《2018-2019高中物理 第5章 研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 5.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析課件 滬科版必修1.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第5章 研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 5.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析課件 滬科版必修1.ppt（31頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、5.4牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析,第5章研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,[目標(biāo)定位],1.掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題的基本思路和方法.2.學(xué)會(huì)處理動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題.,內(nèi)容索引,,知識(shí)探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測鞏固反饋,知識(shí)探究,一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況,例1如圖1所示，質(zhì)量m＝2kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，現(xiàn)對(duì)物體施加一個(gè)大小F＝8N、與水平方向成θ＝37角斜向上的拉力，已知sin37＝0.6，cos37＝0.8，g取10m/s2.求：(1)畫出物體的受力圖，并求出物體的加速度；,圖1,解析對(duì)物體受力分析如圖：,解得：a＝1.3m/s2，方向水平向右
2、,答案,解析,答案見解析圖1.3m/s2，方向水平向右,(2)物體在拉力作用下5s末的速度大小；,(3)物體在拉力作用下5s內(nèi)通過的位移大小.,答案,解析,答案6.5m/s,答案16.25m,解析vt＝at＝1.35m/s＝6.5m/s,二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力,例2民用航空客機(jī)的機(jī)艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機(jī)著陸后，打開緊急出口的艙門，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊組成的斜面，機(jī)艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上.若某型號(hào)的客機(jī)緊急出口離地面高度為4.0m，構(gòu)成斜面的氣囊長度為5.0m.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2.0s(g取10m/s2)，則：(
3、1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大？,答案,解析,答案2.5m/s2,解析由題意可知，h＝4.0m，L＝5.0m，t＝2.0s.,(2)氣囊和下滑乘客間的動(dòng)摩擦因數(shù)不得超過多少？,答案,解析,答案0.92,解析在乘客下滑過程中，對(duì)乘客受力分析如圖所示，沿x軸方向有mgsinθ－f＝ma，沿y軸方向有N－mgcosθ＝0，又f＝μN(yùn)，聯(lián)立方程解得,針對(duì)訓(xùn)練1質(zhì)量為0.1kg的彈性球從空中某高度由靜止開始下落，該下落過程對(duì)應(yīng)的v－t圖像如圖2所示.彈性球與水平地面相碰后離開地面時(shí)的速度大小為碰撞前的.設(shè)球受到的空氣阻力大小恒為f，取g＝10m/s2，求：,圖2,(1)彈性球受到的空氣阻力f的大
4、??；,答案0.2N,答案,解析,解析由v－t圖像可知，彈性球下落過程的加速度為,根據(jù)牛頓第二定律，得mg－f＝ma1所以彈性球受到的空氣阻力f＝mg－ma1＝(0.110－0.18)N＝0.2N,(2)彈性球第一次碰撞后反彈的高度h.,答案,解析,答案0.375m,三、多過程問題分析,1.當(dāng)題目給出的物理過程較復(fù)雜，由多個(gè)過程組成時(shí)，要明確整個(gè)過程由幾個(gè)子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)并逐一分析每個(gè)過程.(聯(lián)系點(diǎn)：前一過程的末速度是后一過程的初速度，另外還有位移關(guān)系等.)2.注意：由于不同過程中力發(fā)生了變化，所以加速度也會(huì)發(fā)生變化，所以對(duì)每一過程都要分別進(jìn)行受力分析，分別求加速
5、度.,例3質(zhì)量為m＝2kg的物體靜止在水平面上，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，現(xiàn)在對(duì)物體施加如圖3所示的力F，F(xiàn)＝10N，θ＝37(sin37＝0.6)，經(jīng)t1＝10s后撤去力F，再經(jīng)一段時(shí)間，物體又靜止，(g取10m/s2)則：(1)說明物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)歷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).,圖3,答案,解析,答案見解析,解析當(dāng)力F作用時(shí)，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，撤去F的瞬間物體的速度達(dá)到最大值，撤去F后物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至速度為零.,(2)物體運(yùn)動(dòng)過程中最大速度是多少？,答案,解析,答案5m/s,解析撤去F前對(duì)物體受力分析如圖甲，有：Fsinθ＋N1＝mg，F(xiàn)cosθ－f＝ma1f＝μN(yùn)1,vt
