人教版 (2019)5 牛顿运动定律的应用示范课课件ppt

这是一份人教版 (2019)5 牛顿运动定律的应用示范课课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了答案C，牛顿第二定律，加速度，运动学，答案B等内容，欢迎下载使用。

一、牛顿第二定律的作用1．填一填牛顿第二定律确定了运动和 的关系，把物体的运动情况与 情况联系起来。2．选一选质量为m的物体，放在粗糙的水平地面上，受到一个水平方向的恒力F的作用而运动，在运动中，物体加速度a的大小 (　　)A．和物体的运动速度有关B．和物体与地面间的动摩擦因数无关C．和物体运动的时间无关D．和恒力F成正比
二、动力学的两类基本问题1．填一填(1)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 ，再通过 的规律确定物体的运动情况。(2)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 ，结合受力分析，再根据 求出力。2．判一判(1)根据所受合外力的方向可以确定物体加速度的方向。( )(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)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。( )(4)只要知道物体受力情况就能确定物体的运动性质。( )
3．选一选(1)物体放在光滑水平面上，在水平恒力F作用下由静止开始运动，经时间t通过的位移是x。如果水平恒力变为2F，物体仍由静止开始运动，经时间2t通过的位移是 (　　)A．x　　　　　　　　B．2xC．4x D．8x答案：D
(2)行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带。假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦，刹车过程可看成匀减速直线运动) (　　)A．450 N B．400 NC．350 N D．300 N答案：C
主题探究(一)　　根据物体的受力情况确定运动情况【重难释解】解答该类问题的一般步骤：(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1　 质量为m＝2 kg的物体静止在水平地面上，物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ＝0.5。现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37°，且sin 37°＝0.6。经t＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体静止，g取10 m/s2。求：(1)物体运动过程中的最大速度。(2)物体运动的总位移。[解析]　(1)撤去力F前，对物体进行受力分析，如图甲所示，则有Fsin θ＋FN＝mg，Fcs θ－Ff＝ma1，又Ff＝μFN，联立以上各式解得a1＝0.5 m/s2，物体在t＝10 s撤去力F时速度最大，v＝a1t＝5 m/s
[答案]　(1)5 m/s　(2)27.5 m
【素养训练】1．如图，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t将(　　)A．逐渐增大　　　　　　B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大答案：D
答案：19.6 s　966.05 m
2． 如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8 m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面。人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下。人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，求：(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间。(2)人在经过C点后滑行的距离。解析： (1)人在斜坡上下滑时，受力分析如图所示。设人沿斜坡下滑的加速度为a，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得mgsin θ－Ff＝ma，Ff＝μFN，垂直于斜坡方向有FN－mgcs θ＝0，
答案：(1)2 s　(2)12.8 m
主题探究(二)　　根据物体的运动情况确定受力情况【重难释解】解答该类问题的一般步骤：(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2　在科技创新活动中，小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示)。在光滑水平面AB上(如图乙所示)，机器人用大小不变的电磁力F推动质量为m＝1 kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F，小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变)，最高能到达C点。
机器人用速度传感器测量小滑块在ABC运动过程的瞬时速度大小并记录如下。求：(1)机器人对小滑块作用力F的大小；(2)斜面的倾角α的大小。[解题指导]　(1)根据表格中的数据求出小滑块在水平面、斜面上的加速度。(2)对小滑块在水平面和斜面上运动过程进行受力分析，由牛顿第二定律求F、α的大小。
