《4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》課件與同步練習(xí)、導(dǎo)學(xué)案

第五節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系新知導(dǎo)入我們學(xué)習(xí)了牛頓的三大運(yùn)動(dòng)定律，并且應(yīng)用牛頓定律解決了一些問(wèn)題，此間同學(xué)們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)應(yīng)用牛頓定律解決問(wèn)題的一般方法呢？這節(jié)課我們就通過(guò)兩個(gè)練習(xí)來(lái)探究應(yīng)用牛頓定律解決問(wèn)題的一般方法。新知講解一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況從受力確定運(yùn)動(dòng)情況是指：在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。1、基本思路（1）先分析物體受力情況求合力；（2）根據(jù)牛頓第二定律求加速度；（3）再用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求所求量。

新知講解（4）選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的運(yùn)動(dòng)參量。2、解題的一般步驟（1）確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。（2）根據(jù)力的合成與分解的方法，求出物體所受的合力。（3）根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體的加速度。注意：一般情況下F、m、a采用國(guó)際單位制單位，解題時(shí)寫(xiě)出方程式和相應(yīng)的文字說(shuō)明，必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。新知講解【例題1】運(yùn)動(dòng)員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠(yuǎn)處的某個(gè)位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運(yùn)動(dòng)員的隊(duì)友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來(lái)回摩擦冰面，減小冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運(yùn)動(dòng)。新知講解（2）若運(yùn)動(dòng)員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊(duì)友在冰壺自由滑行10m后開(kāi)始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的90%，冰壺多滑行了多少距離？（1）運(yùn)動(dòng)員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠(yuǎn)？g取10m/s2

。分析：（1）對(duì)物體進(jìn)行受力分析后，根據(jù)牛頓第二定律可以求得冰壺滑行時(shí)的加速度，再結(jié)合冰壺做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求得冰壺滑行的距離。（2）冰壺在滑行10m后進(jìn)入冰刷摩擦后的冰面，動(dòng)摩擦因數(shù)變化了，所受的摩擦力發(fā)生了變化，加速度也會(huì)變化。前一段滑行10m的末速度等于后一段運(yùn)動(dòng)的初速度。新知講解根據(jù)牛頓第二定律求出后一段運(yùn)動(dòng)的加速度，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出冰壺在后一段過(guò)程的滑行距離，就能求得比第一次多滑行的距離。v10v0x10mx2xx新知講解解：（1）選擇滑行的冰壺為研究對(duì)象。冰壺所受的合力等于滑動(dòng)摩擦力Ff，設(shè)冰壺的質(zhì)量為m，以冰壺運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较蚪⒁痪S坐標(biāo)系，滑動(dòng)摩擦力Ff的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則GFNFfFf

＝－μ1FN＝－μ1mg根據(jù)牛頓第二定律，冰壺的加速度為a1

＝Ff/m＝－μ1mg/m＝－μ1g＝－0.02×10m/s2

＝－0.2m/s2新知講解

（2）設(shè)冰壺滑行10m后的速度為v10，則對(duì)冰壺的前一段運(yùn)動(dòng)有v102＝v02

＋2a1x10新知講解冰壺后一段運(yùn)動(dòng)的加速度為a2＝－μ2g＝－0.02×0.9×10m/s2＝－0.18m/s2滑行10m后為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由v2－v102＝2a2x2，v＝0，得第二次比第一次多滑行了（10＋21－28.9）m＝2.1m第二次比第一次多滑行了2.1m。針對(duì)練習(xí)：如圖所示，一物體從傾角為30°的斜面頂端由靜止開(kāi)始下滑，x1段光滑，x2段有摩擦，已知x2＝2x1，物體到達(dá)斜面底端的速度剛好為零，求物體與x2段之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.（g取10m/s2）新知講解新知講解mgmgx1x2FNFNFf解析：在x1段物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在x2段物體做勻減速運(yùn)動(dòng)．物體在x1、x2兩段的受力分析如圖所示，則由牛頓第二定律，在x1段有mgsin30°＝ma1，在x2段有mgsin30°-μmgcos30°＝ma2，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，在x1段有v2＝2a1x1，在x2段有0-v2＝2a2x2，即2a1x1＝-2a2x2，又x2＝2x1，解得μ＝。

新知講解二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力從運(yùn)動(dòng)情況確定受力是指：在運(yùn)動(dòng)情況已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量。1、基本思路（1）先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況；（2）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度；（3）用牛頓第二定律F=ma列方程求出物體受力情況。新知講解2、解題的一般步驟（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)分析，并畫(huà)出物體的受力示意圖。（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，求出物體所受的合力。（4）根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力和已知力求出未知力。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。新知講解【例題2】如圖所示，一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程為60m。求滑雪者對(duì)雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10m/s2

。新知講解分析：由于不知道動(dòng)摩擦因數(shù)及空氣阻力與速度的關(guān)系，不能直接求滑雪者受到的阻力。應(yīng)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系式求出滑雪者的加速度，然后，對(duì)滑雪者進(jìn)行受力分析?；┱咴谙禄^(guò)程中，受到重力mg、山坡的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。通過(guò)牛頓第二定律可以求得滑雪者受到的阻力。新知講解解：以滑雪者為研究對(duì)象。建立如圖所示的直角坐標(biāo)系?；┱哐厣狡孪蛳伦鰟蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)。a根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有x＝v0t＋1/2at2其中v0＝2m/s，t＝5s，x＝60m，則有：mgsin30°

mgcos30°mgaFfFNyo30°新知講解根據(jù)牛頓第二定律，有y方向FN－mgcosθ＝0x方向mgsinθ－Ff＝ma得FN＝mgcosθFf＝m（gsinθ－a）其中，m＝75kg，θ＝30°，

