人教版高中物理必修第一册 第四章 第5节 牛顿运动定律的应用（22张PPT课件）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修第一册 第四章 第5节 牛顿运动定律的应用（22张PPT课件） |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-12-03 00:00:00 | ||
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文档简介
课件22张PPT。第5节 牛顿运动定律的应用知识点 两类基本问题1.从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的 ，再通过 确定物体的运动情况。
2.从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的 ，结合受力分析，再根据 求出力。
[思考判断]
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。( )
(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。( )
(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。( )
(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的。( )加速度运动学的规律加速度牛顿第二定律√×√×根据受力情况确定运动情况玩滑梯是小孩非常喜欢的活动，如果滑梯的倾角为θ，一个小孩从静止开始下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ，滑梯长度为L，怎样求小孩滑到底端的速度和需要的时间？[观察探究]核心要点[探究归纳]
1.问题界定：根据物体受力情况确定运动情况，指的是在物体的受力情况已知的条件下，判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移等物理量。
2.解题思路[试题案例]
[例1] 如图所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定斜面底端有一质量m＝1.0 kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25。现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动，拉力F＝10 N，方向平行于斜面向上。经时间t＝4.0 s绳子突然断了(已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，g取10 m/s2)，求：
(1)绳断时物体的速度大小；
(2)从绳子断后物体沿斜面上升的最大位移。解析 (1)物体向上运动过程中，受拉力F、斜面支持力FN、重力mg和摩擦力Ff，如图甲所示，设物体向上运动的加速度为a1，根据牛顿第二定律有：
F－mgsin θ－Ff＝ma1
又Ff＝μFN，FN＝mgcos θ
解得：a1＝2.0 m/s2
则t＝4.0 s时物体的速度大小v1＝a1t＝8.0 m/s(2)绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动，设运动的加速度大小为a2，受力如图乙所示。根据牛顿第二定律，对物体沿斜面向上运动的过程有：mgsin θ＋Ff＝ma2
Ff＝μFN，FN＝mgcos θ，代入数值联立
解得a2＝8.0 m/s2。答案 (1)8.0 m/s (2)4.0 m方法点拨 解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图。
(2)根据力的合成法或分解法(一般采用正交分解法)，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。
(3)根据牛顿第二定律 ，求出物体运动的加速度。
列方程列方程时注意正方向的选取(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需求的运动学量——位移和速度等。[针对训练1] 如图所示，一个质量为4 kg 的物体以v0＝12 m/s的初速度沿着水平地面向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，物体始终受到一个水平向右、大小为12 N的恒力F作用(g取10 m/s2)，求：解析 (1)物体受到向右的滑动摩擦力，受力分析如图甲所示，Ff＝μFN＝μmg＝8 N。
设物体的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得：则5 s末的速度v＝a′t′＝1×(5－2.4) m/s＝2.6 m/s，方向水平向右。答案 (1)5 m/s2 方向水平向右 (2)8 N 方向水平向左
(3)2.6 m/s 方向水平向右根据运动情况确定受力情况[要点归纳]
1.问题界定
根据物体运动情况确定受力情况，指的是在物体的运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下，要求得出物体所受的力。
2.解题思路核心要点3.解题步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图。
(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。
(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。
(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需求的力。[试题案例]
[例2] 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小。解析 (1)汽车开始做匀加速直线运动，则由牛顿第二定律得－Ff＝ma2，解得Ff＝4×103 N。解得a1＝1 m/s2
由牛顿第二定律得F－Ff＝ma1
解得F＝Ff＋ma1＝6×103 N。
答案 (1)4 m/s (2)4×103 N (3)6×103 N[针对训练2] 一物体静止在水平地面上，若给物体施加一水平推力F，使其做匀加速直线运动。物体与地面间的动摩擦因数为0.4，物体的质量为10 kg，在开始运动后的第6 s内发生的位移为11 m，g取10 m/s2。求所施加的力F的大小。解得a＝2 m/s2
由牛顿第二定律有F－μmg＝ma
F＝ma＋μmg＝10×2 N＋0.4×10×10 N＝60 N
答案 60 N科学思维——临界极值问题的分析方法
1.临界状态：当物体从某种特性变化到另一种特性时，发生质的飞跃的转折状态，通常叫作临界状态。出现“临界状态”时，既可以理解成“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”的物理状态。
2.解决临界极值问题的方法
(1)极限法：在题目中若出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，则一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，分析出临界条件，以达到尽快求解的目的。
(2)假设法：在有些物理过程中，没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题时，一般用假设法。
(3)数学方法：将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式求解得出临界条件。[针对训练] 如图所示，一细线的一端固定于倾角为45°的光滑
楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。
试求当滑块以a＝2g的加速度向左运动时线的拉力F(方向可
