高中物理必修一 《5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》集體備課教案教學(xué)設(shè)計(jì)doc

1、6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(一)知識(shí)綱要導(dǎo)引核心素養(yǎng)目標(biāo)(1)掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法(2)會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決兩類動(dòng)力學(xué)問題(3)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答實(shí)際生活中的問題.知識(shí)點(diǎn)一從受力確定運(yùn)動(dòng)情況1牛頓第二定律確定了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)系起來2如果已知物體的受力情況，可以由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況.思考1假設(shè)汽車緊急制動(dòng)后，受到的阻力與汽車所受重力的大小差不多當(dāng)汽車以20 m/s的速度行駛時(shí)，突然制動(dòng)，它還能繼續(xù)滑行的距離約為多少？提示：Ffmg由牛頓第二定律得mgma，所以ag由v2veq oal(2

2、,0)2ax得，xeq f(voal(2,0),210) m20 m知識(shí)點(diǎn)二從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況1已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進(jìn)而知道物體受到其他力的情況2思路流程：思考2行車過程中，如果車距不夠，剎車不及時(shí)，汽車將發(fā)生碰撞，車?yán)锏娜丝赡苁艿絺Γ瑸榱吮M可能地減輕碰撞引起的傷害，人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶假定乘客質(zhì)量為70 kg，汽車車速為90 km/h，從踩下剎車到完全停止需要的時(shí)間為5 s，安全帶對(duì)乘客的作用力大小約為多少？(不計(jì)人與座椅間的摩擦)提示：v090 km/h25 m/s由vv0at得，aeq f(v0,t)eq f(25

3、,5) m/s5 m/s2由Fma得Fma705 N350 N(1)力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的橋梁加速度(2)解題基礎(chǔ)：受力分析、運(yùn)動(dòng)過程分析核心一根據(jù)受力確定運(yùn)動(dòng)情況1解題思路說明：受力分析與運(yùn)動(dòng)過程分析是前提，牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是工具，加速度是橋梁2.根據(jù)物體的受力確定物體運(yùn)動(dòng)情況的解題步驟：(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖(2)根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合外力(包括大小和方向)(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)學(xué)量任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)注意(1

4、)正方向的選?。和ǔ＿x取加速度的方向?yàn)檎较颍c正方向同向的力取正值，與正方向反向的力取負(fù)值(2)方程的形式：牛頓第二定律Fma，體現(xiàn)了力是產(chǎn)生加速度的原因，方程式不寫成F ma0的形式(3)單位制：求解時(shí)F、m、a采用國際單位制例12019江蘇連云港高一期末滑草是近幾年流行的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，和滑雪一樣能給運(yùn)動(dòng)者帶來動(dòng)感和刺激如圖甲為某一娛樂場(chǎng)中的滑草場(chǎng)地，圖乙為其示意圖，其中斜坡軌道AB長為64 m，傾角為37，軌道BC為足夠長的水平草地一滑行者坐在滑草盆中自頂端A處由靜止滑下，滑草盆與整個(gè)滑草軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，忽略軌道連接處的速率變化及空氣阻力，g取10 m/s2，sin370.6，

5、cos370.8.求：(1)滑草者及草盆在AB段的加速度大?。?2)滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小；(3)滑草者及草盆在水平軌道上滑行的最遠(yuǎn)距離【解析】(1)由牛頓第二定律：mgsin37mgcos37ma1得a12 m/s2.(2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：veq oal(2,B)2a1L1得vBeq r(2264) m/s16 m/s.(3)在水平軌道上：mgma2得a2g5 m/s2而veq oal(2,B)2a2x得xeq f(voal(2,B),2a2)25.6 m.【答案】(1)2 m/s(2)16 m/s(3)25.6 m訓(xùn)練1一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2 kg，在10 N的水平拉力作用下沿水

6、平地面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2，g取10 m/s2.求：(1)物體在4 s末的速度；(2)物體在4 s內(nèi)發(fā)生的位移解析：(1)設(shè)物體所受支持力為FN，所受摩擦力為Ff，受力分析如圖所示，由牛頓第二定律得FFfma1FNmg 又FfFN 聯(lián)立式得a1eq f(Fmg,m) a13 m/s2 設(shè)物體4 s末的速度為v1，則v1a1t 聯(lián)立式得v112 m/s (2)設(shè)4 s內(nèi)發(fā)生的位移為x1，則x1eq f(1,2)a1t2 聯(lián)立式得x124 m 答案：(1)12 m/s(2)24 m核心二已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求受到的力1解題思路：2根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)情況確定物體受力情況的解題步驟：

7、(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出物體的受力圖(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程求出物體所受的力(4)根據(jù)力的合成和分解方法，求出所需求解的力例2某航空公司的一架客機(jī)，在正常航線上飛行時(shí)，突然受到強(qiáng)大的垂直氣流的作用，使飛機(jī)在10 s內(nèi)下降1 800 m，使眾多乘客和機(jī)組人員受到傷害，如果只研究飛機(jī)在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，且假設(shè)這一運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)(1)求飛機(jī)在豎直方向上產(chǎn)生的加速度為多大？(2)試估算質(zhì)量為65 kg的乘客所系安全帶必須提供多大拉力才能使乘客不脫離座椅【解析】(1)飛機(jī)在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由位移公式