則有Ff＝75N，F(xiàn)N＝650N根據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對(duì)雪面的壓力大小等于雪面對(duì)滑雪者的支持力大小，為650N，方向垂直斜面向下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5N，方向沿山坡向上。針對(duì)練習(xí)：如圖所示，固定斜面長(zhǎng)10m、高6m，質(zhì)量為2kg的木塊在一個(gè)沿斜面向上的20N的拉力F的作用下，由從斜面底端靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知木塊2s內(nèi)的位移為4m，若2s末撤去拉力，再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間木塊能回到斜面底端？（g取10m/s2）新知講解解析：由題意得sinθ＝0.6，cosθ＝0.8.

設(shè)木塊做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為a1，由x1＝1/2a1t12得，a1＝

根據(jù)牛頓第二定律得F-μmgcosθ-mgsinθ＝ma1，解得μ＝0.25.2s末撤去拉力時(shí)木塊的速度大小v＝a1t1＝2×2m/s＝4m/s，撤去F后木塊上滑的加速度大小為a2＝新知講解

mgsinθ新知講解

牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用——連接體問(wèn)題

（整體法和隔離法）知識(shí)拓展先以幾個(gè)物體組成的整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律求出加速度，再隔離其中一個(gè)物體研究，由牛頓第二定律求出兩物體間的作用力。知識(shí)拓展典型例題：如圖示，在光滑的水平面上質(zhì)量分別為m1=2kg、m2=1kg的物體并排放在一起，現(xiàn)以水平力F1=14N，F(xiàn)2=2N分別作用于m1和m2，則物體間的相互作用力應(yīng)為（

）A．16NB．12NC．6ND．24NF1F2m1m2C知識(shí)拓展解析：以兩物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：F1-F2=（m1+m2）a，解得：，以m2為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：F-F2=m2a，解得：F=F2+m2a=2+1×4=6（N）故選：C本題是連接體問(wèn)題，涉及多個(gè)物體時(shí)，首先要靈活選擇研究對(duì)象，其次抓住加速度相同的特點(diǎn)，運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行求解．要知道求內(nèi)力時(shí)，必須運(yùn)用隔離法。

針對(duì)練習(xí)：如圖所示，有兩個(gè)相同材料物體組成的連接體在斜面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)作用力F一定時(shí)，m2所受繩的拉力（

）A．與θ有關(guān)B．與斜面動(dòng)摩擦因數(shù)有關(guān)C．與系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)D．僅與兩物體質(zhì)量有關(guān)知識(shí)拓展m1m2FθD課堂練習(xí)1、如圖，質(zhì)量為5kg的物體，在F＝20N的水平拉力作用下，沿粗糙水平桌面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知桌面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，則物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小為——————加速度大小為——————10N2m/s2F課堂練習(xí)2、一個(gè)質(zhì)量為1kg的物體在光滑水平面上受幾個(gè)大小均為1N的水平力作用，而處于靜止?fàn)顟B(tài)．先撤去東方向的一個(gè)力，歷時(shí)1s，隨后又撤去西方向的一個(gè)力，又歷時(shí)1s，則物體在第2s末離初始位置的距離是————————。1.5m課堂練習(xí)3、如圖所示，大三角劈C置于粗糙水平面上，小三角劈B置于斜面上，B的上面又放一個(gè)小木塊A．在A、B一起共同加速下滑的過(guò)程中，C靜止不動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（

）A．木塊A受到方向向左的摩擦力B．木塊A對(duì)B的壓力小于A的重力C．B與C之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ＜tanθD．水平地面對(duì)C沒(méi)有摩擦力作用。ABCABC4、一個(gè)木箱沿著一個(gè)粗糙的斜面勻加速下滑，初速度是零，經(jīng)過(guò)5.0s的時(shí)間，

滑下的路程是10m，

斜面的夾角是300，求木箱和粗糙斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。（g取10m/s2）課堂練習(xí)μ=0.48答案：動(dòng)摩擦因數(shù)：拓展提高1、如圖所示，長(zhǎng)L＝1.5m、高h(yuǎn)＝0.45m、質(zhì)量M＝10kg的長(zhǎng)方體木箱在水平面上向右做直線運(yùn)動(dòng)．當(dāng)木箱的速度v0＝3.6m/s時(shí)，對(duì)木箱施加一個(gè)方向水平向左的恒力F＝50N，并同時(shí)將一個(gè)質(zhì)量m＝1kg的小球輕放在木箱上距右端處的P點(diǎn)（小球可視為質(zhì)點(diǎn)，放在P點(diǎn)時(shí)相對(duì)于地面間的速度為零），經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，小球脫離木箱落到地面．已知木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，而小球與木箱之間的摩擦不計(jì)．取g＝10m/s2，則：拓展提高（1）小球從開(kāi)始離開(kāi)木箱至落到地面所用的時(shí)間______s（2）小球放上P點(diǎn)后，木箱向右運(yùn)動(dòng)的最大位移________m（3）小球離開(kāi)木箱時(shí)，木箱的速度__________m/s．0.30.92.8拓展提高2、如圖所示，用大小為F的水平恒力，推靜放在光滑水平地面A處的小物塊，推至B處時(shí)物塊速度為v，然后改用大小不變、方向相反的力F′推小物塊，則小物塊再次回到B處時(shí)的速度大小為—