物理人教版(2019)必修第一册4.5牛顿运动定律的应用 课件(共25张ppt)

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物理人教版(2019)必修第一册4.5牛顿运动定律的应用 课件(共25张ppt)

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(共25张PPT)
牛顿第一定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
牛顿运动定律
当物体不受外力或合外力为零时总保持静止或匀速直线运动状态。
物体的加速度与合力成正比与物体的质量成反比
F合 = ma
作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上
F=-F/
第5节 牛顿运动定律的应用
解决运动学问题
动力学
一、从受力确定运动情况
第5节 牛顿运动定律的应用
桥梁
v=v0+at
x=v0t+at2
x=
重力
弹力
摩擦力
1.确定对象
2.受力分析
3.正交分解
4.求出合力
5.牛二求a
6.确定运动
F合=ma
【典例1】运动员把冰壶沿水平冰面投出,让冰壶在冰面上自由滑行,在不与其他冰壶碰撞的情况下,最终停在远处的某个位置。按比赛规则,投掷冰壶运动员的队友,可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面,减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。(1)运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶,若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02,冰壶能在冰面上滑行多远?g 取10 m/s2。
mg
FN
Ff
(1)冰壶受力如图所示
Ff= 1FN= 1mg
a1= 1g=0.2m/s2
=ma1
x1=
=28.9m
(2)若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出,其队友在冰壶自由滑行 10 m 后开始在其滑行前方摩擦冰面,冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的 90%,冰壶多滑行了多少距离?
v12-v02 =-2a1x0
a2=0.9 g =0.18m/s2
v0
v1
x0
v12=7.56m2/s2
mg
FN
Ff
=21m
【典例2】在海滨乐场里有一种滑沙的游乐活动。如图所示,人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来。若某人和滑板的总质量m=60.0 kg,滑板与斜坡滑道和水平滑道的动摩擦因数均为μ=0.50,斜坡AB的长度l=36 m。斜坡的倾角θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,重力加速度g取10 m/s2。求(1)人从斜坡顶端滑到底端的时间为多少?(2)人滑到水平面上后还能滑行多远?
=14.4 m
解(1)以人为对象,受力分析
AB: mgsin370-μmgcos370=ma1
得:a1=2m/s2
得: t=6 s
(2)BC: μmg=ma2
得:a2=5m/s2
由:l=
由:x=
由:=
【典例3】物块A、木板B质量均为m=10kg,不计A的大小,木板B长L=3m。开始时A、B均静止。现使A以水平初速度v0从B的最左端开始运动。已知A与B、B与水平面之间的动摩擦因数分别为μ1=0.3和μ2=0.1,g取10 m/s2。(1)发生相对滑动时,A、B的加速度各是多大?(2)若A刚好没有从B上滑下来,则A的初速度v0为多大?
mg
N
Ff
(1)对A、B受力分析
mg
N/
Ff
N
Ff /
=3m/s2
=1m/s2
(2)XA-XB=L
VA=VB
xB
xA
V0-aAt=aBt
得V0=
一、从受力确定运动情况
第5节 牛顿运动定律的应用
二、板块模型
B
A
v0
B
A
F
B
A
1.速度带动
2.外力带动
二、板块模型
B
A
v0
xB
xA
x
1.速度带动
①同向XA-XB=
X
(相对位移或划痕)
刚好不掉下:
XA-XB=L板长
B
A
v0
xB
xA
L
vB
vA
VA=VB
Ff
Ff
思考:一旦共速后,摩擦力如何变化?
共速后摩擦力发生突变。
B
A
vA
vB
二、板块模型
1.速度带动
①同向XA-XB=
X
(相对位移或划痕)
xA
xB
x
②反向XA+XB=
X
(相对位移或划痕)
刚好不掉下:
XA-XB=L板长
VA=VB
0m/s
v
vB/
vA/
共速后摩擦力发生突变。
L
vA/
B
A
vA
vB
二、板块模型
1.速度带动
①同向XA-XB=
X
(相对位移或划痕)
xA
xB
刚好不掉下:
XA-XB=L板长
VA=VB
刚好不掉下:
XA+XB=L板长
VA/=VB/
vB/
②反向XA+XB=
X
(相对位移或划痕)
共速后摩擦力发生突变。
二、板块模型
1.速度带动
2.外力带动:
B
A
B
A
F乙
F甲
能不能一起跑?
fAB
fBA
μ1
μ1
(1)水平面光滑分离:
F甲=(mA+mB)aBm
F乙=
(mA+mB)aAm=
(mA+mB)μ1g
μ2
μ2
(2)水平面粗糙分离:
Ff地
Ff地
B
A
B
A
F乙
F甲
fAB
fBA
μ1
μ1
μ2
μ2
(2)水平面粗糙分离:
Ff地
Ff地
F甲-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)aBm
F乙-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)aAm
aBm
F甲μ2(mA+mB)g+(mA+mB)
aAm
=μg
F乙μ2(mA+mB)g+(mA+mB)μ1g
【典例4】如图所示,质量M=8 kg的长木板放在光滑的水平面上,在长木板左端加一水平恒定推力F=8 N,当长木板向右运动的速度达到1.5 m/s 时,在长木板前端轻轻地放上一个大小不计、质量为m=2 kg的小物块,物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.2,长木板足够长。(g取10 m/s2)
(1)小物块放在长木板上后,小物块及长木板的加速度各为多大?
(2)经多长时间两者达到相同的速度?
(3)从小物块放上长木板开始,经过t=1.5 s小物块的位移大小为多少?
F
