教科版 (2019)必修 第一册6 牛顿运动定律的应用优质课ppt课件

这是一份教科版 (2019)必修 第一册6 牛顿运动定律的应用优质课ppt课件，文件包含第四章6牛顿运动定律的应用pptx、第四章6牛顿运动定律的应用专练docx、第四章6牛顿运动定律的应用教师版docx、第四章6牛顿运动定律的应用学习笔记docx等4份课件配套教学资源，其中PPT共60页， 欢迎下载使用。
6　牛顿运动定律的应用
1.理解加速度是解决动力学基本问题的桥梁。2.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。
是物体惯性大小的量度。如果已知物体受力情况和运动情况，可以求出它的 ，进一步利用牛顿第二定律求出它的质量。
对于质量已知的物体，如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的 ，再通过运动学的规律确定物体的 情况。
二、从受力确定运动情况
对于质量已知的物体，如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的 ，再结合受力分析，根据牛顿第二定律求出 。
三、从运动情况确定受力
1.判断下列说法的正误。(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合力的方向。(　　)(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)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。(　　)(4)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。(　　)
2.如图所示，一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平拉力F＝20 N拉物体由A点开始运动，经过8 s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止。则：(g＝10 m/s2)(1)在拉力F作用下物体运动的加速度大小为_______m/s2；
对物体受力分析，如图所示。竖直方向mg＝N水平方向，由牛顿第二定律得F－μN＝ma1
(2)撤去拉力时物体的速度大小v1＝_____m/s；
撤去拉力时物体的速度v＝a1t解得v＝4 m/s
(3)撤去拉力F后物体运动的距离x＝____m。
撤去拉力F后由牛顿第二定律得－μmg＝ma2解得a2＝－μg＝－2 m/s2，由0－v2＝2a2x
1.基本思路由运动学公式及物体的运动情况确定物体的加速度，再分析物体的受力情况，由牛顿第二定律F＝ma求出物体的质量。2.动力学方法测质量的解题步骤(1)确定研究对象，对物体进行受力分析、运动分析，并画出物体的受力示意图。(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，求出物体的质量。
(2022·潍坊市高一期末)如图所示，木箱在100 N的拉力F作用下沿粗糙水平地面以5 m/s的速度匀速前进，已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，拉力F与水平地面的夹角为37°，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。经过一段时间后撤去拉力F，求：(1)木箱的质量；
对木箱受力分析，由平衡条件得Fsin 37°＋N＝mg，Fcs 37°＝f，f＝μN联立解得：m＝22 kg
(2)撤去拉力后木箱匀减速运动的时间。
木箱匀减速运动过程由牛顿第二定律和运动学公式得μmg＝ma,0＝v0－at，联立解得：t＝1 s。
1.从受力确定运动情况的基本思路分析物体的受力情况，求出物体所受的合力，由牛顿第二定律求出物体的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。流程图如下：
求得x、v0、vt、t
2.从受力确定运动情况的解题步骤(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，求合力的大小和方向。(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，求运动学物理量——任意时刻的位移和速度，以及运动时间等。
如图所示，小孩与冰车的总质量为30 kg，静止在冰面上。大人用与水平方向夹角为θ＝37°、F＝60 N的恒定拉力，使其沿水平冰面由静止开始移动。
已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ＝0.05，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：(1)小孩与冰车的加速度的大小；
答案　1.16 m/s2　
冰车和小孩受力如图所示。竖直方向的合力为零，则有N＋Fsin θ＝mg，解得支持力N＝264 N，在水平方向，根据牛顿第二定律得Fcs θ－f＝ma，摩擦力f＝μN，解得加速度a＝1.16 m/s2。
(2)冰车运动3 s时的位移的大小；
解得x＝5.22 m。
(3)冰车运动5 s时的速度大小。
根据匀变速直线运动规律有v＝at1，解得v＝5.8 m/s。
