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《牛顿运动定律的应用》运动和力的关系PPT
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《牛顿运动定律的应用》运动和力的关系PPT

第一部分内容:课标要求

1.学会解决从受力确定运动情况的问题。

2.学会解决从运动情况确定受力的问题。

3.掌握解决动力学的两类基本问题的综合思路。

... ... ...

牛顿运动定律的应用PPT,第二部分内容:自学新教材

一、牛顿第二定律的作用

1.填一填

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.和物体跟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.2x

C.4x D.8x

(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 N

C.350 N D.300 N

... ... ...

牛顿运动定律的应用PPT,第三部分内容:提升新知能

突破点一   根据物体的受力情况确定运动情况

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。

[特别提醒]

受力分析和运动情况分析是解决该类问题的两个关键。   

[典例1]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,cos 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。

[规律方法]

根据物体的受力情况确定运动情况的思维流程

[对点练清]

1.如图所示,质量m=15 kg的木箱静止在水平地面上,木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.2。现用F=60 N的水平恒力向右拉动木箱(g取10 m/s2)。求:

(1) 3 s时木箱的速度大小。

(2)木箱在2 s内的位移大小。

2.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。

突破点二   根据物体的运动情况确定受力情况

[学透用活]

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]民航客机都有紧急出口,发生意外情况时打开紧急出口,狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面,乘客可沿斜面滑行到地面上。如图所示,某客机紧急出口离地面高度AB=3.0 m,斜面气囊长度AC=5.0 m,要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过2 s,g取10 m/s2,求:

(1)乘客在气囊上滑下的加速度大小。

(2)乘客和气囊间的最大动摩擦因数。(忽略空气阻力)

... ... ...

牛顿运动定律的应用PPT,第四部分内容:训练新素养

一、典题好题发掘,练典题做一当十

[选自鲁科版教材P118例题]

某高速列车(如图)起动后的初始阶段,可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车组的牵引力为3.04×105 N,列车所受阻力为7.9×104 N,列车质量为4.5×105 kg,则列车从起动至速度达到60 km/h需要多长时间?

[分析]已知牵引力F、阻力f和列车质量m,由牛顿第二定律可求出列车运动的加速度a。列车做匀加速直线运动,已知起动时的初速度为0和末速度vt的大小,结合求出的加速度a,由匀变速直线运动的速度公式可求出所需要的时间。

[讨论]一般高速列车起动时的加速度比轿车起动时的加速度小,加速到相同速度(在汽车能达到的速度范围内)需要的时间更长。查阅资料,了解高速列车的加速情况,判断本题的计算结果是否在合理范围内。

[策略提炼]

运动与力的问题一般有两大类型:第一,已知物体受力,由此确定其运动情况;第二,已知物体运动情况,由此确定其所受外力。

用牛顿第二定律解决动力学问题时,通常需明确研究对象,分析其受力及运动情况,再运用牛顿第二定律和运动学公式列出方程求解。其中加速度通常是联系力和运动情况的桥梁。  

二、典题好题发掘,练典题做一当十

[选自鲁科版教材P122例题]

气球上系一重物,自地面上升。当上升到离地面9 m时,速度为4 m/s,此时绳子突然断开。不计空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2。

(1)重物从离开气球至上升到最高点,经历的时间和上升的高度各为多少?

(2)重物离开气球后经多长时间才能落地?落地时的速度是多大?

[分析] 绳子突然断开时,重物与气球具有相同的速度。由于惯性,重物将继续向上运动。重物在空中运动只受到重力作用,根据牛顿第二定律可知,重物加速度大小为g,方向始终竖直向下。因此,绳子断开后重物先竖直向上做匀减速直线运动,上升一段距离到达最高点时速度为0,然后向下做自由落体运动直到落地,如图所示。

可将运动分为上升和下降两个阶段,根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解。

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