《牛顿运动定律的应用》课件

5.牛顿运动定律的应用必备知识•自主学习关键能力•合作探究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．课前篇自主预习[必备知识]一、从受力确定运动情况如果已知物体的受力情况,可以根据牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过运动学的规律确定物体的运动情况。二、从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况,根据运动学规律求出物体的加速度,结合受力分析再根据牛顿第二定律求出力。说明:牛顿第二定律确定了运动和力的关系,使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。[自我检测]1.正误辨析(1)物体所受合力方向就是加速度方向,也就是其运动方向。(

)解析

物体所受合力方向就是加速度方向,但加速度的方向不一定与运动方向相同。答案

×(2)同一个物体,其所受合力越大,速度越大。(

)解析

物体的运动快慢由其速度大小决定,与物体所受的合力大小无关。答案

×(3)加速度是联系运动和力的桥梁。(

)解析

加速度是描述运动的物理量,同时力是产生加速度的原因,故加速度是联系力和运动的桥梁。答案

√(4)同一物体所受的合力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小。(

)解析

同一物体所受的合力减小,加速度一定减小,若加速度与速度同向,速度增大,若加速度与速度反向,速度减小。答案

√(5)物体初速度的方向与合力的方向相同,物体做加速运动;物体初速度的方向与合力的方向相反,物体做减速运动。(

)解析

物体初速度的方向与合力的方向相同,则加速度与速度同向,物体做加速运动;物体初速度的方向与合力的方向相反,则加速度与速度反向,物体做减速运动。答案

√(6)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。(

)解析

运动状态的改变情况是由加速度决定的,加速度是由受力决定的。答案

√2.太空中测量质量的原理是依据牛顿运动定律,航天员在轻质支架上被另一航天员拉离平衡位置,松手后,该航天员在大小为120N的恒定合力作用下,经0.5s复位,测得复位时瞬间速度为1m/s,则被测航天员的质量为(

)A.65kg B.60kgC.70kg D.75kg解析

把航天员由静止到复位的过程看作匀加速直线运动,其加速度为答案

B关键能力•合作探究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，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．【答案】

(1)5m/s

(2)50m

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？答案：20s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.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？答案：5s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.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m＝60kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ＝0.5，斜坡的倾角θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，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L＝20.0m，则人(含滑板)从斜坡上滑下的距离应不超过多少．答案：(1)2m/s2

(2)50m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mgsinθ－Ff1＝ma1，FN1－mgcosθ＝0，由摩擦力计算公式得Ff1＝μFN1，联立解得a1＝2m/s2.

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？

归纳总结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．【答案】

(1)4m/s

(2)4×103N

(3)6×103N

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，