1.从运动情况确定受力的基本思路分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合力；再分析物体的受力，求出物体受到的作用力。流程图如下：
2.从运动情况确定受力的解题步骤(1)确定研究对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图。(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，求出物体所受的合力。(4)选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力。
(2022·北京市西城区高一期末)第24届冬奥会于2022年2月4日在北京和张家口举行。如图甲所示为一位滑雪爱好者，人与装置的总质量为50 kg，在倾角为37°的雪坡上，以2 m/s的初速度沿斜坡匀加速直线滑下。他运动的v－t图像如图乙所示。g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8。求：
(1)滑雪者受到雪面的支持力大小；
滑雪者在斜坡上受力如图所示，建立如图所示的直角坐标系，
N＝mgcs 37°＝400 N。
(2)滑雪者受到的阻力大小。
根据牛顿第二定律有mgsin 37°－f＝ma，得f＝mgsin 37°－ma＝100 N。
一质量为m＝2 kg的滑块在倾角θ＝30°的足够长的固定斜面上在无外力F的情况下以加速度a＝2.5 m/s2匀加速下滑。若用一水平向右的恒力F作用于滑块，如图所示，使滑块由静止开始沿斜面向上做匀加速运动，在0～2 s时间内沿斜面向上运动的位移x＝4 m。求：(g取10 m/s2)(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
滑块沿斜面匀加速下滑时，根据牛顿第二定律可得mgsin θ－μmgcs θ＝ma，
滑块沿斜面向上做匀加速直线运动，
代入数据解得加速度大小a1＝2 m/s2，根据牛顿第二定律可得：Fcs θ－mgsin θ－μ(Fsin θ＋mgcs θ)＝ma1，
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。将复杂的过程拆分为几个子过程，分析每一个子过程的受力情况、运动性质，用相应的规律解决问题。2.注意分析两个子过程交接的位置，该交接点速度是上一过程的末速度，也是下一过程的初速度，它起到“桥梁”的作用，对解决问题有重要作用。
如图所示，一足够长的斜面倾角θ为37°，斜面BC与水平面AB平滑连接，质量m＝2 kg的物体静止于水平面上的M点，M点与B点之间的距离L＝9 m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，现物体受到一水平向右的恒力F＝14 N作用，运动至B点时撤去该力，(sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2)则：(1)物体在恒力F作用下运动时的加速度是多大？
在水平面上，根据牛顿第二定律可知F－μmg＝ma，解得
(2)物体到达B点时的速度是多大？
由M到B，根据运动学公式可知vB2＝2aL，
(3)物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少及回到B点的速度？
在斜面上，根据牛顿第二定律可得，mgsin θ＋μmg·cs θ＝ma′，代入数据得加速度的大小为a′＝10 m/s2，
在斜面上向下滑时，由牛顿第二定律可得mgsin θ－μmgcs θ＝ma2代入数据可得a2＝2 m/s2由运动学公式有vB′2＝2a2·x
考点一　动力学方法测质量1.一艘在太空飞行的宇宙飞船，开动推进器后受到的推力是800 N，开动5 s的时间，速度的改变为2 m/s，则宇宙飞船的质量为A.1 000 kg B.2 000 kgC.3 000 kg D.4 000 kg
2.放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示。取重力加速度g＝10 m/s2。由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为A.0.5 kg，0.4　　B.1.5 kg，C.0.5 kg，0.2 D.1 kg，0.2
由F－t图像和v－t图像可得，物块在2～4 s内所受推力F1＝3 N，
物块在4 s到6 s所受推力F2＝2 N，物块做匀速直线运动，则F2＝f，f＝μmg。联立以上各式并代入数据解得m＝0.5 kg，μ＝0.4，故A选项正确。
考点二　从受力确定运动情况3.在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的划痕。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前瞬间的速度大小为A.7 m/s B.14 m/s C.10 m/s D.20 m/s
4.(多选)如图所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为v0＝10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为2 N的恒力F，在此恒力F作用下(g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)A.物体经10 s速度减为零B.物体经2 s速度减为零C.物体的速度减为零后将保持静止D.物体的速度减为零后将向右运动
