《牛顿运动定律的应用》运动和力的关系PPT

《牛顿运动定律的应用》运动和力的关系PPT

第一部分内容：课标要求

1.学会解决从受力确定运动情况的问题。

2.学会解决从运动情况确定受力的问题。

3.掌握解决动力学的两类基本问题的综合思路。

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牛顿运动定律的应用PPT，第二部分内容：自学新教材

一、牛顿第二定律的作用

1．填一填

确定了运动和______的关系，把物体的运动情况与______情况联系起来。

2．选一选

质量为m的物体，放在粗糙的水平地面上，受到一个水平方向的恒力F的作用而运动，在运动中，物体加速度a的大小(　　)

A．和物体的运动速度有关

B．和物体跟地面间的动摩擦因数无关

C．和物体运动的时间无关

D．和恒力F成正比

二、动力学的两类基本问题

1．填一填

(1)从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由__________求出物体的______，再通过______的规律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______规律求出物体的______，结合受力分析，再根据____________求出力。

2．判一判

(1)根据所受合外力的方向可以确定物体加速度的方向。 (    )

(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)只要知道物体受力情况就能确定物体的运动性质。(    )

3．选一选

(1)物体放在光滑水平面上，在水平恒力F作用下由静止开始运动，经时间t通过的位移是x。如果水平恒力变为2F，物体仍由静止开始运动，经时间2t通过的位移是 (　　)

A．x　　　B．2x

C．4xD．8x

(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所引起的伤害，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，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦，刹车过程可看成匀减速直线运动) (　　)

A．450 N B．400 N

C．350 ND．300 N

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牛顿运动定律的应用PPT，第三部分内容：提升新知能

突破点一   根据物体的受力情况确定运动情况

解答该类问题的一般步骤：

(1)选定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。

(2)根据平行四边形定则，应用合成法或正交分解法，求出物体所受的合外力。

(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(即初速度v0)，分析运动情况并画出运动草图，选择合适的运动学公式，求出待求的运动学量——任意时刻的速度v、一段运动时间t以及对应的位移x等。

[特别提醒]

受力分析和运动情况分析是解决该类问题的两个关键。　　　

[典例1]如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8 m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面。人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下。人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间。

(2)人在经过C点后滑行的距离。

[规律方法]

根据物体的受力情况确定运动情况的思维流程

[对点练清]

1.如图所示，质量m＝15 kg的木箱静止在水平地面上，木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.2。现用F＝60 N的水平恒力向右拉动木箱(g取10 m/s2)。求：

(1) 3 s时木箱的速度大小。

(2)木箱在2 s内的位移大小。

2.质量为m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5。现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37°，且sin 37°＝0.6。经t＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体静止，g取10 m/s2。求：

(1)物体运动过程中的最大速度。

(2)物体运动的总位移。

突破点二   根据物体的运动情况确定受力情况

[学透用活]

解答该类问题的一般步骤

(1)选定研究对象，对研究对象进行运动情况分析和受力分析，并画出运动草图及受力示意图。

(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)根据力的合成法或正交分解法，由合外力求出待求力或与力有关的量。

[典例2]民航客机都有紧急出口，发生意外情况时打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上。如图所示，某客机紧急出口离地面高度AB＝3.0 m，斜面气囊长度AC＝5.0 m，要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过2 s，g取10 m/s2，求：

(1)乘客在气囊上滑下的加速度大小。

(2)乘客和气囊间的最大动摩擦因数。(忽略空气阻力)

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牛顿运动定律的应用PPT，第四部分内容：训练新素养

一、典题好题发掘，练典题做一当十

[选自鲁科版教材P118例题]

某高速列车(如图)起动后的初始阶段，可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车组的牵引力为3.04×105 N，列车所受阻力为7.9×104 N，列车质量为4.5×105 kg，则列车从起动至速度达到60 km/h需要多长时间？

[分析]已知牵引力F、阻力f和列车质量m，由牛顿第二定律可求出列车运动的加速度a。列车做匀加速直线运动，已知起动时的初速度为0和末速度vt的大小，结合求出的加速度a，由匀变速直线运动的速度公式可求出所需要的时间。

[讨论]一般高速列车起动时的加速度比轿车起动时的加速度小，加速到相同速度(在汽车能达到的速度范围内)需要的时间更长。查阅资料，了解高速列车的加速情况，判断本题的计算结果是否在合理范围内。

[策略提炼]

运动与力的问题一般有两大类型：第一，已知物体受力，由此确定其运动情况；第二，已知物体运动情况，由此确定其所受外力。

用牛顿第二定律解决动力学问题时，通常需明确研究对象，分析其受力及运动情况，再运用牛顿第二定律和运动学公式列出方程求解。其中加速度通常是联系力和运动情况的桥梁。　　

二、典题好题发掘，练典题做一当十

[选自鲁科版教材P122例题]

气球上系一重物，自地面上升。当上升到离地面9 m时，速度为4 m/s，此时绳子突然断开。不计空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。

(1)重物从离开气球至上升到最高点，经历的时间和上升的高度各为多少？

(2)重物离开气球后经多长时间才能落地？落地时的速度是多大？

[分析]　绳子突然断开时，重物与气球具有相同的速度。由于惯性，重物将继续向上运动。重物在空中运动只受到重力作用，根据牛顿第二定律可知，重物加速度大小为g，方向始终竖直向下。因此，绳子断开后重物先竖直向上做匀减速直线运动，上升一段距离到达最高点时速度为0，然后向下做自由落体运动直到落地，如图所示。

可将运动分为上升和下降两个阶段，根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解。

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