8、可以求得飛機(jī)的加速度由位移公式xeq f(1,2)at2得aeq f(2x,t2)eq f(21 800,100) m/s236 m/s2. (2)飛機(jī)上的乘客受到重力和安全帶的拉力兩個(gè)力的作用，根據(jù)牛頓第二定律可求得安全帶提供的拉力設(shè)安全帶提供的拉力為F，由牛頓第二定律，F(xiàn)mgma得Fm(ag)1 690 N.【答案】(1)36 m/s2(2)1 690 N從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況應(yīng)注意(1)方向確定：由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求加速度，要特別注意加速度的方向，從而確定合外力的方向，不能將速度的方向和加速度的方向混淆(2)題目中求的可能是合力，也可能是某一特定的力，一般先求出合力的大小、方向，再根據(jù)力的合成

9、與分解求解(3)已知運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，關(guān)鍵是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確的受力分析，先根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度，再根據(jù)牛頓第二定律求力訓(xùn)練2質(zhì)量為4 kg的物體在一恒定水平外力F作用下，沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，其速度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示g取10 m/s2，試求：(1)恒力F的大??；(2)物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù).解析：由圖象可知物體02 s做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a12 s4 s做反向勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a2.且恒力F與初速度方向相反由v t圖象得加速度大小分別為：a15 m/s2，a21 m/s2由牛頓第二定律得：Fmgma1Fmgma2聯(lián)立解得：Feq f(ma1a2,2)12 N

10、動(dòng)摩擦因數(shù)eq f(a1a2,2g)0.2答案：(1)12 N(2)0.21用30 N的水平外力F拉一個(gè)靜止放在光滑水平面上的質(zhì)量為20 kg的物體，力F作用3 s后消失，則第5 s末物體的速度和加速度分別是()Av4.5 m/s，a1.5 m/s2Bv7.5 m/s，a1.5 m/s2Cv4.5 m/s，a0Dv7.5 m/s，a0解析：由牛頓第二定律得加速度aeq f(F,m)eq f(30,20) m/s21.5 m/s2，力F作用3 s時(shí)速度大小為vat1.53 m/s4.5 m/s，而力F消失后，其速度不再變化，物體加速度為零，故C正確答案：C2一個(gè)物體在水平恒力F的作用下，由靜止開

11、始在一個(gè)粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t，速度變?yōu)関，如果要使物體的速度變?yōu)?v，下列方法正確的是()A將水平恒力增加到2F，其他條件不變B將物體質(zhì)量減小一半，其他條件不變C物體質(zhì)量不變，水平恒力和作用時(shí)間都增加為原來的兩倍D將時(shí)間增加到原來的2倍，其他條件不變解析：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式vat，當(dāng)時(shí)間加倍速度亦加倍，故D選項(xiàng)正確答案：D3(多選)如圖所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5 m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180 m時(shí)，以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g10 m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正

12、確的是()A所受浮力大小為4 830 NB加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/sD以5 m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230 N解析：剛開始豎直上升時(shí)，熱氣球受重力和空氣的浮力，熱氣球的加速度為0.5 m/s2，由牛頓第二定律可得熱氣球所受浮力大小為4 830 N，A項(xiàng)正確；熱氣球加速上升過程中所受空氣阻力是不斷變大的，熱氣球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到5 m/s所用的時(shí)間要大于10 s，B、C均錯(cuò)誤；當(dāng)熱氣球以5 m/s勻速上升時(shí)，由受力平衡可得熱氣球所受空氣阻力大小為230 N，D項(xiàng)正確答案：AD4.一間新房要蓋屋頂，為了使下落的雨滴能夠

13、以最短的時(shí)間淌離屋頂，則所蓋屋頂?shù)捻斀菓?yīng)為(設(shè)雨滴沿屋頂下淌時(shí)，可看成在光滑的斜坡上下滑)()A60B90C120 D150解析：由題意知，雨滴沿屋頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)過程中受重力和支持力作用，設(shè)其運(yùn)動(dòng)的加速度為a，屋頂?shù)捻斀菫?，則由牛頓第二定律得agcos.又因房屋的前后間距已定，設(shè)為2b，則雨滴下滑經(jīng)過的屋頂面長度xeq f(b,sin)，由xeq f(1,2)at2得teq r(f(4b,gsin2)，則當(dāng)45時(shí)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間t最小，則屋頂?shù)捻斀菓?yīng)取90，B正確答案：B52019山東濰坊高一聯(lián)考航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m2 kg，動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F28 N試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開始豎直上升設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變g取10 m/s2，試飛時(shí)，飛行器飛行t18 s時(shí)達(dá)到高度H64 m求飛行器所受阻力Ff的大小解析：飛行器從靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)(受力分析如圖所示)，設(shè)加速度為a1，則Heq f(1,2)a1teq oal(2,1).根據(jù)牛頓第二定律有FFfmgma1代入數(shù)據(jù)得Ff4 N.答案：4 N6.如圖所示，一質(zhì)量m2 kg的木塊靜止于水平地面上現(xiàn)對(duì)物體施加一大小為10 N的水平方向拉力(g取