第四章 5　牛顿运动定律的应用（课件+学案）

5　牛顿运动定律的应用 [定位·学习目标]　1.通过对应用牛顿运动定律解决动力学两类基本问题的学习,进一步掌握受力分析、合成法、正交分解法等科学思维方法。2.通过应用牛顿运动定律和运动学公式解决实际生产、生活、科技中的问题,培养物理观念和科学态度。 知识点一　从受力确定运动情况 探究新知 1.牛顿第二定律确定了运动和力的关系,使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系 起来。 2.如果已知物体的受力情况,可由牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。 正误辨析 (1)物体的加速度方向就是其运动方向。(　×　) (2)同一个物体,其所受合力越大,加速度越大。(　√　) (3)同一个物体,其所受合力越大,运动越快。(　×　) (4)只要知道物体的受力情况就能判断物体的运动性质。(　×　) 知识点二　从运动情况确定受力 探究新知 1.如果已知物体的运动情况,根据运动学规律求出物体的加速度,结合受力分析,再根据牛顿第二定律求出力。这是力学所要解决的又一方面的问题。 2.解决动力学问题的关键 对物体进行正确的受力分析和运动情况分析,并抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁———加速度。 正误辨析 (1)在水平粗糙地面上匀速运动的物体,外力撤去后将立即停止。(　×　) (2)由运动学公式求加速度,要特别注意加速度的方向,并可以由此确定合力的方向。(　√　) 要点一　从受力确定运动情况 情境探究 在冬季滑冰比赛中,假设滑冰运动员的总质量为55 kg,滑冰运动员左右脚交替蹬冰滑行,左右脚向后蹬冰的力都是110 N,每次蹬冰时间为1 s,左右脚交替时,中间有0.5 s 的时间不蹬冰,忽略运动员滑行中受到的阻力,设运动员由静止开始沿直线滑行。 探究:你能根据上述条件求出15 s末运动员的速度吗 【答案】 由牛顿第二定律得运动员蹬冰时的加速度a== m/s2=2 m/s2,在15 s中运动员蹬冰加速的时间只有10 s,所以15 s末的速度v=at=2×10 m/s=20 m/s。 要点归纳 1.解题思路 2.解题步骤 (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,分析运动情况,选择合适的运动学公式,求出待求的运动学量。 典例研习 [例1] 如图,一质量m=2 kg的小物块从斜面上A点由静止开始滑下,滑到斜面底端B点后沿水平面再滑行一段距离停下来。若物块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ=0.25,斜面A、B两点之间的距离s=18 m,斜面倾角θ=37°(取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),斜面与水平面间平滑连接,不计空气阻力,g取10 m/s2,求: (1)物块在斜面上下滑过程中的加速度大小; (2)物块滑到B点时的速度大小; (3)物块在水平面上滑行的时间。 【答案】 (1)4 m/s2　(2)12 m/s　(3)4.8 s 【解析】 (1)物块在斜面上下滑时,如图对物块进行受力分析并沿斜面和垂直斜面正交 分解, 由牛顿第二定律得mgsin θ-Ff=ma1, 根据共点力平衡条件得FN=mgcos θ, 滑动摩擦力Ff=μFN, 联立解得a1=4 m/s2。 (2)物块从A点滑到B点有2a1s=, 代入数据解得vB=12 m/s。 (3)在水平面上,对物块进行受力分析如上图,由牛顿第二定律得 Ff′=ma2, Ff′=μmg, vB=a2tBC, 联立解得tBC=4.8 s。 综合运用牛顿第二定律和运动学知识解决多过程问题,是高考命题的热点。解决多过程问题时,首先要明确每个子过程所遵循的规律,并找出它们之间的关联点,然后列出“过程性方程”与“状态性方程”。 要点二　从运动情况确定受力 情境探究 根据教材“例题2”的学习,思考:一名运动员滑雪时的照片如图所示, (1)知道在下滑过程中的运动时间。 (2)知道在下滑过程中的运动位移。 试结合上述情况讨论,由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的 【 ... ...