2015-2016学年高一物理教科版必修1课件：第三章 第5讲 牛顿运动定律的应用 .ppt

1、第三章牛顿运动定律第5讲 牛顿运动定律的应用目标定位1.明确动力学的两类基本问题.2.掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法.1 预习导学梳理识记点拨2 课堂讲义理解深化探究3 对点练习巩固应用反馈预习导学梳理识记点拨一、用牛顿运动定律解决几类基本问题1.已知物体的受力和运动情况可求得物体的质量.5第5讲 牛顿运动定律的应用2.根据物体的受力和初始运动情况，由牛顿运动定律可以确切地知道物体以后的运动.6第5讲 牛顿运动定律的应用3.根据物体的运动情况，由牛顿运动定律可推知物体的受力情况.7第5讲 牛顿运动定律的应用二、解决动力学问题的关键对物体进行正确的分析和运动情况分析，并抓住受力情况和运

2、动情况之间联系的桥梁.受力加速度课堂讲义理解深化探究一、从受力确定运动情况1.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)根据力的合成与分解，求合力(包括大小和方向).(3)根据牛顿第二定律列方程，求加速度.(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等.9第5讲 牛顿运动定律的应用求x、v0、v、t.10第5讲 牛顿运动定律的应用例1 一个静止在水平面上的物体，质量为2 kg，受水平拉力F6 N的作用从静止开始运动，已知物体与平面间的动摩擦因数0.2，求物体2 s末的速度及2 s内的位移.(g取10 m/s2)解

3、析物体竖直方向受到的重力与支持力平衡，合力为零，水平方向受到拉力F和滑动摩擦力，则根据牛顿第二定律得Ffma，11第5讲 牛顿运动定律的应用又fmg，联立解得，a1 m/s2.所以物体2 s末的速度为 vat12 m/s2 m/s答案 2 m/s2 m12第5讲 牛顿运动定律的应用针对训练1如图1所示，质量m2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F8 N、与水平方向成37角斜向右上的拉力，已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.求：图113第5讲 牛顿运动定律的应用(1)画出物体的受力分析图，并求出

4、物体的加速度；解析 对物体受力分析如图所示：由牛顿第二定律得：Fcos fmaFsin NmgfN联立代入数据解得：a1.3 m/s2，方向水平向右答案 见解析图 1.3 m/s2，方向水平向右14第5讲 牛顿运动定律的应用(2)物体在拉力作用下5 s末的速度大小；解析 vat1.35 m/s6.5 m/s答案 6.5 m/s15第5讲 牛顿运动定律的应用(3)物体在拉力作用下5 s内通过的位移大小.答案 16.25 m16第5讲 牛顿运动定律的应用二、从运动情况确定受力1.解题步骤(1)确定研究对象；对研究对象进行受力分析，画出力的示意图.(2)选取合适的运动学公式，求加速度a.(3)根据牛

5、顿第二定律列方程，求合力F.(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求所需的力.17第5讲 牛顿运动定律的应用18第5讲 牛顿运动定律的应用例2 民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上.若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m.要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(g取10 m/s2)，则：19第5讲 牛顿运动定律的应用(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？解析 由题意可知，h4.0 m，L5.0

6、m，t2.0 s.代入数据得a2.5 m/s2.答案 2.5 m/s220第5讲 牛顿运动定律的应用(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？解析在乘客下滑过程中，对乘客受力分析如图所示，沿x轴方向有mgsin fma，沿y轴方向有Nmgcos 0，又fN，联立以上三个方程解得答案 0.9221第5讲 牛顿运动定律的应用针对训练2我国侵权责任法第87条“高空坠物连坐”条款规定：建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害，难以确定具体侵权人的，除能够证明自己不是侵权人外，由可能加害的建筑物使用人给予补偿.近日，绵阳一小伙就借助该条款赢得了应有的赔偿.如图2所示，假设质量为5.0

7、kg的物体，从离地面36 m高处，由静止开始加速下落，下落过程中阻力恒定，经3 s落地.试求：图222第5讲 牛顿运动定律的应用(1)物体下落的加速度的大小；解析 物体下落过程中做初速度为零的匀加速运动，答案 8 m/s223第5讲 牛顿运动定律的应用(2)下落过程中物体所受阻力的大小.(g取10 m/s2)解析 根据牛顿第二定律可得mgfma，故fmgma10 N.答案 10 N24第5讲 牛顿运动定律的应用三、多过程问题分析1.当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程.联系点：前一过程的末速度是后一

