0.6,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求滑沙者:(2)在水平地面上运动的最大距离;
答案:(2)12.5 m
[变式3] 滑沙运动时,沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数。假设滑沙者的速度超过8 m/s时,沙板与沙地间的动摩擦因数就会由μ1=0.5变为μ2=0.25。如图所示,一滑沙者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始下滑,滑至坡底B(B处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面,最后停在C处。已知沙板与水平地面的动摩擦因数恒为μ3=0.4,AB坡长L=20.5 m,sin 37°=0.6,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。求滑沙者:(3)在AB段下滑与BC段滑动的时间之比。