4.5牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用課件2023-2024學(xué)年高中物理新人教版必修第一冊師說

5．牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識共研·突破關(guān)鍵能力精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)核心素養(yǎng)定位科學(xué)思維(1)熟練掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(xué)問題的思路和方法．(2)理解加速度是解決兩類動力學(xué)基本問題的橋梁．科學(xué)探究利用生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題，探究、論證運(yùn)動和力的關(guān)系．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感受物理和生活、科學(xué)、技術(shù)的聯(lián)系，培養(yǎng)探索自然的內(nèi)在動力．導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識一、力和運(yùn)動的關(guān)系牛頓第二定律確定了物體________和力的關(guān)系；加速度的大小與物體_________的大小成正比，與物體的________成反比；加速度的方向與物體_________的方向相同．二、從受力確定運(yùn)動情況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________的規(guī)律確定物體的運(yùn)動情況．三、從運(yùn)動情況確定受力如果已知物體的運(yùn)動情況，根據(jù)________規(guī)律求出物體的加速度，結(jié)合受力分析，再根據(jù)_____________求出力．加速度所受合力質(zhì)量所受合力牛頓第二定律運(yùn)動學(xué)運(yùn)動學(xué)牛頓第二定律【情境思考】如圖所示為滑雪運(yùn)動員從山坡向下滑雪時的照片．請對以下結(jié)論作出判斷：(1)滑雪運(yùn)動員從山坡上滑下時，其運(yùn)動狀態(tài)與受力情況無關(guān)．(

)(2)根據(jù)滑雪運(yùn)動員的加速度方向，可以判斷滑雪運(yùn)動員受到的每個力的方向．(

)(3)滑雪運(yùn)動員的運(yùn)動情況是由其受力情況決定的．(

)(4)已知滑雪運(yùn)動員的加速度及質(zhì)量，可以確定滑雪運(yùn)動員所受的合外力．(

)××√√

分析兩類動力學(xué)基本問題涉及的物理規(guī)律(1)牛頓第二定律：F合＝ma(2)牛頓第三定律：F＝－F′(3)運(yùn)動學(xué)公式

弄清兩個關(guān)系(1)方向關(guān)系：要區(qū)分速度方向與加速度方向，兩個方向可能相同，也可能不同；(2)合力與分力的關(guān)系：由牛頓第二定律所求的力是合力，若求某個分力的大小時，需利用平行四邊形定則解答．共研·突破關(guān)鍵能力目標(biāo)一從受力確定運(yùn)動情況【導(dǎo)思】將質(zhì)量為m的冰壺沿冰面以速度v0投出，如何求解它能滑行的距離？(1)如圖所示，以一定速度v0將冰壺沿冰面投出，冰壺滑行時受什么力？(2)冰壺滑行時速度不斷變小，如何求解它的加速度？(3)如何求冰壺滑行的距離？

【歸納】1．問題概述已知物體受力情況確定運(yùn)動情況，指的是在受力情況已知的條件下，判斷出物體的運(yùn)動狀態(tài)或求出物體的速度、位移和時間．2．解決問題的流程

【典例】例1滑冰車是兒童喜歡的冰上娛樂項(xiàng)目之一．如圖所示為小明媽媽正與小明在冰上做游戲，小明與冰車的總質(zhì)量是40kg，冰車與冰面之間的動摩擦因數(shù)為0.05.在某次游戲中，假設(shè)小明媽媽對冰車施加了40N的水平推力，使冰車從靜止開始運(yùn)動10s后，停止施加力的作用，使冰車自由滑行．(假設(shè)運(yùn)動過程中冰車始終沿直線運(yùn)動，小明始終沒有施加力的作用)．求：(1)冰車的最大速率．(2)冰車在整個運(yùn)動過程中滑行總位移的大?。?/p>

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遷移拓展1

請根據(jù)【例1】中的情境，試求冰車一共滑行了多長時間？解析：撤去推力后，冰車在摩擦力作用下做勻減速直線運(yùn)動，最終速度為0由運(yùn)動學(xué)公式：0＝vm－a2t′解得t′＝10s，所以t總＝t＋t′＝20s.答案：20s遷移拓展2

請根據(jù)【例1】中的情境，假設(shè)小明媽媽對冰車施加了40N的水平推力，使冰車從靜止開始運(yùn)動5s后，停止施加力的作用，則冰車自由滑行的時間是多少？解析：由運(yùn)動學(xué)公式得v′m＝a1t1解得v′m＝2.5m/s停止施加力，冰車做勻減速直線運(yùn)動由牛頓第二定律得μmg＝ma2又0＝v′m－a2t″，解得t″＝5s.答案：5s目標(biāo)二從運(yùn)動情況確定受力【導(dǎo)思】2022年2月7日，在北京冬奧會單板滑雪比賽項(xiàng)目中，蘇翊鳴奪得男子坡面障礙技巧賽的銀牌．其在練習(xí)滑雪時的照片如圖所示．(1)若已知滑雪運(yùn)動員以初速度v0在t時間內(nèi)沿傾斜的直線滑道勻加速下滑的距離為x，那么如何求解運(yùn)動員的加速度？(2)已知運(yùn)動員的質(zhì)量為m，怎樣求運(yùn)動員受到的合力？(3)已知山坡的傾角為θ，如何求解運(yùn)動員受到的阻力(包括摩擦力和空氣阻力)?