8、过程的初速度，另外还有位移关系等.25第5讲 牛顿运动定律的应用2.注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度.26第5讲 牛顿运动定律的应用例3 如图3所示，在倾角37足够长的斜面底端有一质量m1 kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数0.5.现用大小为F22.5 N、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间t00.8 s撤去拉力F，已知sin 370.6，cos 370.8，取g10 m/s2，求：图327第5讲 牛顿运动定律的应用(1)t00.8 s时物体速度v的大小；解析在拉力F作用下物体沿斜面向上做匀加速运动，作出物体

9、受力分析如图所示.根据受力情况和牛顿运动定律有：Fmgsin fmafNmgcos vat0联立以上三式并代入数据得：v10 m/s.答案 10 m/s28第5讲 牛顿运动定律的应用(2)撤去拉力F以后物体在斜面上运动的时间t.解析撤去拉力F后物体先向上做匀减速运动至速度为0后再向下做匀加速运动至斜面底端.设向上运动时间为t1，向下运动时间为t2，拉力作用下物体发生的位移为x0，由牛顿运动定律有：向上运动时：mgsin mgcos ma129第5讲 牛顿运动定律的应用0va1t1联立上述式并代入数据得：t4 s.答案 4 s30第5讲 牛顿运动定律的应用针对训练3质量为m2 kg的物体静止在水

10、平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数0.5，现在对物体施加如图4所示的力F，F10 N，37(sin 370.6)，经t110 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止，(g取10 m/s2)则：图431第5讲 牛顿运动定律的应用(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态；解析当力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F时物体的速度达到最大值，撤去F后物体做匀减速直线运动.答案见解析32第5讲 牛顿运动定律的应用(2)物体运动过程中最大速度是多少？解析 撤去F前对物体受力分析如图甲，有：Fsin N1mgFcos fma1fN1va1t1，联立各式并代入数据解得x125 m，v5 m/s.答案

11、5 m/s33第5讲 牛顿运动定律的应用(3)物体运动的总位移是多少？解析 撤去F后对物体受力分析如图乙，有：fmgma22a2x2v2联立各式并代入数据得x22.5 m物体运动的总位移：xx1x2得x27.5 m.答案 27.5 m对点练习巩固应用反馈1 2 3 4从受力确定运动情况1.一个滑雪运动员从静止开始沿足够长的山坡滑下，山坡的倾角30，如图5所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数是0.04，求5 s内滑下来的路程和5 s末的速度大小.(g10 m/s2，小数点后保留1位有效数字)图535第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4解析以滑雪运动员为研究对象，受力情况如图所示.研究对象的运动状

12、态为：垂直于山坡方向，处于平衡；平行于山坡方向，做匀加速直线运动.36第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4将重力mg分解为垂直于山坡方向和平行于山坡方向，据牛顿第二定律列方程：Nmgcos 0mgsin fma又fN联立可得：ag(sin cos).37第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4vat23.3 m/s.答案 58.2 m23.3 m/s38第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4从运动情况确定受力2.“歼十”战机装备我军后，在各项军事演习中表现优异，引起了世界的广泛关注.如图6所示，一架质量m5.0103 kg的“歼十”战机，从静止开始在机场的跑道上滑行，经过距离x5.010

13、2 m，达到起飞速度v60 m/s.在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍.求飞机滑行时受到的牵引力多大？(g取10 m/s2)图639第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4解析滑行过程，飞机受重力G，支持力N，牵引力F，阻力f四个力作用，在水平方向上，由牛顿第二定律得：Ffmaf0.02mg飞机匀加速滑行v202ax 联立式并代入数据解得F1.9104 N.答案 1.9104 N40第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4多过程问题分析3.静止在水平面上的物体的质量为2 kg，在水平恒力F推动下开始运动，4 s末它的速度达到4 m/s，此时将力F撤去，又经6 s物体停下来，若

14、物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小.41第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4物体在水平方向受恒力F和摩擦力f，由牛顿第二定律得：Ffma1后6 s内物体做匀减速直线运动，42第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4且由牛顿第二定律知：f ma2联立得：43第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 44.物体以12 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8).求：(1)物体沿斜面上滑的最大位移；44第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4解析 物体上滑时受力分析如图甲所示，垂直斜面方向：N

15、mgcos 37平行斜面方向：fmgsin 37ma1又fN45第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4联立上述解得物体上滑时的加速度大小：a1gsin 37gcos 378 m/s2物体沿斜面上滑时做匀减速直线运动，速度为0时在斜面上有最大的位移答案 9 m46第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小.解析 物体下滑时受力分析如图乙所示，垂直斜面方向：Nmgcos 37平行斜面方向：mgsin 37fma2又fN由以上各式解得物体下滑时的加速度大小：47第5讲 牛顿运动定律的应用1 2 3 4a2gsin 37gcos 374 m/s2由v22a2x解得物体再滑到斜面底端时的速度大小：