2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用(5)課件

1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,根據(jù) 求出物體的加速度,再根據(jù) 就可以確定物體所受的力.二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力如果已知物體的受力情況,可以由 求出物體的加速度,再通過 確定物體的運(yùn)動(dòng)情況.一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)學(xué)公式牛頓第二定律一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況如圖1所示,質(zhì)量分別為m1、m2的兩物體與小車保持相對(duì)靜止一起運(yùn)動(dòng).(1)物體m1受幾個(gè)力的作用？合力方向向哪兒？答案答案兩個(gè)力；合力方向水平向左,如圖甲所示.圖1(2)物體m1的加速度方向向哪兒？小車可能做什么運(yùn)動(dòng)？答案答案物體m1加速度方向與合力方向相同,所以加速度方向水平向左；若小車向左運(yùn)動(dòng),則做向左的勻

2、加速直線運(yùn)動(dòng)；若小車向右運(yùn)動(dòng),則做向右的勻減速直線運(yùn)動(dòng).答案(3)物體m2的受力情況如何？畫出其受力示意圖.答案物體m2的合力方向也向左,則受向左的摩擦力,受力情況如圖乙所示.1.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,并畫出物體的受力分析圖.(2)根據(jù)力的合成與分解,求合力(包括大小和方向).(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求加速度.(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,求運(yùn)動(dòng)學(xué)量任意時(shí)刻的位移和速度,以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等.2.流程 求x、v0、v、t.例1如圖2所示,質(zhì)量m2 kg的物體靜止在水平地面上,物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍,現(xiàn)對(duì)物體施加一個(gè)

3、大小F8 N、與水平方向成37角斜向上的拉力,已知sin 370.6,cos 370.8,g取10 m/s2.求：(1)畫出物體的受力圖,并求出物體的加速度；解析答案圖2答案見解析圖1.3 m/s2,方向水平向右解析 對(duì)物體受力分析如圖：由牛頓第二定律得：Fcos FfmaFsin FNmgFfFN解得：a1.3 m/s2,方向水平向右.(2)物體在拉力作用下5 s末的速度大??；解析答案答案6.5 m/s解析vat1.35 m/s6.5 m/s.(3)物體在拉力作用下5 s內(nèi)通過的位移大小.答案16.25 m解析二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力1.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,畫出

4、力的示意圖；(2)選取合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求加速度a；(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求合力；(4)根據(jù)力的合成與分解的方法,由合力求所需的力.2.流程例2民用航空客機(jī)的機(jī)艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口,發(fā)生意外情況的飛機(jī)著陸后,打開緊急出口的艙門,會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊組成的斜面,機(jī)艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上來.若某型號(hào)的客機(jī)緊急出口離地面高度為4.0 m,構(gòu)成斜面的氣囊長(zhǎng)度為5.0 m.要求緊急疏散時(shí),乘客從氣囊上由靜止下滑到達(dá)地面的時(shí)間不超過2.0 s(g取10 m/s2),則：(1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大？答案答案2.5 m/s2解析解析由題意可知,h4.0 m,L5

5、.0 m,t2.0 s.(2)氣囊和下滑乘客間的動(dòng)摩擦因數(shù)不得超過多少？答案答案0.92解析解析在乘客下滑過程中,對(duì)乘客受力分析如圖所示沿x軸方向有mgsin Ffma,沿y軸方向有FNmgcos 0,又FfFN,聯(lián)立方程解得三、多過程問題分析1.當(dāng)題目給出的物理過程較復(fù)雜,由多個(gè)過程組成時(shí),要明確整個(gè)過程由幾個(gè)子過程組成,將過程合理分段,找到相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)并逐一分析每個(gè)過程.聯(lián)系點(diǎn)：前一過程的末速度是后一過程的初速度,另外還有位移關(guān)系等.2.注意：由于不同過程中力發(fā)生了變化,所以加速度也會(huì)發(fā)生變化,所以對(duì)每一過程都要分別進(jìn)行受力分析,分別求加速度.例3如圖3所示,ACD是一滑雪場(chǎng)示意圖,其

