2012【优化方案】精品课件：物理教科必修1第3章第五节

(共43张PPT)
第五节　牛顿运动定律的应用
课标定位：
应用：1. 对物体的受力情况和运动过程进行准确分析．
2．利用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的动力学问题．
理解：1. 应用牛顿运动定律解题的基本思路、方法和步骤．
2．理解牛顿第二定律的“桥梁”作用．
认识：1. 牛顿运动定律涉及的物理量之间的关系．
2．运动学的有关规律和公式．
第 五节
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
课标定位
课前自主学案
一、由受力和运动情况确定物体质量
由已知的运动情况，根据______________求出物体运动的加速度，再根据___________列出牛顿第二定律方程，解方程求出物体的________．
二、由受力确定运动情况
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_______________就可以确定物体的运动情况．
运动学公式
受力情况
质量
加速度
运动学的规律
三、由运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的_________，再根据_______________确定物体所受的力．
加速度
牛顿第二定律
核心要点突破
一、由物体的受力情况确定物体的运动情况
1．基本思路
首先对研究对象进行受力情况和运动情况分析，把题中所给的情况弄清楚，然后由牛顿第二定律，结合运动学公式进行求解．
2．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．要注意画出物体所受到的所有力，不能漏力或添力，分析受力的顺序一般是先重力，再弹力，最后是摩擦力．
(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力
(包括大小和方向)．
(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度．
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等．
特别提醒：(1)正确的受力分析是解答本类题目的关键．
(2)若物体受两个力作用，用合成法求加速度往往要简便一些；若物体受三个或三个以上力作用时，要正确应用正交分解法求加速度．
(3)物体做直线运动时，合外力的方向一定在物体运动的直线上．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．如图3－5－1中的AB、AC、AD都是光滑的轨道，A、B、C、D四个点在同一竖直圆周上，其中AD是竖直的．一小球从A点由静止开始，分别沿AB、AC、AD轨道下滑至B、C、D点所用的时间分别为t1、t2、t3，则(　　)
图3－5－1
A．t1＝t2＝t3　　　　　B．t1>t2>t3
C．t1t1>t2
二、由物体的运动情况确定受力情况
1．基本思路
是解决第一类问题的逆过程，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而可以求出物体所受的其他力．
2．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，由合力求出所需的力．
特别提醒：(1)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆．
(2)题目中所求的力可能是合力，也可能是某一特定的力，均要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求分力．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带，假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为
5 s，安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)(　　)
A．450 N　　　　　　　　B．400 N
C．350 N D．300 N
课堂互动讲练
由受力情况确定运动情况
在平直的高速公路上，一辆汽车以32 m/s的速度匀速行驶，因前方发生事故，司机立即刹车，直到汽车停下，已知汽车的质量为1.5×103 kg，刹车时汽车受到的阻力为1.2×104 N．求：
(1)刹车后汽车运动的加速度大小；
(2)汽车在2 s内的位移；
(3)汽车在6 s内的位移．
例1
【精讲精析】　(1)由牛顿第二定律有：F＝ma
代入数据解得：a＝8 m/s2
(2)由匀变速直线运动公式：x＝v0t＋at2/2
注意加速度方向与速度方向相反，
代入数据得x＝48 m，
(3)由计算得刹车后的加速度知汽车经过
t＝Δv/a＝4 s即停下．
所以6 s内位移与4 s内位移相等即由公式：
x＝v0t＋at2/2，以t＝4 s代入得：x＝64 m.
【答案】　(1)8 m/s2　(2)48 m　(3)64 m
【方法总结】　已知受力情况求运动情况，应从研究对象的受力入手，求得它运动的加速度，然后再利用运动学公式去求相关的运动物理量．
变式训练1　如图3－5－2所示，水平地面上放置一个质量为m＝10 kg的物体，在与水平方向成θ＝37°角的斜向右上方的拉力F＝100 N的作用下沿水平地面从静止开始向右运动，物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5.求：5 s末物体的速度大小和5 s内物体的位移．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2)
图3－5－2
答案：30 m/s　75 m
例2
质量为0.2 kg的物体从36 m高处由静止下落，落地时速度为24 m/s，则物体在下落过程中所受的平均阻力是多少？(g取10 m/s2)
由运动情况确定受力情况
图3－5－3
F合＝ma＝0.2×8 N＝1.6 N
而F合＝mg－F阻
则物体在下落过程中所受的平均阻力
F阻＝mg－F合＝0.2×10 N－1.6 N＝0.4 N.
【答案】　0.4 N
【方法总结】　解决动力学问题时，受力分析是关键，对物体运动情况的分析同样重要，特别是对运动过程较复杂的问题．分析时，一定要弄清楚整个过程中物体的加速度是否相同，若不同，必须分段处理，加速度改变时的速度是前后过程联系的桥梁．分析受力时，要注意前后过程中哪些力发生了变化，哪些力没发生变化．
变式训练2　在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动.10 s后拉力大小减小为F/3，并保持恒定．该物体的速度—时间图像如图3－5－4所示．求：
(1)物体所受到的水平拉力F的大小；
(2)该物体与地面间的动摩擦因数．(取g＝10 m/s2)
图3－5－4
答案：(1)9 N　(2)0.125
例3
临界法分析动力学问题
图3－5－5
【思路点拨】　小球和斜面一起向右加速运动，球相对斜面有两种情况，一种是压在斜面上，一种是离开斜面．两种情况有个临界点，弹力N＝0，此时的加速度称为临界加速度a0.本题关键是比较实际加速度与临界加速度，判断小球的相对状态，再受力分析求解．
【自主解答】　先求出临界状态时的加速度，这时N＝0，受力如图3－5－6甲所示，故
图3－5－6
【答案】　见自主解答
【方法总结】　临界状态是物理问题中常遇到的一种情况，研究时，首先要抓住临界条件，然后从受力分析入手，列出相关方程进行求解．分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件，应用规律列出极端情况下的方程，从而挖掘出临界条件．
变式训练3　如图3－5－7所示，水平木板上有高为h的台阶，圆柱体半径为5h，现给木板以水平向右的加速度a，当a为多大时，圆柱恰好对水平木板无压力？(一切摩擦不计)
图3－5－7
解析：以圆柱体为研究对象，其只受重力和尖角作用力．
如图所示，由几何关系可知
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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