总位移x=x1+x2=2.1 m。
(2)由amt=v0+aMt 得t=1 s。
1 s末v=amt=2m/s
(3)开始1s:x1=amt 2=1m
解(1)物块:am=μg=2m/s2 长木板:aM==0.5m/s2。
0.5s:x2=vt′+ at′2=1.1 m
接下来0.5s:a共==0.8 m/s2
以上都为典型的由受力情况确定运动情况,那么能不能反过来由运动情况确定受力呢?
一、从受力确定运动情况
第5节 牛顿运动定律的应用
二、板块模型
三、从运动确定受力情况
桥梁
v=v0+at
x=v0t+at2
x=
弹力
重力
摩擦力
F合=ma
【典例6】 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,4 s内通过8 m的距离,此后关闭发动机,汽车又运动了2 s停止,已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车运动过程中所受的阻力大小不变,求:(1)关闭发动机时汽车的速度大小;(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小;(3)汽车牵引力的大小。
得:F=6×103 N
解(1)以汽车为研究对象,并进行运动分析
由:x=
得:a1=1m/s2
由:x=
得:v=4m/s2
(2) v=a2t2
得:a2=2m/s2
f=ma2=4×103 N 
(3) F-f=ma1
1.确定研究对象;
2.进行受力及运动分析;
3.由牛二或运动学公式求a;
4.统一单位,解方程;
第5节 牛顿运动定律的应用
四、两类问题的一般步骤
一、从受力确定运动情况
二、板块模型
三、从运动确定受力情况
【典例7】如图,一位滑雪者,人与装备的总质量为75 kg,以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下,山坡倾角为 30°,在5 s的时间内滑下的路程为60 m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力(包括摩擦和空气阻力),g取10 m/s2。
解:
得a=4m/s2
FN-mgcosθ = 0
mgsinθ-Ff =ma
得:Ff=75 N,FN=650 N
x=v0t+at2
由牛顿第三定律,FN/=FN=650N,方向垂直斜面向下。
Ff/=Ff=75 N,方向沿山坡向上。
【变式训练】滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡,从刚上坡即开始计时,至3.8s末,滑雪者速度变为0。如果雪橇与人的总质量为m=80kg,求雪橇与山坡之间的摩擦力为多少?g=10m/s2 .
Ff
mg
FN
解: a=(0-v0)/t =(0-20)/3.8
≈-5.26 m/s2
Ff=20.8 N,
-Ff -mgsin300=ma
方向沿斜面向下。
【典例8】如图,水平光滑面上静止了一个滑块,用一大小为F的水平拉力拉动滑块,作用一段时间后,立即将水平拉力反向,大小为F/,在相等时间内,物体返回原处,则两次拉力大小之比为多少?
F
F/
解:
x=at2
-x=a/t2
=at
得:a/=3a
F/=3F
【练习1】(2022·湖南·邵阳市第二中学高一期中)如图甲为某热气球示意图,图乙是它某次升空过程中的v-t图像(取竖直向上方向为正方向),则以下说法正确的是(  )
A.0~10s内,热气球的平均速度为5m/s
B.30~40s内,热气球竖直向下运动
C.30~40s内,吊篮中的人所受重力大于吊篮对他的支持力
D.0~40s,热气球的总位移为125m
C
课堂练习
【练习2】“巨浪”潜射导弹是护国卫疆的利器,假设导弹刚发出来的一段运动可近似看成初速度为0竖直向上的匀加速直线运动,有一导弹的质量为m,助推力为F,忽略空气阻力及燃料的质量,则当导弹运动了时间t时的速度大小为(  )
A. B. C. D.
A
课堂练习
【练习3】第五代制空战机“歼-20”具备高隐身性、高机动性能力,为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥,“歼-20”新型的抗荷服能帮助飞行员最大承受9倍重力加速度(指飞机的加速度)。假设某次垂直飞行测试实验中,“歼-20”加速达到50m/s后离地,而后开始竖直向上飞行试验,该飞机在10s内匀加速到3060km/h,匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.5km。假设加速阶段所受阻力恒定,约为重力的 ,g取10m/s2。已知该“歼-20”质量为20吨,忽略战机因油耗等导致质量的变化。下列说法正确的是( )
A.本次飞行测试的匀速阶段运行时间为26.5s
B.加速阶段系统的推力为
C.加速阶段飞行员已经晕厥
D.飞机在匀速阶段爬升高度为14.25km
B
课堂练习
【练习4】(2022·湖北·监利市教学研究室高一期末)有一种游戏,游戏者手持乒乓球拍托球移动,距离大者获胜。若某人在游戏中沿水平面做匀加速直线运动,球拍与球保持相对静止且球拍平面和水平面之间的夹角为θ,如图所示。设球拍和球质量分别为M、m,不计球拍和球之间的摩擦,不计空气阻力,则正确的是(  )
A.运动员的加速度大小为gsinθ
B.球受到合力大小为mgsinθ
C.球拍对球的作用力大小为mgcosθ
D.运动员对球拍的作用力大小为
D
课堂练习
【练习5】(多选)如图所示,一质量为M的长木板静置于光滑水平面上,其上放置质量为m的小滑块。木板受到水平拉力F作用时,用传感器测出长木板的加速度a与水平拉力F的关系如图所示,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是(   )
A.小滑块的质量m=2kg
B.小滑块与长木板之间的动摩擦因数为0.2
C.当水平拉力F增大时,小滑块的加速度一定增大
D.当水平拉力F=7N时,长木板的加速度大小为3m/s2
ABD
课堂练习
【练习6】一个静止在水平地面上的物体,质量是2Kg,在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。已知F与水平地面的夹角为370,物体与地面的动摩擦因数为0.25,求物体在4s末的速度和4s内的位移。cos37=0.8,g=10m/s2。
课堂练习
【解析】物体受力分析如图所示
4s末的速度
由牛顿第二定律,可得:
Fcosθ- FN=ma
FN
mg
F
f
θ
FN+Fsinθ=mg
4s内的位移

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