6、中AC是長(zhǎng)L8 m、傾角37的斜坡,CD段是與斜坡平滑連接的水平面.人從A點(diǎn)由靜止下滑,經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度大小不變,又在水平面上滑行一段距離后停下.人與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25,不計(jì)空氣阻力.(取g10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8)求：解析答案圖3答案2 s(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時(shí)間；解析人在斜坡上下滑時(shí),對(duì)人受力分析如圖所示.設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a,沿斜坡方向,由牛頓第二定律得mgsin FfmaFfFN垂直于斜坡方向有FNmgcos 0聯(lián)立以上各式得agsin gcos 4 m/s2(2)人在離C點(diǎn)多遠(yuǎn)處停下？答案答案12.8 m解析解析人在水平

7、面上滑行時(shí),水平方向只受到地面的摩擦力作用.設(shè)在水平面上人減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a,由牛頓第二定律得mgma設(shè)人到達(dá)C處的速度為v,則由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得人在斜坡上下滑的過程：v22aL人在水平面上滑行時(shí)：0v22ax聯(lián)立以上各式解得x12.8 m1.(從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況)(多選)一個(gè)靜止在水平面上的物體,質(zhì)量為2 kg,受水平拉力F6 N的作用從靜止開始運(yùn)動(dòng),已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2(g取10 m/s2),則A.2 s末物體的速度為2 m/sB.2 s內(nèi)物體的位移為6 mC.2 s內(nèi)物體的位移為2 mD.2 s內(nèi)物體的平均速度為2 m/s123解析答案解析物體豎直方向受到的

8、重力與支持力平衡,合力為零,水平方向受到拉力F和滑動(dòng)摩擦力Ff,則根據(jù)牛頓第二定律得FFfma,又Ffmg聯(lián)立解得,a1 m/s2.所以2 s末物體的速度為vat12 m/s2 m/s,A正確；1232.(從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況)質(zhì)量為m3 kg的木塊放在傾角為30的足夠長(zhǎng)斜面上,木塊可以沿斜面勻速下滑.如圖4所示,若用沿斜面向上的力F作用于木塊上,使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過t2 s時(shí)間物體沿斜面上升4 m的距離,則推力F為(g取10 m/s2)A.42 NB.6 NC.21 ND.36 N答案123圖4解析123解析因木塊能沿斜面勻速下滑,由平衡條件知：mgsin mgcos ,

9、所以tan ；當(dāng)在推力作用下加速上滑時(shí),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x at2得a2 m/s2,由牛頓第二定律得：Fmgsin mgcos ma,得F36 N,D正確.3.(多過程問題分析)總質(zhì)量為m75 kg的滑雪者以初速度v08 m/s沿傾角為37的斜面向上自由滑行,已知雪橇與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25,假設(shè)斜面足夠長(zhǎng).sin 370.6,g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力.試求：(1)滑雪者沿斜面上滑的最大距離；123答案答案4 m解析123解析上滑過程中,對(duì)滑雪者進(jìn)行受力分析,如圖所示,滑雪者受重力mg、支持力FN、摩擦力Ff作用,設(shè)滑雪者的加速度為a1.根據(jù)牛頓第二定律有：mgsin Ffma1,a1方向沿斜面向下.在垂直于斜面方向有：FNmgcos 又摩擦力FfFN由以上各式解得：a1g(sin cos )8 m/s2滑雪者沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),速度減為零時(shí)的位移x 4 m,即滑雪者沿斜面上滑的最大距離為4 m.(2)若滑雪者滑行至最高點(diǎn)后掉轉(zhuǎn)方向向下自由滑行,求他滑到起點(diǎn)時(shí)的速度大小.123答案答案解析123解析滑雪者沿斜面下滑時(shí),對(duì)其受力分析如圖所示.滑雪者受到重力mg、