[答案]　(1)2 N　(2)30°
分析动力学两类问题的思维程序
【素养训练】1．(2022·北京高考)如图所示，质量为m的物块在倾角为θ的斜面上加速下滑，物块与斜面间的动摩擦因数为μ。下列说法正确的是 (　 )A．斜面对物块的支持力大小为mg sin θB．斜面对物块的摩擦力大小为μmg cs θC．斜面对物块作用力的合力大小为mgD．物块所受的合力大小为mg sin θ
2． M99是我国生产的性能先进、精度高、射程远的半自动狙击步枪。M99 的枪管长度为1.48 m。射击时，在火药的推力下，子弹在枪管中由静止开始匀加速运动；射出枪口时，子弹的速度为800 m/s。已知子弹的质量为50 g，求：(1)子弹在枪管中加速度a的大小；(2)子弹在枪管中受到的合力的大小。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)由于子弹在枪管中做匀加速直线运动，根据速度位移关系式得：v2－v02＝2ax，代入数据解得：a＝2.2×105 m/s2。(2)根据牛顿第二定律得：F＝ma，代入数据解得F＝1.1×104 N。答案：(1)2.2×105 m/s2　(2)1.1×104 N
主题探究(三)　　动力学中的多过程问题【重难释解】解决动力学中的多过程问题的基本思路：(1)要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段。(2)对每一过程都要分别进行受力分析和运动情况分析。(3)明确相邻过程的转折状态，转折状态的有关各量是联系两个过程的纽带。比如：①前一过程的末速度是后一过程的初速度；②两个过程的时间关系、位移关系等。
【素养训练】1． 一质量为m＝1 kg的物体在水平恒力F作用下水平运动，1 s末撤去恒力F，其v-t图像如图所示，则恒力F和物体所受阻力f的大小是(　　)A．F＝8 N　　　　　B．F＝9 NC．f＝2 N D．f＝6 N答案：B
2．研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0＝0.4 s，但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以v0＝72 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止，行驶距离L＝39 m。减速过程中汽车位移x与速度v的关系曲线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度g＝10 m/s2。求：
(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间；(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少；(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。
(2)设志愿者反应时间为t′，反应时间的增加量为Δt，由运动学公式得L＝v0t′＋x，⑤Δt＝t′－t0，⑥联立⑤⑥式，代入数据得Δt＝0.3 s。⑦
一、培养创新意识和创新思维谁“推动”了苹果[选自鲁科版新教材“拓展一步”]生 活中常会出现这样的情景：在匀速行驶的火车上，较光滑桌面上的苹果保持静止，但当火车加速时，桌面上的苹果却动起来了(如图)。牛顿运动定律告诉我们：力是改变物体运动状态的原因。此时苹果在水平方向的合外力为0，为什么苹果获得加速度动起来了呢？这与牛顿运动定律似乎矛盾了。
提示：牛顿运动定律是否成立，还与参考系的选择有关。人们将牛顿运动定律在其中成立的参考系称为惯性参考系，简称惯性系；牛顿运动定律在其中不成立的参考系则称为非惯性系。在研究地面物体的运动时，一般将地面视为惯性系，相对地面做匀速直线运动的其他参考系也可视为惯性系。若选车厢为参考系，当火车匀速行驶时，车厢是惯性系，所以苹果保持静止；当火车加速时，车厢则是非惯性系，此时牛顿运动定律不成立。其实，在非惯性系中，需要引入“惯性力”来修正牛顿运动定律，修正后的牛顿运动定律既适用于惯性系，也适用于非惯性系。火车加速时，车厢中的苹果从非惯性系车厢中看就是被惯性力“推动”的。
二、注重学以致用和思维建模1．如图所示，一名消防队员在模拟演习训练中，沿着长为 12 m的竖立在地面上的钢管下滑。已知这名消防队员的质量为 60 kg，他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时速度恰好为0。如果他加速时的加速度大小是减速时的 2 倍，下滑的总时间为 3 s，g取 10 m/s2，那么该消防队员(　　)A．下滑过程中的最大速度为 4 m/sB．加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为 1∶7C．加速与减速过程的位移之比为 1∶4D．加速与减速过程的时间之比为 2∶1
2．我国第一艘国产航母“山东舰”沿用了舰载机滑跃起飞方式，即飞机依靠自身发动机从静止开始到滑跃起飞，滑跃仰角为θ。其起飞跑道可视为由长度L1＝180 m的水平跑道和长度L2＝20 m倾斜跑道两部分组成，水平跑道和倾斜跑道末端的高度差h＝2 m，如图所示。已知质量m＝2×104 kg 的舰载机的喷气发动机的总推力大小恒为F＝1.2×105 N，方向始终与速度方向相同，若飞机起飞过程中受到的阻力大小恒为飞机重力的0.15倍，飞机质量视为不变，并把飞机看成质点，航母处于静止状态。(1)求飞机在水平跑道运动的时间；(2)求飞机在倾斜跑道上的加速度大小。