物体的速度减为零后，由于F小于最大静摩擦力，物体将保持静止，C正确，D错误。
5.如图所示为某小球所受的合力与时间的关系图像，各段的合力大小相同，作用时间相同，且一直作用下去，设小球由静止开始运动，F水平向右为正，由此可判定A.小球向右运动，再返回停止B.小球向右运动，再返回不会停止C.小球始终向右运动D.小球向右运动一段时间后停止
作出相应的小球的v－t图像如图所示，由图可以看出，小球始终向右运动，选项C正确。
考点三　从运动情况确定受力6.如图所示，车辆在行驶过程中，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。为了尽可能地减少碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊。假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h(即30 m/s)，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为A.420 N B.600 N C.800 N D.1 000 N
根据牛顿第二定律知安全带及安全气囊对乘客的平均作用力F＝ma＝70×(－6) N＝－420 N，负号表示力的方向跟初速度方向相反，所以选项A正确。
7.质量为0.8 kg的物体在一水平面上运动，图中图线a、b分别表示该物体不受拉力作用和受到水平拉力作用时的v－t图像，则拉力和摩擦力之比为A.9∶8 B.3∶2 C.2∶1 D.4∶3
由v－t图像可知，图线a为水平方向仅受摩擦力的运动，加速度大小a1＝1.5 m/s2，图线b为受水平拉力和摩擦力的运动，加速度大小为a2＝0.75 m/s2，由牛顿第二定律列方程得ma1＝f，ma2＝F－f，联立解得F∶f＝3∶2，选项B正确。
8.在欢庆节日的时候，人们会在夜晚燃放美丽的焰火。按照设计，某种型号装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4 s末到达距地面100 m的最高点时炸开，形成各种美丽的图案，假设礼花弹从炮筒中竖直射出时的初速度是v0，上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，那么v0和k分别等于(重力加速度g取10 m/s2)A.25 m/s,1.25 B.40 m/s, m/s,0.25 D.80 m/s,1.25
9.(2023·本溪一中高一期末)如图所示，一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1、C2、C3，则A.物体到达C1时的速度最大B.物体分别在三条轨道上的运动时间相同C.物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小D.物体到达C3的时间最短
物体在斜面上的加速度a＝gsin θ，在与C3连接的轨道上运动的加速度最大，C错误；
10.(2022·浙江高二学业考试)钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m的水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道BC与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图乙所示)，到C点共用时5.0 s。若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110 kg，sin 15°＝0.26，g＝10 m/s2，求雪车(包括运动员)
(1)在直道AB上的加速度大小；
AB段v12＝2a1x1
(2)过C点的速度大小；
AB段v1＝a1t1解得t1＝3 s则BC段运动时间t2＝5 s－3 s＝2 s
解得a2＝2 m/s2过C点的速度大小v＝v1＋a2t2＝12 m/s
(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。
在BC段由牛顿第二定律得mgsin θ－f＝ma2解得f＝66 N。
11.(2023·张家口市高一期末)如图所示，一根足够长的水平杆固定不动，一个质量m＝2 kg的圆环套在杆上，圆环的直径略大于杆的截面直径，圆环与杆间的动摩擦因数μ＝0.75。对圆环施加一个与水平方向成θ＝53°角斜向上、大小为F＝25 N的拉力，使圆环由静止开始做匀加速直线运动(sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，g取10 m/s2)。求：
(1)圆环对杆的弹力大小；
分析圆环的受力情况如图甲所示。将拉力F正交分解，F1＝Fcs θ＝15 N，F2＝Fsin θ＝20 N。因G＝20 N与F2大小相等，故圆环对杆的弹力为0。
(2)圆环加速度的大小；
由(1)可知，在拉力F作用下，环不受摩擦力，由牛顿第二定律可知：F合＝F1＝ma1，代入数据得a1＝7.5 m/s2。
答案　7.5 m/s2
(3)若拉力F作用2 s后撤去，圆环在杆上滑行的总距离。
由(2)可知，撤去拉力F时圆环的速度v0＝a1t1＝15 m/s拉力F作用2 s的位移
撤去拉力F后圆环受力如图乙所示根据牛顿第二定律有μmg＝ma2得a2＝7.5 m/s2圆环的速度方向与加速度方向相反，做匀减速直线运动直至停止，取v0方向为正方向，则v0＝15 m/s，a＝－7.5 m/s2