《牛頓運動定律的應用》運動和力的關系PPT
第一部分內容：課標要求
1.學會解決從受力確定運動情況的問題。
2.學會解決從運動情況確定受力的問題。
3.掌握解決動力學的兩類基本問題的綜合思路。
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牛頓運動定律的應用PPT，第二部分內容：自學新教材
一、牛頓第二定律的作用
1．填一填
確定了運動和______的關系，把物體的運動情況與______情況聯系起來。
2．選一選
質量為m的物體，放在粗糙的水平地面上，受到一個水平方向的恒力F的作用而運動，在運動中，物體加速度a的大小( )
A．和物體的運動速度有關
B．和物體跟地面間的動摩擦因數無關
C．和物體運動的時間無關
D．和恒力F成正比
二、動力學的兩類基本問題
1．填一填
(1)從受力確定運動情況：如果已知物體的受力情況，可以由__________求出物體的______，再通過______的規律確定物體的運動情況。
(2)從運動情況確定受力：如果已知物體的運動情況，根據______規律求出物體的______，結合受力分析，再根據____________求出力。
2．判一判
(1)根據所受合外力的方向可以確定物體加速度的方向。 ( )
(2)根據物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個力的方向。( )
(3)物體運動狀態的變化情況是由它的受力決定的。 ( )
(4)只要知道物體受力情況就能確定物體的運動性質。( )
3．選一選
(1)物體放在光滑水平面上，在水平恒力F作用下由靜止開始運動，經時間t通過的位移是x。如果水平恒力變為2F，物體仍由靜止開始運動，經時間2t通過的位移是 ( )
A．x B．2x
C．4x D．8x
(2)行車過程中，如果車距不夠，剎車不及時，汽車將發生碰撞，車里的人可能受到傷害，為了盡可能地減輕碰撞所引起的傷害，人們設計了安全帶。假定乘客質量為70 kg，汽車車速為90 km/h，從踩下剎車到車完全停止需要的時間為5 s，安全帶對乘客的平均作用力大小約為(不計人與座椅間的摩擦，剎車過程可看成勻減速直線運動) ( )
A．450 N B．400 N
C．350 N D．300 N
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牛頓運動定律的應用PPT，第三部分內容：提升新知能
突破點一 根據物體的受力情況確定運動情況
解答該類問題的一般步驟：
(1)選定研究對象，對研究對象進行受力分析，并畫出受力示意圖。
(2)根據平行四邊形定則，應用合成法或正交分解法，求出物體所受的合外力。
(3)根據牛頓第二定律列方程，求出物體運動的加速度。
(4)結合物體運動的初始條件(即初速度v0)，分析運動情況并畫出運動草圖，選擇合適的運動學公式，求出待求的運動學量——任意時刻的速度v、一段運動時間t以及對應的位移x等。
[特別提醒]
受力分析和運動情況分析是解決該類問題的兩個關鍵?！ ?/p>
[典例1]如圖所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L＝8 m、傾角θ＝37°的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面。人從A點由靜止下滑，經過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下。人與接觸面間的動摩擦因數均為μ＝0.25，不計空氣阻力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間。
(2)人在經過C點后滑行的距離。
[規律方法]
根據物體的受力情況確定運動情況的思維流程
[對點練清]
1.如圖所示，質量m＝15 kg的木箱靜止在水平地面上，木箱與地面間的動摩擦因數μ＝0.2?，F用F＝60 N的水平恒力向右拉動木箱(g取10 m/s2)。求：
(1) 3 s時木箱的速度大小。
(2)木箱在2 s內的位移大小。
2.質量為m＝2 kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平地面之間的動摩擦因數為μ＝0.5?，F在對物體施加如圖所示的力F，F＝10 N，θ＝37°，且sin 37°＝0.6。經t＝10 s后撤去力F，再經一段時間，物體靜止，g取10 m/s2。求：
(1)物體運動過程中的最大速度。
(2)物體運動的總位移。
突破點二 根據物體的運動情況確定受力情況
[學透用活]
解答該類問題的一般步驟
(1)選定研究對象，對研究對象進行運動情況分析和受力分析，并畫出運動草圖及受力示意圖。
(2)選擇合適的運動學公式，求出物體的加速度。
(3)根據牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力。
(4)根據力的合成法或正交分解法，由合外力求出待求力或與力有關的量。
[典例2]民航客機都有緊急出口，發生意外情況時打開緊急出口，狹長的氣囊會自動充氣生成一條通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上。如圖所示，某客機緊急出口離地面高度AB＝3.0 m，斜面氣囊長度AC＝5.0 m，要求緊急疏散時乘客從氣囊上由靜止下滑到地面的時間不超過2 s，g取10 m/s2，求：
(1)乘客在氣囊上滑下的加速度大小。
(2)乘客和氣囊間的最大動摩擦因數。(忽略空氣阻力)
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牛頓運動定律的應用PPT，第四部分內容：訓練新素養
一、典題好題發掘，練典題做一當十
[選自魯科版教材P118例題]
某高速列車(如圖)起動后的初始階段，可視為在恒定的牽引力作用下做勻加速直線運動。若在該階段列車組的牽引力為3.04×105 N，列車所受阻力為7.9×104 N，列車質量為4.5×105 kg，則列車從起動至速度達到60 km/h需要多長時間？
[分析]已知牽引力F、阻力f和列車質量m，由牛頓第二定律可求出列車運動的加速度a。列車做勻加速直線運動，已知起動時的初速度為0和末速度vt的大小，結合求出的加速度a，由勻變速直線運動的速度公式可求出所需要的時間。
[討論]一般高速列車起動時的加速度比轎車起動時的加速度小，加速到相同速度(在汽車能達到的速度范圍內)需要的時間更長。查閱資料，了解高速列車的加速情況，判斷本題的計算結果是否在合理范圍內。
[策略提煉]
運動與力的問題一般有兩大類型：第一，已知物體受力，由此確定其運動情況；第二，已知物體運動情況，由此確定其所受外力。
用牛頓第二定律解決動力學問題時，通常需明確研究對象，分析其受力及運動情況，再運用牛頓第二定律和運動學公式列出方程求解。其中加速度通常是聯系力和運動情況的橋梁?！ ?/p>
二、典題好題發掘，練典題做一當十
[選自魯科版教材P122例題]
氣球上系一重物，自地面上升。當上升到離地面9 m時，速度為4 m/s，此時繩子突然斷開。不計空氣阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。
(1)重物從離開氣球至上升到最高點，經歷的時間和上升的高度各為多少？
(2)重物離開氣球后經多長時間才能落地？落地時的速度是多大？
[分析] 繩子突然斷開時，重物與氣球具有相同的速度。由于慣性，重物將繼續向上運動。重物在空中運動只受到重力作用，根據牛頓第二定律可知，重物加速度大小為g，方向始終豎直向下。因此，繩子斷開后重物先豎直向上做勻減速直線運動，上升一段距離到達最高點時速度為0，然后向下做自由落體運動直到落地，如圖所示。
可將運動分為上升和下降兩個階段，根據牛頓第二定律和勻變速直線運動的公式求解。
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