【教科版】高中物理必修：3《牛顿运动定律的应用》ppt课件

高中物理·必修1·教科版3.5牛顿运动定律的应用第一课时第三章牛顿运动定律目标定位1明确动力学的两类基本问题.2掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法．预习导学用牛顿运动定律解决的几类基本问题1．已知物体的受力和运动情况可求得物体的质量.2．根据物体的受力和初始运动情况，由牛顿运动定律可以确切地知道物体以后的运动．3．根据物体的运动情况，由牛顿运动定律可推知物体的受力情况．受力情况F合运动情况am受力情况F合初始运动情况a以后运动情况运动情况运动情况a运动情况a运动情况F合F合受力情况预习导学[想一想]：如图1所示为某次真空实验中用频闪照相机拍摄到的金属球与羽毛在真空中下落时的照片，由照片可以看出，在真空中金属球与羽毛的下落运动是同步的，即它们有相同的加速度．问题：根据牛顿第二定律，物体的加速度与其质量成反比，羽毛与金属球具有不同质量，为何它们的加速度相同呢？图1前提合力不变只受重力mamgga一、从受力确定运动情况课堂讲义1．基本思路首先对研究对象进行受力情况和运动情况分析，把题中所给的情况弄清楚，然后由牛顿第二定律，结合运动学公式进行求解．课堂讲义2．解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图．(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合力(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，求出所需的运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等．已知物体的受力情况F=ma求得ax＝v0t＋12at2v＝v0＋atv2－v20＝2ax求x、v0、v、t.课堂讲义【例1】楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ＝37°，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10N，刷子的质量为m＝0.5kg，刷子可视为质点，刷子与板间的动摩擦因数μ为0.5，天花板长为L＝4m，取sin37°＝0.6，试求：(1)刷子沿天花板向上的加速度．(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间．图352mgFNθFfθF由牛顿第二定律，得(F－mg)sin37°－μ(F－mg)cos37°＝maa＝2m/s2由运动学公式，得221atLt＝2s课堂讲义针对训练一个静止在水平面上的物体，质量为2kg，受水平拉力F＝6N的作用从静止开始运动，已知物体与平面间的动摩擦因数μ＝0.2，求物体2s末的速度及2s内的位移．(g取10m/s2)mgFNFFf根据牛顿第二定律得F－Ff＝ma又Ff＝μmga＝1m/s2所以物体2s末的速度为v＝at＝1×2m/s＝2m/s2s内的位移为x＝12at2＝2m二、从运动情况确定受力课堂讲义1．基本思路首先从物体的运动情况入手，应用运动学公式求得物体的加速度a，再在分析物体受力的基础上，灵活利用牛顿第二定律求出相应的力．课堂讲义2．解题步骤(1)确定研究对象；对研究对象进行受力分析，画出力的示意图；(2)选取合适的运动学公式，求得加速度a；(3)根据牛顿第二定律列方程，求得合力；(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力已知物体运动情况物体受力情况匀变速直线运动公式amaF课堂讲义【例2】我国《侵权责任法》第87条“高空坠物连坐”条款规定：建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害，难以确定具体侵权人的，除能够证明自己不是侵权人外，由可能加害的建筑物使用人给予补偿．近日，绵阳一小伙就借助该条款赢得了应有的赔偿．假设质量为5.0kg的物体，从离地面36m高处，由静止开始加速下落，下落过程中阻力恒定，经3s落地．试求：(1)物体下落的加速度的大小；(2)下落过程中物体所受阻力的大小．(g取10m/s2)（1）公式h＝12at2a＝2ht2＝8m/s2(2)根据牛顿第二定律可得mg－f＝maf＝mg－ma＝10N课堂讲义针对训练如图354所示，水平恒力F＝20N，把质量m＝0.6kg的木块压在竖直墙上，木块离地面的高度H＝6m．木块从静止开始向下作匀加速运动，经过2s到达地面．求：(1)木块下滑的加速度a的大小；(2)木块与墙壁之间的滑动摩擦系数．(g取10m/s2)图354（1）由位移时间公式得，H＝12at2解得a＝2Ht2＝3m/s2.mgFNFFf(2)竖直方向，由牛顿第二定律有：mg－Ff＝ma水平方向,由平衡条件有：F＝FNFf＝μFNμ＝m（g－a）F＝0.21三、多过程问题分析课堂讲义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，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程．联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系等．2．注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度．课堂讲义【例3】(2013四川资阳期末)如图355所示，在倾角θ＝37°足够长的斜面底端有一质量m＝1kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5.现用大小为F＝22.5N、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间t0＝0.8s撤去拉力F，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2，求：(1)t0＝0.8s时物体速度v的大小；(2)撤去拉力F以后物体在斜面上运动的时间t.