用正弦或余弦表示)。解析 本题中当滑块向左运动的加速度较小时，滑块对小球存在支持力；当滑块向左运动的加速度较大时，小球将脱离滑块斜面而“飘”起来。因此，本题存在一个临界条件：当滑块向左运动的加速度为某一临界值时，斜面对小球的支持力恰好为零(小球将要离开斜面而“飘”起来)。此时小球受两个力：重力mg，绳的拉力F，如图所示。
在y轴上有：Fsin θ＝mg①
在x轴上有：Fcos θ＝ma②由①②两式并将θ＝45°代入可得：a＝g
2.从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的 ，结合受力分析，再根据 求出力。
[思考判断]
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。( )
(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。( )
(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。( )
(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的。( )加速度运动学的规律加速度牛顿第二定律√×√×根据受力情况确定运动情况玩滑梯是小孩非常喜欢的活动，如果滑梯的倾角为θ，一个小孩从静止开始下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ，滑梯长度为L，怎样求小孩滑到底端的速度和需要的时间？[观察探究]核心要点[探究归纳]
1.问题界定：根据物体受力情况确定运动情况，指的是在物体的受力情况已知的条件下，判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移等物理量。
2.解题思路[试题案例]
[例1] 如图所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定斜面底端有一质量m＝1.0 kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25。现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动，拉力F＝10 N，方向平行于斜面向上。经时间t＝4.0 s绳子突然断了(已知sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，g取10 m/s2)，求：
(1)绳断时物体的速度大小；
(2)从绳子断后物体沿斜面上升的最大位移。解析 (1)物体向上运动过程中，受拉力F、斜面支持力FN、重力mg和摩擦力Ff，如图甲所示，设物体向上运动的加速度为a1，根据牛顿第二定律有：
F－mgsin θ－Ff＝ma1
又Ff＝μFN，FN＝mgcos θ
解得：a1＝2.0 m/s2
则t＝4.0 s时物体的速度大小v1＝a1t＝8.0 m/s(2)绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动，设运动的加速度大小为a2，受力如图乙所示。根据牛顿第二定律，对物体沿斜面向上运动的过程有：mgsin θ＋Ff＝ma2
Ff＝μFN，FN＝mgcos θ，代入数值联立
解得a2＝8.0 m/s2。答案 (1)8.0 m/s (2)4.0 m方法点拨 解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图。
(2)根据力的合成法或分解法(一般采用正交分解法)，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。
(3)根据牛顿第二定律 ，求出物体运动的加速度。
列方程列方程时注意正方向的选取(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需求的运动学量——位移和速度等。[针对训练1] 如图所示，一个质量为4 kg 的物体以v0＝12 m/s的初速度沿着水平地面向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，物体始终受到一个水平向右、大小为12 N的恒力F作用(g取10 m/s2)，求：解析 (1)物体受到向右的滑动摩擦力，受力分析如图甲所示，Ff＝μFN＝μmg＝8 N。
设物体的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得：则5 s末的速度v＝a′t′＝1×(5－2.4) m/s＝2.6 m/s，方向水平向右。答案 (1)5 m/s2 方向水平向右 (2)8 N 方向水平向左
(3)2.6 m/s 方向水平向右根据运动情况确定受力情况[要点归纳]
1.问题界定
根据物体运动情况确定受力情况，指的是在物体的运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下，要求得出物体所受的力。
2.解题思路核心要点3.解题步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图。
(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。
(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。
(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需求的力。[试题案例]
[例2] 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小。解析 (1)汽车开始做匀加速直线运动，则由牛顿第二定律得－Ff＝ma2，解得Ff＝4×103 N。解得a1＝1 m/s2
由牛顿第二定律得F－Ff＝ma1
解得F＝Ff＋ma1＝6×103 N。
答案 (1)4 m/s (2)4×103 N (3)6×103 N[针对训练2] 一物体静止在水平地面上，若给物体施加一水平推力F，使其做匀加速直线运动。物体与地面间的动摩擦因数为0.4，物体的质量为10 kg，在开始运动后的第6 s内发生的位移为11 m，g取10 m/s2。求所施加的力F的大小。解得a＝2 m/s2
由牛顿第二定律有F－μmg＝ma
F＝ma＋μmg＝10×2 N＋0.4×10×10 N＝60 N
答案 60 N科学思维——临界极值问题的分析方法
1.临界状态：当物体从某种特性变化到另一种特性时，发生质的飞跃的转折状态，通常叫作临界状态。出现“临界状态”时，既可以理解成“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”的物理状态。
2.解决临界极值问题的方法
(1)极限法：在题目中若出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，则一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，分析出临界条件，以达到尽快求解的目的。
(2)假设法：在有些物理过程中，没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题时，一般用假设法。
(3)数学方法：将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式求解得出临界条件。[针对训练] 如图所示，一细线的一端固定于倾角为45°的光滑
楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。
试求当滑块以a＝2g的加速度向左运动时线的拉力F(方向可
用正弦或余弦表示)。解析 本题中当滑块向左运动的加速度较小时，滑块对小球存在支持力；当滑块向左运动的加速度较大时，小球将脱离滑块斜面而“飘”起来。因此，本题存在一个临界条件：当滑块向左运动的加速度为某一临界值时，斜面对小球的支持力恰好为零(小球将要离开斜面而“飘”起来)。此时小球受两个力：重力mg，绳的拉力F，如图所示。
在y轴上有：Fsin θ＝mg①
在x轴上有：Fcos θ＝ma②由①②两式并将θ＝45°代入可得：a＝g