《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系PPT
第一部分內(nèi)容:課標(biāo)要求
1.學(xué)會(huì)解決從受力確定運(yùn)動(dòng)情況的問題。
2.學(xué)會(huì)解決從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的問題。
3.掌握解決動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題的綜合思路。
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牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用PPT,第二部分內(nèi)容:自學(xué)新教材
一、牛頓第二定律的作用
1.填一填
確定了運(yùn)動(dòng)和______的關(guān)系,把物體的運(yùn)動(dòng)情況與______情況聯(lián)系起來。
2.選一選
質(zhì)量為m的物體,放在粗糙的水平地面上,受到一個(gè)水平方向的恒力F的作用而運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中,物體加速度a的大小( )
A.和物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)
B.和物體跟地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)無關(guān)
C.和物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間無關(guān)
D.和恒力F成正比
二、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題
1.填一填
(1)從受力確定運(yùn)動(dòng)情況:如果已知物體的受力情況,可以由__________求出物體的______,再通過______的規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。
(2)從運(yùn)動(dòng)情況確定受力:如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,根據(jù)______規(guī)律求出物體的______,結(jié)合受力分析,再根據(jù)____________求出力。
2.判一判
(1)根據(jù)所受合外力的方向可以確定物體加速度的方向。 ( )
(2)根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個(gè)力的方向。( )
(3)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由它的受力決定的。 ( )
(4)只要知道物體受力情況就能確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。( )
3.選一選
(1)物體放在光滑水平面上,在水平恒力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t通過的位移是x。如果水平恒力變?yōu)?F,物體仍由靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間2t通過的位移是 ( )
A.x B.2x
C.4x D.8x
(2)行車過程中,如果車距不夠,剎車不及時(shí),汽車將發(fā)生碰撞,車?yán)锏娜丝赡苁艿絺,為了盡可能地減輕碰撞所引起的傷害,人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶。假定乘客質(zhì)量為70 kg,汽車車速為90 km/h,從踩下剎車到車完全停止需要的時(shí)間為5 s,安全帶對(duì)乘客的平均作用力大小約為(不計(jì)人與座椅間的摩擦,剎車過程可看成勻減速直線運(yùn)動(dòng)) ( )
A.450 N B.400 N
C.350 N D.300 N
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牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用PPT,第三部分內(nèi)容:提升新知能
突破點(diǎn)一 根據(jù)物體的受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況
解答該類問題的一般步驟:
(1)選定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,并畫出受力示意圖。
(2)根據(jù)平行四邊形定則,應(yīng)用合成法或正交分解法,求出物體所受的合外力。
(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度。
(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件(即初速度v0),分析運(yùn)動(dòng)情況并畫出運(yùn)動(dòng)草圖,選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出待求的運(yùn)動(dòng)學(xué)量——任意時(shí)刻的速度v、一段運(yùn)動(dòng)時(shí)間t以及對(duì)應(yīng)的位移x等。
[特別提醒]
受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析是解決該類問題的兩個(gè)關(guān)鍵。
[典例1]如圖所示,ACD是一滑雪場(chǎng)示意圖,其中AC是長(zhǎng)L=8 m、傾角θ=37°的斜坡,CD段是與斜坡平滑連接的水平面。人從A點(diǎn)由靜止下滑,經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度大小不變,又在水平面上滑行一段距離后停下。人與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.25,不計(jì)空氣阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時(shí)間。
(2)人在經(jīng)過C點(diǎn)后滑行的距離。
[規(guī)律方法]
