高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用示范课ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用示范课ppt课件，共55页。PPT课件主要包含了目标体系构建，素养目标，课前预习反馈，知识点1，受力情况，加速度，运动情况，知识点2，知识点3，受力分析等内容，欢迎下载使用。

5．牛顿运动定律的应用
【课程标准】1．理解牛顿运动定律。2．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。
　　　从受力情况确定运动情况1．牛顿第二定律确定了________和______的关系，使我们能够把物体的运动情况和____________联系起来。2．如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的__________，再通过运动学的规律就可以确定物体的____________。
　　　从运动情况确定受力情况若已经知道物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的__________，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的________，这是力学所要解决的又一方面的问题。
　　　动力学的两类基本问题动力学有两类问题：一是已知物体的受力情况分析________情况；二是已知运动情况分析________情况，程序如下图所示。
『判一判』(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。(　　)(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)加速度是联系运动和力的桥梁。(　　)(4)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。(　　)(5)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的。(　　)
『选一选』静止在光滑水平地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，则F的大小为(　　)A．2 N　　　　　B．1 NC．4 ND．8 N
『想一想』2月10日，北京2022年冬奥会花样滑冰男子单人滑自由滑比赛在首都体育馆举行。中国选手金博洋拿到179.45分，创造了个人本赛季最高分。假设滑冰运动员的总质量为55 kg，滑冰运动员左右脚交替蹬冰滑行，左右脚向后蹬冰的力都是110 N，每次蹬冰时间1 s，左右脚交替时，中间有0.5 s 的时间不蹬冰，
忽略运动员滑行中受到的阻力，设运动员由静止开始直线滑行，你能根据上述条件求出15 s末运动员的速度吗？答案：20 m/s
玩滑梯是小孩非常喜欢的活动，如果滑梯的倾角为θ，一个小孩从静止开始下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ，滑梯长度为L，怎样求小孩滑到底端的速度和需要的时间？
由物体的受力情况确定运动情况
1．问题界定：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和位移。2．解题思路
3．解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析， 并画出物体的受力分析图。(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。(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，选择运动学公式，求出所需的物理量——任意时刻的速度，任意时间内的位移，以及运动轨迹等。
　　　　　滑沙是国内新兴的一种旅游项目，如图甲所示，游客坐在滑沙板上，随板一起下滑，若将该过程处理成如图乙所示模型，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。若某人和滑板的总质量m＝60.0 kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道的动摩擦因数均为μ＝0.50，斜坡AB的长度l＝36 m。斜坡的倾角θ＝37°(sin 37 °＝0.6，cs 37 °＝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10 m/s2。
(1)人从斜坡顶端滑到底端的时间为多少？(2)人滑到水平面上后还能滑行多远？
(2)设人滑到水平面时的速度为v，则有v＝at解得v＝12 m/s在水平面上滑行时，设加速度为a′，根据牛顿第二定律，有μmg＝ma′解得a′＝5 m/s2设还能滑行的距离为x，则v2＝2a′x解得x＝14.4 m。答案：(1)6 s　(2)14.4 m
思维升华：从受力确定运动情况的分析流程
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游戏，小明与冰车的总质量是40 kg，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40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动10 s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)。(g取10 N/kg)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)5 m/s　(2)50 m
解析：(1)以冰车及小明为研究对象，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1①vm＝a1t②由①②式得vm＝5 m/s。
2022年2月20日，北京冬奥会高山滑雪项目完赛，中国选手屡创历史最好成绩。如图为张洋铭在比赛中。如果：
由物体的运动情况确定受力情况
(1)知道在下滑过程中的运动时间。(2)知道在下滑过程中的运动位移。试结合上述情况讨论：由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的？
3．解题步骤(1)根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度。(2)根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力。(3)结合受力分析，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量。
　　　　　战士拉车胎进行100 m赛跑训练体能。车胎的质量m＝8.5 kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ＝37°，车胎与地面间的滑动摩擦系数μ＝0.7。某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20 m达到最大速度(这一过程可看作匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15 s。
取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：
(1)战士加速所用的时间t1和达到的最大速度v；(2)战士匀加速运动阶段对车胎的拉力F。思路引导：由运动学方程算出加速时间和最大速度，并计算出匀加速的加速度；对轮胎受力分析，采用正交分解法把绳子对轮胎的拉力沿水平方向和竖直方向分解，并分别列牛顿第二定律方程和平衡方程求解。
在x方向有：Fcs 37°－Ff＝ma在y方向有：FN＋Fsin 30°－mg＝0且：Ff＝μFN代入数据联立解得：F≈59.92 N，沿绳与水平方向成37°。答案：(1)5 s　8 m/s；(2)59.92 N，方向沿绳，与水平方向成37°。
2．一个质量为5.0 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。g取10 m/s2，求：(1)物体下落的加速度的大小；(2)物体3 s末的速度大小；(3)下落过程中物体所受阻力的大小。答案：(1)8 m/s2　(2)24 m/s　(3)10 N
临界极值问题的分析方法　　　　如图所示，一细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。试求当滑块以a＝2g的加速度向左运动时线的拉力F(方向可用正弦或余弦表示)。
解析：本题中当滑块向左运动的加速度较小时，滑块对小球存在支持力；当滑块向左运动的加速度较大时，小球将脱离滑块斜面而“飘”起来。因此，本题存在一个临界条件：当滑块向左运动的加速度为某一临界值时，斜面对小球的支持力恰好为零(小球将要离开斜面而“飘”起来)。此时小球受两个力：重力mg，绳的拉力F，如图所示。
核心素养　科学思维1．临界状态：当物体从某种特性变化到另一种特性时，发生质的飞跃的转折状态，通常叫作临界状态。出现“临界状态”时，既可以理解成“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”的物理状态。2．解决临界极值问题的方法(1)极限法：在题目中若出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，则一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，分析出临界条件，以达到尽快求解的目的。
(2)假设法：在有些物理过程中，没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题时，一般用假设法。(3)数学方法：将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式求解得出临界条件。
2．如图，一物体沿光滑斜面由静止开始从顶端下滑到底端，若用h、x、v、a分别表示物体下降的高度、位移、速度和加速度，t表示所用的时间，重力加速度为g，则下列图像中正确的是(　　)
4．(2022·山西晋中高一期末)篮球比赛是奥运会竞赛项目之一，并且受到很多中学生的喜爱。为了研究篮球在下落过程中的运动情况，某位同学将一质量m＝0.5 kg的篮球从h1＝2 m的高度处自由释放，篮球在运动过程中所受空气阻力的大小可以认为保持Ff＝1 N 不变，重力加速度g取10 m/s2。(1)求篮球落地前瞬间的速度大小v1；(2)篮球落地反弹后瞬间的速度大小为落地前瞬间速度大小的四分之三，求篮球反弹后上升的最大高度h2。