6、＝a1t1，聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得s1＝25m，vt＝5m/s,(3)物體運(yùn)動(dòng)的總位移是多少？,答案,解析,答案27.5m,解析撤去F后對(duì)物體受力分析如圖乙，有：,聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得s2＝2.5m物體運(yùn)動(dòng)的總位移：s＝s1＋s2得s＝27.5m,針對(duì)訓(xùn)練2冬奧會(huì)四金得主王濛于2014年1月13日亮相全國短道速滑聯(lián)賽總決賽.她領(lǐng)銜的中國女隊(duì)在混合3000米接力比賽中表現(xiàn)搶眼.如圖4所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L＝8m、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
7、.25，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2，sin37＝0.6，cos37＝0.8，求：(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時(shí)間；,圖4,答案,解析,答案2s,解析人在斜坡上下滑時(shí)，受力分析如圖所示.設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a，沿斜坡方向，由牛頓第二定律得mgsinθ－f＝ma，f＝μN(yùn)垂直于斜坡方向有N－mgcosθ＝0,聯(lián)立以上各式代入數(shù)據(jù)解得a＝4m/s2，t＝2s,(2)人在離C點(diǎn)多遠(yuǎn)處停下？,答案,解析,答案12.8m,解析人在水平面上滑行時(shí)，水平方向只受到地面的摩擦力作用.設(shè)在水平面上人減速運(yùn)動(dòng)的加速度為a′，由牛頓第二定律得μmg＝ma′設(shè)人到達(dá)C處的速度為v，則由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)
8、律得人在斜面上下滑的過程：v2＝2aL人在水平面上滑行時(shí)：0－v2＝－2a′s聯(lián)立以上各式代入數(shù)據(jù)解得s＝12.8m,,課堂要點(diǎn)小結(jié),很多動(dòng)力學(xué)問題中，是先分析合力列牛頓第二定律方程，還是先分析運(yùn)動(dòng)情況列運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并沒有嚴(yán)格的順序要求，有時(shí)可以交叉進(jìn)行.但不管是哪種情況，其解題的基本思路都可以概括為六個(gè)字：“對(duì)象、受力、運(yùn)動(dòng)”，即：(1)明確研究對(duì)象；(2)對(duì)物體進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行力的運(yùn)算，列牛頓第二定律方程；(3)分析物體的運(yùn)動(dòng)情況和運(yùn)動(dòng)過程，列運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；(4)聯(lián)立求解或定性討論.,達(dá)標(biāo)檢測,1.(從受力確定運(yùn)動(dòng)情況)一個(gè)滑雪運(yùn)動(dòng)員從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角θ＝30，如圖5所示，
9、滑雪板與雪地間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04，求5s內(nèi)滑下來的路程和5s末速度的大小(運(yùn)動(dòng)員一直在山坡上運(yùn)動(dòng)).(小數(shù)點(diǎn)后保留一位有效數(shù)字),1,2,3,解析,圖5,答案,答案58.2m23.3m/s,解析以滑雪運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，受力情況如圖所示.,1,2,3,研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為：垂直于山坡方向，處于平衡狀態(tài)；沿山坡方向，做勻加速直線運(yùn)動(dòng).將重力mg沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解，,據(jù)牛頓第二定律列方程：N－mgcosθ＝0①mgsinθ－f＝ma②又因?yàn)閒＝μN(yùn)③由①②③可得：a＝g(sinθ－μcosθ),1,2,3,2.(從運(yùn)動(dòng)情況確定受力)一物體沿斜面向上以12m/s的初速度開始滑動(dòng)，
10、它沿斜面向上以及沿斜面向下滑動(dòng)的v－t圖像如圖6所示，求斜面的傾角θ以及物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.(g取10m/s2),1,2,3,解析,圖6,答案,1,2,3,上滑過程和下滑過程對(duì)物體受力分析如圖，,下滑過程a下＝gsinθ－μgcosθ，,1,2,3,3.(多過程問題)一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運(yùn)動(dòng)，4s內(nèi)通過8m的距離，此后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車又運(yùn)動(dòng)了2s停止，已知汽車的質(zhì)量m＝2103kg，汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力大小不變，求：(1)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車的速度大小；,答案,解析,答案4m/s,1,2,3,(2)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受到的阻力大小；,答案,答案4103N,解析,由牛頓第二定律有－f＝ma2，解得f＝4103N,1,2,3,(3)汽車牽引力的大小.,答案,答案6103N,解析,解析設(shè)開始加速過程中汽車的加速度為a1由牛頓第二定律有：F－f＝ma1聯(lián)立上述兩式解得F＝f＋ma1＝6103N,
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