图355mgFNFfθFF－mgsinθ－Ff＝ma(1)f＝μFN＝μmgcosθv＝at0v＝10m/s课堂讲义【例3】(2013四川资阳期末)如图355所示，在倾角θ＝37°足够长的斜面底端有一质量m＝1kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5.现用大小为F＝22.5N、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间t0＝0.8s撤去拉力F，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2，求：(1)t0＝0.8s时物体速度v的大小；(2)撤去拉力F以后物体在斜面上运动的时间t.图355mgFNFfθ(2)拉力作用下物体发生的位移为x0x0＝12vt0撤去拉力后向上运动时：－mgsinθ－μmgcosθ＝ma10－v＝a1t1x1＝12vt1课堂讲义【例3】(2013四川资阳期末)如图355所示，在倾角θ＝37°足够长的斜面底端有一质量m＝1kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5.现用大小为F＝22.5N、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间t0＝0.8s撤去拉力F，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2，求：(1)t0＝0.8s时物体速度v的大小；(2)撤去拉力F以后物体在斜面上运动的时间t.图355mgFNFfθ(2)撤去拉力后向下运动时：mgsinθ－μmgcosθ＝ma2x0＋x1＝12a2t22t＝t1＋t2=4s课堂讲义针对训练质量为m＝2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图356所示的力F，F＝10N，θ＝37°(sin37°＝0.6)，经t1＝10s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止．(g取10m/s2)则：(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．(2)物体运动过程中最大速度是多少？(3)物体运动的总位移是多少？图356(1)当力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F时物体的速度达到最大值，撤去F后物体做匀减速直线运动．mgFNFfFsinθ＋FN1＝mgFcosθ－Ff＝ma1Ff＝μFN1v＝a1t1211121taxx1＝25m，v＝5m/s(2)竖直方向水平方向由匀变速运动规律得课堂讲义针对训练质量为m＝2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图356所示的力F，F＝10N，θ＝37°(sin37°＝0.6)，经t1＝10s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止．(g取10m/s2)则：(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．(2)物体运动过程中最大速度是多少？(3)物体运动的总位移是多少？图356(3)撤去F后mgFN2Ff’Ff′＝μmg＝ma22a2x2＝v2x2＝2.5m物体运动的总位移：x＝x1＋x2＝27.5m.由匀变速运动规律得1．如图357所示，某高速列车最大运行速度可达270km/h,机车持续牵引力为1.57×105N.设列车总质量为100t，列车所受阻力为所受重力的0.1倍，如果列车在该持续牵引力牵引下做匀加速直线运动，那么列车从开始启动到达到最大运行速度共需要多长时间？(g取10m/s2)从受力确定运动情况对点练习图357m＝100t＝1.0×105kgFf＝0.1mg＝1.0×105Nv＝270km/h＝75m/s由牛顿第二定律得F－Ff＝ma所以a＝0.57m/s2.由运动学公式v＝v0＋att≈131.58s.2．“歼十”战机装备我军后，在各项军事演习中表现优异，引起了世界的广泛关注．如图358所示，一架质量m＝5.0×103kg的“歼十”战机，从静止开始在机场的跑道上滑行，经过距离x＝5.0×102m，达到起飞速度v＝60m/s.在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍．求飞机滑行时受到的牵引力多大？(g取10m/s2)从运动情况确定受力对点练习图358Ff＝0.02mgmgFNFfF由牛顿第二定律得：F－Ff＝ma飞机匀加速滑行v2－0＝2axF＝1.9×104Na＝3.6m/s23．静止在水平面上的物体的质量为2kg，在水平恒力F推动下开始运动，4s末它的速度达到4m/s，此时将力撤去，又经6s物体停下来，若物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小．多过程问题分析对点练习前4s运动学公式v＝a1ta1＝1m/s2mgFNFfFF－Ff＝ma1由牛顿第二定律得：后6s运动学公式0＝v-a2ta2＝－23m/s2mgFNFf－Ff＝ma2由牛顿第二定律得：F＝103N4．物体以12m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37°的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小．对点练习θmgFNFfθ垂直斜面方向：平行斜面方向：FN＝mgcos37°Ff＋mgsin37°＝ma1Ff＝μFNa1＝8m/s2沿斜面上滑时做匀减速直线运动v=0xav12020故上滑的最大位移x＝9m.4．物体以12m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37°的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)．求：(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小．对点练习θmgFNFfθ垂直斜面方向：平行斜面方向：FN＝mgcos37°mgsin37°-Ff＝ma2Ff＝μFNa2＝4m/s2沿斜面下滑时做匀加速直线运动v2＝2a2xv＝62m/s.