4.5 牛顿运动定律的应用课件(共20张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.5 牛顿运动定律的应用课件(共20张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-09 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共20张PPT)
5 牛顿运动定律的应用
火箭具有强大的推动力，能在几分钟内将重达十多吨的飞船加速到上千米每秒
力和运动
赛车安装了强大的发动机，能在很短时间内加速到近100m/s
力和运动有着千丝万缕的联系
牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。
牛顿
一，从受力确定物体的运动情况。
课本例题1
运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。
（1）运动员以3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远 g取10 m/s 。
（2）若运动员仍以3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离
分析 （1）对物体进行受力分析后，根据牛顿第二定律可以求得冰壶滑行时的加速度，再结合冰壶做匀减速直线运动的规律求得冰壶滑行的距离。
（2）冰壶在滑行10 m后进入冰刷摩擦后的冰面，动摩擦因数变化了，所受的摩擦力发生了变化，加速度也会变化。前一段滑行10 m 的末速度等于后一段运动的初速度（图4.5-2）。根据牛顿第二定律求出后一段运动的加速度，并通过运动学规律求出冰壶在后一段过程的滑行距离，就能求得比第一次多滑行的距离。
解（1）选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑动摩擦力Ff，设冰壶的质量为m，以冰壶运动方向为正方向建立一维坐标系，滑动摩擦力Ff的方向与运动方向相反，则
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
加速度为负值，方向跟x轴正方向相反。将v0= 3.4 m/s，v=0代入
v -v0 =2ax，得冰壶的滑行距离为
（2）设冰壶滑行10 m后的速度为v10，则对冰壶的前一段运动有
冰壶后一段运动的加速度为
滑行10m后为匀减速直线运动，由v -v10 =2a2x2，v=0，得
第二次比第一次多滑行了(10+21-28.9)m=2.1m
１．质量为２０Ｋg的物体静止在光滑水平面上。如果给这个物体施加两个大小都是５０Ｎ且互成600角的水平力，那么，３Ｓ末它的速度是多大？３Ｓ内它的位移是多少？
2.民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面（图4.5-7）。若机舱口下沿距地面3.2 m，气囊所构成的斜面长度为6.5m，一个质量为60 kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240 N，那么，人滑至气囊底端时的速度是多少 g取10m/s 。
从运动情况确定受力
课本例题2，如图4.5-4，一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10m/s 。
分析
由于不知道动摩擦因数及空气阻力与速度的关系，不能直接求滑雪者受到的阻力。应根据匀变速直线运动的位移和时间的关系式求出滑雪者的加速度，然后对滑雪者进行受力分析。滑雪者在下滑过程中，受到重力mg、山坡的支持力FN、以及阻力Ff的共同作用。通过牛顿第二定律可以求得滑雪者受到的阻力。
解 以滑雪者为研究对象。建立如图4.5-5 所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。根据匀变速直线运动规律，有
其中v0=2m/s，t=5s，x=60m，则有
根据牛顿第二定律，有y方向 FN—mgcos θ=0
x方向 mg sin0—Ff= ma
得FN= mg cosθ Ff= m（g sin θ- a）
其中，m = 75kg，θ=30°，则有 Ff =75N,FN=650 N
根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为650 N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为75N，方向沿山坡向上。
4.汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道
上以54 km/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是17.2 m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少 g取10 m/s 。
5.一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一只桶C，自由地摆放在桶A、B之间，没有用绳索固定。桶C受到桶A和桶B的支持，和汽车一起保持静止，如图4.5-8所示。
（1）当汽车向以某一加速度向左加速时，A对C和B对C的支持力大小，会增大还是减小 请说明理由。
（2）当汽车向左运动的加速度增大到一定值时，桶C就脱离A而运动到B的右边，这个加速度有多大
5 牛顿运动定律的应用
火箭具有强大的推动力，能在几分钟内将重达十多吨的飞船加速到上千米每秒
力和运动
赛车安装了强大的发动机，能在很短时间内加速到近100m/s
力和运动有着千丝万缕的联系
牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。
牛顿
一，从受力确定物体的运动情况。
课本例题1
运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。
（1）运动员以3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远 g取10 m/s 。
（2）若运动员仍以3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离
分析 （1）对物体进行受力分析后，根据牛顿第二定律可以求得冰壶滑行时的加速度，再结合冰壶做匀减速直线运动的规律求得冰壶滑行的距离。
（2）冰壶在滑行10 m后进入冰刷摩擦后的冰面，动摩擦因数变化了，所受的摩擦力发生了变化，加速度也会变化。前一段滑行10 m 的末速度等于后一段运动的初速度（图4.5-2）。根据牛顿第二定律求出后一段运动的加速度，并通过运动学规律求出冰壶在后一段过程的滑行距离，就能求得比第一次多滑行的距离。
解（1）选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑动摩擦力Ff，设冰壶的质量为m，以冰壶运动方向为正方向建立一维坐标系，滑动摩擦力Ff的方向与运动方向相反，则
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
加速度为负值，方向跟x轴正方向相反。将v0= 3.4 m/s，v=0代入
v -v0 =2ax，得冰壶的滑行距离为
（2）设冰壶滑行10 m后的速度为v10，则对冰壶的前一段运动有
冰壶后一段运动的加速度为
滑行10m后为匀减速直线运动，由v -v10 =2a2x2，v=0，得
第二次比第一次多滑行了(10+21-28.9)m=2.1m
１．质量为２０Ｋg的物体静止在光滑水平面上。如果给这个物体施加两个大小都是５０Ｎ且互成600角的水平力，那么，３Ｓ末它的速度是多大？３Ｓ内它的位移是多少？
2.民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面（图4.5-7）。若机舱口下沿距地面3.2 m，气囊所构成的斜面长度为6.5m，一个质量为60 kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240 N，那么，人滑至气囊底端时的速度是多少 g取10m/s 。
从运动情况确定受力
课本例题2，如图4.5-4，一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10m/s 。
分析
由于不知道动摩擦因数及空气阻力与速度的关系，不能直接求滑雪者受到的阻力。应根据匀变速直线运动的位移和时间的关系式求出滑雪者的加速度，然后对滑雪者进行受力分析。滑雪者在下滑过程中，受到重力mg、山坡的支持力FN、以及阻力Ff的共同作用。通过牛顿第二定律可以求得滑雪者受到的阻力。
解 以滑雪者为研究对象。建立如图4.5-5 所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。根据匀变速直线运动规律，有
其中v0=2m/s，t=5s，x=60m，则有
根据牛顿第二定律，有y方向 FN—mgcos θ=0
x方向 mg sin0—Ff= ma
得FN= mg cosθ Ff= m（g sin θ- a）
其中，m = 75kg，θ=30°，则有 Ff =75N,FN=650 N
根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为650 N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为75N，方向沿山坡向上。
4.汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道
上以54 km/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是17.2 m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少 g取10 m/s 。
5.一辆货车运载着圆柱形光滑的空油桶。在车厢底，一层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上一层只有一只桶C，自由地摆放在桶A、B之间，没有用绳索固定。桶C受到桶A和桶B的支持，和汽车一起保持静止，如图4.5-8所示。
（1）当汽车向以某一加速度向左加速时，A对C和B对C的支持力大小，会增大还是减小 请说明理由。
（2）当汽车向左运动的加速度增大到一定值时，桶C就脱离A而运动到B的右边，这个加速度有多大