《牛顿运动定律的应用》课件

5．牛顿运动定律的应用导学·掌握必备知识共研·突破关键能力精炼·落实学科素养核心素养定位科学思维(1)熟练掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的思路和方法．(2)理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁．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．导学·掌握必备知识一、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．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．加速度所受合力质量所受合力牛顿第二定律运动学运动学牛顿第二定律【情境思考】如图所示为滑雪运动员从山坡向下滑雪时的照片．请对以下结论作出判断：(1)滑雪运动员从山坡上滑下时，其运动状态与受力情况无关．(

)(2)根据滑雪运动员的加速度方向，可以判断滑雪运动员受到的每个力的方向．(

)(3)滑雪运动员的运动情况是由其受力情况决定的．(

)(4)已知滑雪运动员的加速度及质量，可以确定滑雪运动员所受的合外力．(

)××√√

分析两类动力学基本问题涉及的物理规律(1)牛顿第二定律：F合＝ma(2)牛顿第三定律：F＝－F′(3)运动学公式

弄清两个关系(1)方向关系：要区分速度方向与加速度方向，两个方向可能相同，也可能不同；(2)合力与分力的关系：由牛顿第二定律所求的力是合力，若求某个分力的大小时，需利用平行四边形定则解答．共研·突破关键能力目标一从受力确定运动情况【导思】将质量为m的冰壶沿冰面以速度v0投出，如何求解它能滑行的距离？(1)如图所示，以一定速度v0将冰壶沿冰面投出，冰壶滑行时受什么力？(2)冰壶滑行时速度不断变小，如何求解它的加速度？(3)如何求冰壶滑行的距离？

【归纳】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．解决问题的流程

【典例】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，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

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？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：0＝vm－a2t′解得t′＝10s，所以t总＝t＋t′＝20s.答案：20s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？解析：由运动学公式得v′m＝a1t1解得v′m＝2.5m/s停止施加力，冰车做匀减速直线运动由牛顿第二定律得μmg＝ma2又0＝v′m－a2t″，解得t″＝5s.答案：5s目标二从运动情况确定受力【导思】2022年2月7日，在北京冬奥会单板滑雪比赛项目中，苏翊鸣夺得男子坡面障碍技巧赛的银牌．其在练习滑雪时的照片如图所示．(1)若已知滑雪运动员以初速度v0在t时间内沿倾斜的直线滑道匀加速下滑的距离为x，那么如何求解运动员的加速度？(2)已知运动员的质量为m，怎样求运动员受到的合力？(3)已知山坡的倾角为θ，如何求解运动员受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)?

【归纳】1．问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．解决问题的流程

【典例】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，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m＝2×103kg，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．

教你解决问题

例3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内位移为0.1m．(g＝10m/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．

【典例】例4为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是(

)答案：C

例5如图所示，一物体分别从高度相同、倾角不同的三个光滑斜面顶端由静止开始下滑．下列说法正确的是(

)A．滑到底端时的速度相同B．滑到底端所用的时间相同C．在倾角为30°的斜面上滑行的时间最短D．在倾角为60°的斜面上滑行的时间最短答案：D

精炼·落实学科素养B当堂训练2.一个静止在水平面上的物体，质量为2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动。物体与地面间的动摩擦因数为0.21。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移？当堂训练①确定研究对象，受力分析求合力得：

F合=F1－F2=（6.4－4.2）N=2.2N②由牛顿第二定律求解物体加速度根据牛顿第二定律：F合=ma，得：a=F合/m=2.2/2m/s2=1.1m/s2③根据运动学公式求解速度与位移由：vt=at，得：vt=1.1×4m/s=4.4m/s由：

得：3.一位滑雪者如果以v0＝20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从冲坡开始计时，至3.8s末，雪橇速度变为零．如果雪橇与人的质量为m＝80kg，求雪橇受到的阻力是多少．(g取10m/s2)

解析如图建立坐标系，以v0方向为x轴的正方向，并将重力进行分解．则有：G1＝Gsin30°G2＝Gcos30°在x方向上，F3为物体受到的阻力大小；在y方向上，

因为物体的运动状态没有变化，

所以重力的一个分力G2等于斜坡的支持力FN，即G2＝FN.答案20.8N，方向沿斜面向下当堂训练4.如图所示，在光滑地面上有一水平力F拉动小车和木块一起做匀加速直线运动，小车的质量为M，木块的质量为m.设加速度大小为a，木块与小车之间的动摩擦因数为μ，则在这个过程中木块受到的摩擦力大小是(

)

A．μmg

B．ma

C.F D．F－maC

当堂训练5.滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从刚上坡即开始计时，至3.8s末，滑雪者速度变为0。如果雪橇与人的总质量为m=80kg，求雪橇与山坡之间的摩擦力为多少？g=10m/s2.当堂训练fmgFN如图建立坐标系及滑雪者受力分析联立①②，代入数据，解得：解:根据牛顿第二定律，可得①②滑雪者加速度7.如图甲所示，质量为m＝10kg的小球挂在倾角θ＝37°、质量M＝40kg的光滑斜面的固定铁杆上．当斜面和小球以a1＝0.5g的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多少？当斜面和小球都以a2＝g的加速度向右匀加