高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第五节 牛顿运动定律的应用背景图ppt课件

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必备知识·自主预习储备
知识点一　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______，再根据____________就可以确定物体所受的力．说明：利用运动学公式，正确求出加速度是解题关键．
知识点二　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．提醒　正确的受力分析，求出合力是解这类问题的关键．
体验　(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向．(　　)(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向．(　　)(3)加速度是联系运动和力的桥.(　　)(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的．(　　)(5)用30 N水平拉力F拉一个静止在光滑水平面上质量为20 kg的物体，若拉力F作用3 s后消失，则在第5 s末物体的速度大小v＝________m/s.[答案]　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)4.5
关键能力·情境探究达成
考点1　从运动情况确定受力
考点2　由受力确定运动情况
2022年北京冬奥会在我国北京市和河北省张家口市联合举行，近几年也掀起了冰雪运动的新热潮．如图，设人和设备的总质量m＝60 kg，取g＝10 m/s2，倾角为30°，坡道足够长．请探究：(1)滑雪运动员下滑过程受到哪几个力的作用？(2)若滑雪者受到阻力大小为60 N，试求其加速度大小？(3)若人从静止开始，2 s末的速度是多大？提示：(1)受重力、支持力和阻力三个力作用．(2)由牛顿第二定律：mg sin 30°－F阻＝ma，解得a＝4 m/s2．(3)由v＝v0＋at，解得v＝8 m/s.
考点1　从运动情况确定受力1．基本思路：本类型问题是解决考点2中问题的逆过程，其思路如下：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过程分析，并画出受力示意图和运动草图．(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，求物体所受的合外力．(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力．
【典例1】　如图所示，截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上，其倾角θ＝30°.现木块上有一质量m＝1.0 kg的滑块从斜面下滑，测得滑块在0.40 s内速度增加了1.4 m/s，且知滑块滑行过程中木块处于静止状态，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)滑块滑行过程中受到的摩擦力大小；(2)滑块滑行过程中木块受到地面的摩擦力大小及方向．思路点拨：由运动规律求出加速度，由牛顿运动定律求出对应力的大小．
(2)根据(1)问中的滑块受力示意图可得FN＝mg cs θ.对木块受力分析，如图乙所示，根据牛顿第三定律有FN′＝FN，根据水平方向上的平衡条件可得f地＋f cs θ＝FN′sin θ，解得f地≈3.03 N，f地为正值，说明图中标出的方向符合实际，故摩擦力方向水平向左．[答案]　(1)1.5 N　(2)3.03 N　方向水平向左
规律方法　从运动情况确定受力的注意事项(1)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，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．
[跟进训练]1．(2022·广东揭阳高一期末)风洞实验是研究空气动力学的主要方法．风场中有一装置如图所示，水平直杆AB段光滑，长度l1＝4.5 m，BC段与小球间的动摩擦因数μ＝0.8，其中BC段长度l2为8 m，每次开始实验前，都将m＝5 kg的小球静置于A端，然后通过调节风速让作用在小球上的风力根据需要维持某个恒定值．已知小球的孔径略大于直杆截面直径，小球过B点前后瞬间速度大小不变，请解答以下问题：
(1)若风力F1＝20 N，释放小球，求小球过B点的速度v1，小球最后停止的位置距A点的距离x；
[答案]　6 m/s，x＝9 m　
(2)若要使小球能滑到C点，求风力至少需多少？[解析]　设风力最小值为F，小球在AB段的加速度为a1，在BC段的加速度为a2，小球通过B点时的速度为vB，小球到达C点的最小速度为0．(对称关系即等效反方向匀加速运动)由牛顿第二定律得AB：F＝ma′1，BC：μmg－F＝ma′2解得F＝25.6 N.[答案]　25.6 N
2．解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力示意图．(2)根据力的合成与分解，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，求出物体运动的加速度．(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需求的运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等．
(1)物体所受的摩擦阻力为多大？(2)物体在0～4 s内的加速度为多少？运动的位移为多少？
甲　　　　　　　　　乙
思路点拨：①物体在不同时间段受力不同，运动规律也不同．②物体在上一阶段的末速度即为下一阶段运动的初速度．
[答案]　(1)20 N　(2)5 m/s2　40 m
规律方法　合成法与正交分解法(1)当物体受两个力的时候，可用合成法分析它们的合力．(2)当物体受到两个以上的力产生加速度时，通常用正交分解法处理．一般将力正交分解为沿加速度方向和垂直加速度方向的分量，沿加速度方向Fx＝ma，垂直于加速度方向Fy＝0．
[一题多变]若在上题中，求物体从运动到停止走过的总位移为多少？
6～10 s和0～4 s运动相同，s3＝s1＝40 m10～12 s和4～6 s运动相同，s4＝s2＝20 m由于G1＝Ff，故12 s后物体将静止在斜面上物体运动的总位移s＝s1＋s2＋s3＋s4＝120 m.[答案]　120 m
[跟进训练]2．(2022·广东高一期末)“巨浪”潜射导弹是护国卫疆的利器，假设导弹刚发出来的一段运动可近似看成初速度为0竖直向上的匀加速直线运动，有一导弹的质量为m，助推力为F，忽略空气阻力及燃料的质量，则当导弹运动了时间t时的速度大小为(　　)
学习效果·随堂评估自测
1．纳米技术(1纳米＝10－9 m)是在纳米尺度(10－9～10－7 m)范围内通过直接操纵分子、原子或分子团使其重新排列从而形成新物质的技术．用纳米材料研制出一种新型涂料喷涂在船体上能使船体在水中航行形成空气膜，从而使水的阻力减小一半．设一货轮的牵引力不变，喷涂纳米材料后航行加速度比原来大了一倍，则牵引力与喷涂纳米材料前的阻力f之间大小关系是(　　)
2．行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)(　　)A．450 N B．400 N C．350 N D．300 N
3．(2022·广东汕尾高一期末)刹车痕迹是交警判断交通事故中汽车是否超速的重要依据之一，在一次交通事故中，货车司机看到前方道路上突然窜出一头耕牛时紧急刹车，但还是发生了事故．交警在现场量得货车的刹车痕迹长为15 m，已知货车车轮与地面的动摩擦因数是0.6，请你帮助交警计算货车的初速度大约为(　　)A．40 km/h　 B．50 km/hC．60 km/h　 D．70 km/h
4．(新情境题：以“狙击步枪”为背景，考查两类动力学问题)M99是我国生产的性能先进、精度高、射程远的重型狙击步枪．M99的枪管长度为1.48 m．射击时，在火药的推力下，子弹在枪管中由静止开始匀加速运动；射出枪口时，子弹的速度为800 m/s.已知子弹的质量为50 g，求：
(1)子弹在枪管中加速度a的大小；[答案]　2.2×105 m/s2　
(2)子弹在枪管中受到的合力的大小(结果都保留两位有效数字).[解析]　根据牛顿第二定律得：F＝ma，代入数据解得：F＝1.1×104N.[答案]　1.1×104 N