2022-2023学年新教材高中物理 第四章 运动和力的关系 5.docx

1、5.牛顿运动定律的应用新课程标准理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象，解决有关问题核心素养目标科学思维真实情境下，应用牛顿运动定律解决综合问题科学探究利用生产生活中的实际问题，探究、论证运动和力的关系科学态度与责任感受物理和生活、科学、技术的联系，培养探索自然的内在动力必备知识自主学习突出基础性素养夯基一、力和运动的关系牛顿第二定律确定了物体_和力的关系；加速度的大小与物体_的大小成正比，与物体的_成反比；加速度的方向与物体_的方向相同二、从受力确定运动情况如果已知物体的受力情况，可以由_求出物体的加速度，再通过_的规律确定物体的运动情况【情境思考】玩滑梯是小孩非常喜欢的

2、活动，如果滑梯的倾角为，一个小孩从静止开始下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因数为，滑梯长度为L，怎样求小孩滑到底端的速度和需要的时间？答：三、从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况，根据_规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据_求出力【情境思考】如图为战士正在进行拉轮胎体能训练思考：如果战士以很大的速度匀速运动，轮胎有可能离开地面吗？答：关键能力合作探究突出综合性素养形成探究点一从受力确定运动情况归纳总结1.问题概述已知物体受力情况确定运动情况，指的是在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、位移和时间2解题思路3解题步骤(1)选定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受

3、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等典例示范例1 滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一如图所示为小明妈妈正与小明在冰上做游戏，小明与冰车的总质量是40kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05.在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加了40N的水平推力，使冰车从静止开始运动10s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行(假设运动过程中冰车始终沿直线运动

4、，小明始终没有施加力的作用)求：(1)冰车的最大速率(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小教你解决问题第三步：物理模型转化数学模型迁移拓展1请根据【例1】中的情境，试求冰车一共滑行了多长时间？迁移拓展2请根据【例1】中的情境，假设小明妈妈对冰车施加了40N的水平推力，使冰车从静止开始运动5s后，停止施加力的作用，则冰车自由滑行的时间是多少？针对训练1如图所示，在海滨游乐场里有一种滑沙运动某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后，沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来如果人和滑板的总质量m60kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为0.5，斜坡的倾角37(si

5、n370.6，cos370.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10m/s2.求：(1)人(含滑板)从斜坡上滑下的加速度为多大；(2)若由于场地的限制，水平滑道的最大距离BC为L20.0m，则人(含滑板)从斜坡上滑下的距离应不超过多少探究点二从运动情况确定受力导学探究房屋屋顶的设计要考虑很多因素，其中很重要的一点是要考虑排水问题，如果某地降雨量较大，为了使雨滴能尽快地淌离房顶，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动(1)那么该如何设计屋顶的坡度？(2)某同学设计了以下几种坡度的屋顶(房屋的宽度一定)，试分析哪一种排水效果最好？答：归纳总结1.问

6、题概述已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况(如物体的运动性质、时间、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3解题步骤(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示范例2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4s内通过8m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2s停止，已知汽车的质量m2103kg，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

7、的速度大小；(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；(3)汽车牵引力的大小教你解决问题第一步：第一遍读题确定,研究对象汽车第二步：第二遍读题建构,物理模型过程1：汽车在牵引力作用下做匀加速直线运动过程2：关闭发动机后汽车做匀减速直线运动第三步：物理模型转化数学模型针对训练2冰壶是冬奥会的正式比赛项目，冰壶在冰面上运动时，运动员可以通过刷冰减小冰壶与冰面之间的动摩擦因数，从而控制冰壶的滑行距离如图，在2022年北京冬奥会上，已知从冰壶的投掷点到“大本营”中心的距离为40m，“大本营”的直径为3.66m在某次比赛中，质量为19kg的冰壶被推出后，做初速度为4m/s的匀减速直线运动，在它停下的最后1s

8、内位移为0.1m(g10m/s2，冰壶可看成质点)求：(1)冰壶与冰面之间的摩擦力；(2)30s内冰壶的位移大小5牛顿运动定律的应用必备知识自主学习一、加速度所受合力质量所受的合力二、牛顿第二定律运动学情境思考：提示：首先分析小孩的受力，利用牛顿第二定律求出其下滑的加速度，然后根据公式v22ax和x12at2即可求得小孩滑到底端的速度和需要的时间三、运动学牛顿第二定律情境思考：提示：轮胎不可能离开地面关键能力合作探究探究点一【例1】【解析】(1)以冰车及小明为研究对象，由牛顿第二定律得Fmgma1vma1t由得vm5 m/s.(2)冰车匀加速运动过程中有x112a1t2冰车自由滑行时有mgma

9、2vm22a2x2又xx1x2由得x50 m.【答案】(1)5 m/s(2)50 m迁移拓展1解析：撤去推力后，冰车在摩擦力作用下做匀减速直线运动，最终速度为0由运动学公式：0vma2t解得t10 s，所以t总tt20 s.答案：20 s迁移拓展2解析：由运动学公式得vma1t1解得vm2.5 m/s停止施加力，冰车做匀减速直线运动由牛顿第二定律得mgma2又0vma2t，解得t5 s.答案：5 s针对训练1解析：(1)人(含滑板)在斜坡上受力如图甲所示，建立如图所示的坐标系，设人(含滑板)在斜坡上滑下的加速度为a1，由牛顿第二定律得mg sin Ff1ma1，FN1mgcos0，由摩擦力计算

10、公式得Ff1FN1，联立解得a12 m/s2.(2)人(含滑板)在水平滑道上受力如图乙所示，由牛顿第二定律得Ff2ma2，FN2mg0由摩擦力计算公式得Ff2FN2，联立解得人(含滑板)在水平滑道上运动的加速度大小为a25 m/s2设人(含滑板)从斜坡上滑下的距离为LAB，对AB段和BC段分别由匀变速直线运动的公式得vB202a1LAB，0vB22a2L联立解得LAB50 m.答案：(1)2 m/s2(2)50 m探究点二提示：(1)雨滴在屋顶上做匀加速直线运动，要求雨滴尽快淌离房顶，也就是运动时间最短，根据运动学公式可表示出雨滴的加速度，再利用牛顿第二定律表示出加速度，进而可确定屋顶的坡度(

11、2)设屋檐的底角为，底边长为2L，雨滴做初速度为零的匀加速直线运动，位移大小x12at2，而xLcos，根据牛顿第二定律得加速度ag sin ，联立以上各式得t4Lgsin2.当45时，sin 21为最大值，时间t最短，所以坡度为45的屋顶排水效果最好【例2】【解析】(1)汽车开始做匀加速直线运动，则x0v0+02t1解得v02x0t14 m/s.(2)汽车滑行减速过程中加速度a20v0t22 m/s2，由牛顿第二定律得Ffma2，解得Ff4103 N.(3)开始加速过程中加速度为a1，则x012a1t12由牛顿第二定律得FFfma1，解得FFfma16103 N.【答案】(1)4 m/s(2)4103 N(3)6103 N针对训练2解析：(1)根据x12at2可得a2xt220.112 m/s20.2 m/s2可得fma190.2 N3.8 N(2)由于tv0a40.2 s20 s即冰壶在20 s内已停止运动则30 s内的位移为x总v02t4220 m40 m答案：(1)3.8 N(2)40 m