根據(jù)物體的受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況的思維流程
[對(duì)點(diǎn)練清]
1.如圖所示,質(zhì)量m=15 kg的木箱靜止在水平地面上,木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,F(xiàn)用F=60 N的水平恒力向右拉動(dòng)木箱(g取10 m/s2)。求:
(1) 3 s時(shí)木箱的速度大小。
(2)木箱在2 s內(nèi)的位移大小。
2.質(zhì)量為m=2 kg的物體靜止在水平地面上,物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,F(xiàn)在對(duì)物體施加如圖所示的力F,F(xiàn)=10 N,θ=37°,且sin 37°=0.6。經(jīng)t=10 s后撤去力F,再經(jīng)一段時(shí)間,物體靜止,g取10 m/s2。求:
(1)物體運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度。
(2)物體運(yùn)動(dòng)的總位移。
突破點(diǎn)二 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況
[學(xué)透用活]
解答該類問題的一般步驟
(1)選定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析和受力分析,并畫出運(yùn)動(dòng)草圖及受力示意圖。
(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出物體的加速度。
(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求物體所受的合外力。
(4)根據(jù)力的合成法或正交分解法,由合外力求出待求力或與力有關(guān)的量。
[典例2]民航客機(jī)都有緊急出口,發(fā)生意外情況時(shí)打開緊急出口,狹長(zhǎng)的氣囊會(huì)自動(dòng)充氣生成一條通向地面的斜面,乘客可沿斜面滑行到地面上。如圖所示,某客機(jī)緊急出口離地面高度AB=3.0 m,斜面氣囊長(zhǎng)度AC=5.0 m,要求緊急疏散時(shí)乘客從氣囊上由靜止下滑到地面的時(shí)間不超過2 s,g取10 m/s2,求:
(1)乘客在氣囊上滑下的加速度大小。
(2)乘客和氣囊間的最大動(dòng)摩擦因數(shù)。(忽略空氣阻力)
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牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用PPT,第四部分內(nèi)容:訓(xùn)練新素養(yǎng)
一、典題好題發(fā)掘,練典題做一當(dāng)十
[選自魯科版教材P118例題]
某高速列車(如圖)起動(dòng)后的初始階段,可視為在恒定的牽引力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。若在該階段列車組的牽引力為3.04×105 N,列車所受阻力為7.9×104 N,列車質(zhì)量為4.5×105 kg,則列車從起動(dòng)至速度達(dá)到60 km/h需要多長(zhǎng)時(shí)間?
[分析]已知牽引力F、阻力f和列車質(zhì)量m,由牛頓第二定律可求出列車運(yùn)動(dòng)的加速度a。列車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知起動(dòng)時(shí)的初速度為0和末速度vt的大小,結(jié)合求出的加速度a,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式可求出所需要的時(shí)間。
[討論]一般高速列車起動(dòng)時(shí)的加速度比轎車起動(dòng)時(shí)的加速度小,加速到相同速度(在汽車能達(dá)到的速度范圍內(nèi))需要的時(shí)間更長(zhǎng)。查閱資料,了解高速列車的加速情況,判斷本題的計(jì)算結(jié)果是否在合理范圍內(nèi)。
[策略提煉]
運(yùn)動(dòng)與力的問題一般有兩大類型:第一,已知物體受力,由此確定其運(yùn)動(dòng)情況;第二,已知物體運(yùn)動(dòng)情況,由此確定其所受外力。
用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問題時(shí),通常需明確研究對(duì)象,分析其受力及運(yùn)動(dòng)情況,再運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列出方程求解。其中加速度通常是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁!
二、典題好題發(fā)掘,練典題做一當(dāng)十
[選自魯科版教材P122例題]
氣球上系一重物,自地面上升。當(dāng)上升到離地面9 m時(shí),速度為4 m/s,此時(shí)繩子突然斷開。不計(jì)空氣阻力,取重力加速度g=10 m/s2。
(1)重物從離開氣球至上升到最高點(diǎn),經(jīng)歷的時(shí)間和上升的高度各為多少?
(2)重物離開氣球后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間才能落地?落地時(shí)的速度是多大?
[分析] 繩子突然斷開時(shí),重物與氣球具有相同的速度。由于慣性,重物將繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)。重物在空中運(yùn)動(dòng)只受到重力作用,根據(jù)牛頓第二定律可知,重物加速度大小為g,方向始終豎直向下。因此,繩子斷開后重物先豎直向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),上升一段距離到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為0,然后向下做自由落體運(yùn)動(dòng)直到落地,如圖所示。
可將運(yùn)動(dòng)分為上升和下降兩個(gè)階段,根據(jù)牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式求解。
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