【歸納】1．問題概述已知物體運(yùn)動情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動情況(如物體的運(yùn)動性質(zhì)、時間、加速度或位移)已知的條件下，要求得出物體所受的力．2．解決問題的流程

【典例】例2一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運(yùn)動，4s內(nèi)通過8m的距離，此后關(guān)閉發(fā)動機(jī)，汽車又運(yùn)動了2s停止，已知汽車的質(zhì)量m＝2×103kg，汽車運(yùn)動過程中所受的阻力大小不變，求：(1)關(guān)閉發(fā)動機(jī)時汽車的速度大小；(2)汽車運(yùn)動過程中所受到的阻力大小；(3)汽車牽引力的大小．

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例3冰壺是冬奧會的正式比賽項(xiàng)目，冰壺在冰面上運(yùn)動時，運(yùn)動員可以通過刷冰減小冰壺與冰面之間的動摩擦因數(shù)，從而控制冰壺的滑行距離．如圖，在2022年北京冬奧會上，已知從冰壺的投擲點(diǎn)到“大本營”中心的距離為40m，“大本營”的直徑為3.66m．在某次比賽中，質(zhì)量為19kg的冰壺被推出后，做初速度為4m/s的勻減速直線運(yùn)動，在它停下的最后1s內(nèi)位移為0.1m．(g＝10m/s2，冰壺可看成質(zhì)點(diǎn))求：(1)冰壺與冰面之間的摩擦力；(2)30s內(nèi)冰壺的位移大?。?/p>

【典例】例4為了使雨滴能盡快地淌離房頂，要設(shè)計(jì)好房頂?shù)母叨?，設(shè)雨滴沿房頂下淌時做無初速度無摩擦的運(yùn)動，那么如圖所示的四種情況中符合要求的是(

)答案：C

例5如圖所示，一物體分別從高度相同、傾角不同的三個光滑斜面頂端由靜止開始下滑．下列說法正確的是(

)A．滑到底端時的速度相同B．滑到底端所用的時間相同C．在傾角為30°的斜面上滑行的時間最短D．在傾角為60°的斜面上滑行的時間最短答案：D

精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)1．太空中測量質(zhì)量的原理是依據(jù)牛頓運(yùn)動定律：航天員在輕質(zhì)支架上被另一航天員拉離平衡位置，如圖所示，松手后，該航天員在大小為120N的恒定合力作用下，經(jīng)0.5s復(fù)位，測得復(fù)位時瞬間速度為1m/s，則被測航天員的質(zhì)量為(

)A．65kgB．60kgC．70kgD．75kg答案：B

2．如圖所示，在行駛過程中，如果車距不夠，剎車不及時，汽車將發(fā)生碰撞，車?yán)锏娜丝赡苁艿絺Γ疄榱吮M可能地減少碰撞引起的傷害，人們設(shè)計(jì)了安全帶及安全氣囊．假定乘客質(zhì)量為70kg，汽車車速為108km/h(即30m/s)，從踩下剎車到車完全停止需要的時間為5s，安全帶及安全氣囊對乘客的作用力大約為(

)A．420NB．600NC．800ND．1000N答案：A

3.如圖所示，兩個光滑斜面體，靠在一起固定在水平面上，底邊長CD＝DE，斜面體ADE的頂角為θ，斜面體BCD的底角也為θ，讓甲、乙兩個球同時從兩斜面頂端A、B由靜止釋放，甲、乙兩球在斜面上運(yùn)動的時間分別為t1、t2，則(

)A．t1＝t2B．t1>t2C．t1<t2D．不能確定t1、t2的大小關(guān)系．答案：A

4．如圖甲是高層建筑配備的救生緩降器材，遇到突發(fā)情況時，逃生者可以將安全帶系于腰部，通過鋼絲繩等安全著陸．如圖乙所示，某次演練中，逃生者從距地面72m高處，由靜止開始勻加速下滑27m，隨后以18m/s的速度勻速運(yùn)動，一段時間后做減速運(yùn)動并到達(dá)地面．不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2.求：(1)勻加速下滑的加速度大?。?2)加速下滑時鋼絲繩對逃生者的拉力與重力的比值．

5．[2022·浙江1月]第24屆冬奧會在我國舉辦．鋼架雪車比賽的一段賽道如圖1所示，長12m水平直道AB與長20m的傾斜直道BC在B點(diǎn)平滑連接，斜道與水平面的夾角為15°.運(yùn)動員從A點(diǎn)由靜止出發(fā)，推著雪車勻加速到B點(diǎn)時速度