高中一年級(jí)上學(xué)期物理《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》教學(xué)課件

牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用連接體問(wèn)題問(wèn)題：?為了盡量縮短停車時(shí)間，旅客按照站臺(tái)上標(biāo)注的車門(mén)位置候車。列車進(jìn)站時(shí)總能準(zhǔn)確地停靠在對(duì)應(yīng)車門(mén)的位置。這是如何做到的呢？物體運(yùn)動(dòng)情況加速度

a物體受力情況加速度a是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁

運(yùn)動(dòng)學(xué)公式動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題探究一解題步驟1.根據(jù)物體的受力情況確定物體運(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)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，畫(huà)出物體的受力圖。

②求出物體所受的合外力。

③根據(jù)牛頓第二定律，求出物體加速度。

④結(jié)合題目給出的條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需的物理量。

2.根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況確定物體受力情況的解題步驟

①確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫(huà)出受力圖。

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，求物體所受的合外力。

④根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力。

例1：運(yùn)動(dòng)員把冰壺沿著水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與冰壺碰撞的情況下，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)。一、從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況（1）運(yùn)動(dòng)員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠(yuǎn)？（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，若冰壺與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠(yuǎn)？解：對(duì)冰壺做受力分析，如下圖所示FNGFf規(guī)定冰壺運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，?jīng)分析：FN=G=mgFf=-μFN由牛頓第二定律得Ff=ma1①②③聯(lián)立①②③得a1=-0.2m/s2由題意：v0=3.4m/s，v=0由v2-v02=2ax1得x1=28.9m（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，冰壺和冰面的摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的90%，冰壺多滑行了多少距離？解：冰壺滑行10m后的速度為v10，則有v102-v02=2ax10冰壺運(yùn)動(dòng)一段后的加速度為a2=-90%a1摩擦后冰壺的滑行距離，有v2-v102=2a2x2①②③第二次比第一次多滑行的距離為Δx，則有Δx=10+x2-x1聯(lián)立①②③④得x1=2.1m④所以，摩擦冰面后冰壺將多滑行2.1m二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況例2：如圖一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量是75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線下滑，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。解：以滑雪者為研究對(duì)象由題意可得：v0=2m/s，t=5s，x=60m

a=4m/s2對(duì)滑雪者受力分析，如右圖所示GFNFfGyGxyxX軸：mgsin30°-Ff=maY軸：FN=mgcos30°解得：Ff=75N，方向：沿著山坡向上FN=650N，方向：垂直于山坡向下由牛頓第三定律得：F壓=FN=650N總結(jié)：已知運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況的解題步驟：(1)確定研究對(duì)象(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求物體的加速度(3)根據(jù)F=ma求F(4)受力分析，利用平行四邊形定則和正交分解法，根據(jù)F合力求出未知分力正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用正交分解法是解答動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本工具，物體受到三個(gè)或三個(gè)以上不在同一直線上的力時(shí)，一般應(yīng)用正交分解法。牛頓第二定律的正交分解形式探究二正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用建立坐標(biāo)系時(shí)通常有兩種情況（1）分解力而不分解加速度：此時(shí)我們一般沿a的方向和垂直于a的方向建立坐標(biāo)系，并規(guī)定a的方向?yàn)閤軸正方向。（2）分解加速度而不分解力：若物體受的幾個(gè)力在相互垂直的兩個(gè)方向上，且加速度不沿這兩個(gè)方向，此時(shí)若分解力會(huì)比較繁瑣，可以沿這兩個(gè)相互垂直的方向分解加速度。正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用【例3】如圖車廂沿水平方向以加速度a勻加速前進(jìn)，車廂后面的豎直內(nèi)壁上一個(gè)物體A正好沿壁相對(duì)車勻速下滑，求：物塊和豎直壁間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。aA正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用解：設(shè)A物體的質(zhì)量為mA對(duì)物體A進(jìn)行受力分析如圖所示，建立直角坐標(biāo)系，由牛頓第二定律得：X軸：F1=mAa①Y軸：F2=mAg②又因F2=μF1

③聯(lián)立以上方程得：xyo正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用【例4】用傾角θ=30°的傳送帶傳送m=0.5kg的物體，物體與傳送帶間無(wú)滑動(dòng)，求在下述情況下物體所受摩擦力（g=9.8m/s2）；（１）傳送帶靜止；（２）傳送帶以v=3m/s的速度勻速向上運(yùn)動(dòng)；（３）傳送帶以a=2m/s2加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)。θ正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用解：物體的受力分析如圖所示。（1）傳送帶靜止：物體受沿斜面向上的摩擦力設(shè)為f，由物體處于平衡狀態(tài)得：x軸：f-mgsinθ=0即f=mgsinθ=0.5×9.8×0.5N＝2.45N方向:沿斜面向上x(chóng)xy正交分解法在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用解：（2）傳送帶勻速斜向上時(shí)，物體受沿斜面向上的摩擦力設(shè)為f，物體處于平衡狀態(tài)，同理：f=2.45N

方向：沿斜面向上（3）傳送帶加速斜向下時(shí)：設(shè)摩擦力沿斜面向上為f，由牛頓第二定律得：

mgsinθ-f=ma，代入數(shù)據(jù)解得f=1.45N

方向：沿斜面向上。xxy連接體兩個(gè)或兩個(gè)以上有一定相互作用的物體構(gòu)成連接體。內(nèi)力和外力連接體內(nèi)部各物體之間的相互作用力是內(nèi)力；系統(tǒng)內(nèi)的物體受到系統(tǒng)外的物體的作用力是外力。內(nèi)力和外力的區(qū)分取決于所選擇的研究對(duì)象。連接體問(wèn)題探究三連接體問(wèn)題的處理方法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來(lái)分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開(kāi)分析的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問(wèn)題受力分析時(shí)不要再考慮系