教科版 (2019)必修 第一册6 牛顿运动定律的应用课文ppt课件

这是一份教科版 (2019)必修 第一册6 牛顿运动定律的应用课文ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了学习目标，基础探究，合作探究，实践应用，情境化导学，形成概念掌握新知，加速度，运动学的规律，运动学公式，牛顿第二定律等内容，欢迎下载使用。

1.会利用动力学方法测质量。2.明确动力学的两类基本问题。3.理解加速度是解决动力学基本问题的桥梁。4.掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法。
知识点一　动力学方法测质量如果已知物体的受力情况和运动情况,可以求出它的 ,进一步利用牛顿第二定律求出它的质量。知识点二　从受力确定运动情况对于质量已知的物体,如果知道它的受力情况,可以由牛顿第二定律求出物体的 ,再通过 确定物体的运动情况。知识点三　从运动情况确定受力对于质量已知的物体,如果知道它的运动情况,根据 求出物体的加速度,结合受力分析,再根据 求出力。
1.思考判断(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)物体在恒力F(F≠0)作用下做匀变速直线运动,它在任何一段时间内的平均速度都等于该段时间初、末速度的平均值。(　 　)(5)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。(　 　)(6)由物体所受合力的方向可以判断物体的运动方向。(　 　)
答案:因为在牛顿第二定律中有加速度与力的关系,而在运动学公式中有加速度与运动参量的关系,所以加速度作为“桥梁”,把物体的受力与运动联系起来。
2.思维探究(1)为什么加速度可以把受力和运动联系起来?
(2)通过牛顿第二定律只能确定物体受到的合力吗?
答案:不是。由牛顿第二定律可以先求出物体所受的合力,然后根据力的合成与分解来确定某个分力。
要点一　已知受力确定运动情况
玩滑梯是小朋友非常喜欢的活动,如果滑梯的倾角为θ,一个小孩从静止开始下滑,小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ,滑梯长度为L,怎样求小孩滑到底端的速度和需要的时间?
1.问题界定根据物体受力情况确定运动情况,指的是在物体的受力情况已知的条件下,判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移等物理量。2.解题思路
3.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(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。
[例1] 如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定斜面底端有一质量m=1.0 kg的物体,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=10 N,方向平行于斜面向上。经时间t=4.0 s 绳子突然断了,求:(已知sin 37°=0.60,cs 37°=0.80,g取10 m/s2)(1)绳断时物体的速度大小;
解析:(1)物体向上运动过程中,受拉力F、斜面支持力N、重力mg和摩擦力f,如图甲所示,设物体向上运动的加速度为a1,根据牛顿第二定律有F-mgsin θ-f=ma1,又f=μN,N=mgcs θ,解得a1=2.0 m/s2,则t=4.0 s时物体的速度大小v1=a1t=8.0 m/s。
答案:(1)8.0 m/s　
[例1] 如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定斜面底端有一质量m=1.0 kg的物体,物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F=10 N,方向平行于斜面向上。经时间t=4.0 s 绳子突然断了,求:(已知sin 37°=0.60,cs 37°=0.80,g取10 m/s2)(2)从绳子断后物体沿斜面上升的最大位移。
答案:(2)4.0 m
应用牛顿第二定律解题时求合力的方法(1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,应用平行四边形定则求这两个力的合力,加速度方向即是物体所受合力的方向。(2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,常用正交分解法,一般把力正交分解为沿加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量。即沿加速度方向Fx=ma,垂直于加速度方向有Fy=0。
(1)飞机在水平跑道上运动的时间;
(2)飞机在倾斜跑道上的加速度大小。
答案:(2)3.5 m/s2
要点二　已知运动情况确定受力
一运动员滑雪时的照片如图所示,如果知道运动员在下滑过程中的运动时间且知道在下滑过程中的运动位移,试讨论:由运动员的运动情况如何确定其受力情况?
1.问题界定根据物体运动情况确定受力情况,指的是在物体的运动情况(如物体的运动性质、速度、加速度或位移)已知的条件下,要求得出物体所受的力。2.解题思路
3.一般解题流程(1)运动分析→确定研究对象,进行运动分析,必要时画出运动过程简图。(2)求加速度→应用运动学公式求出物体的加速度的大小和方向。(3)求合力→根据牛顿第二定律列方程,求出物体的合力的大小和方向。(4)受力分析→分析物体的受力情况,画出受力示意图。(5)求所需力→根据力的合成与分解,由合力求出所要求的力。
(1)公交车做匀加速运动的加速度大小;
答案:(1)1 m/s2
(2)在匀加速期间公交车自身提供的动力大小;
答案:(2)12 000 N
解析:(2)公交车所受的阻力是F阻=kmg=4 000 N,设在匀加速期间公交车自身提供的动力大小为F,由牛顿第二定律可得,在匀加速期间F-F阻=ma1,联立可得F=12 000 N。
(3)A、B两个站点之间的距离。
答案:(3)3 150 m
由运动情况确定受力应注意的两点问题(1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向和加速度的方向混淆。(2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。
(1)“嫦娥四号”探测器自主着陆月面时的瞬时速度大小v2;
(2)匀加速直线下降过程的加速度大小a1;
答案:(2)1 m/s2
(3)匀加速直线下降过程推力F的大小和方向。
答案:(3)24 N,方向竖直向上
解析:(3)匀加速直线下降过程中,由牛顿第二定律有mg′-F=ma1,解得F=24 N,方向竖直向上。
模型·方法·结论·拓展
“光滑斜面”模型1.模型特点如图所示,质量为m的物体从倾角为θ、高度为h的光滑固定斜面顶端由静止下滑,则有如下规律:
2.应用类型(1)“等高斜面”模型,如图甲所示。
(2)“同底斜面”模型,如图乙所示。
[示例] 如图所示,有一半圆,其直径水平且与另一圆的底部相切于O点,O点恰好是下半圆的圆心,它们处在同一竖直平面内。现有三条光滑轨道AOB、COD、EOF,它们的两端分别位于上下两圆的圆周上,轨道与竖直直径的夹角关系为 α>β>θ,现让一小物块先后从三条轨道顶端由静止下滑至底端,则小物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为(　 　)A.tAB=tCD=tEFB.tAB>tCD>tEFC.tAB解析:如图所示,过D点作OD的垂线与竖直虚线交于G,以OG为直径作圆,可以看出F点在辅助圆内,而B点在辅助圆外,由“等时圆”模型结论可知,tAB>tCD>tEF,选项B正确。
科学·技术·社会·环境
航母阻拦索航母阻拦索,是应用于航母上的拦截装置系统,位于航母飞行甲板后部,在战机着舰与尾钩完全咬合后,阻拦索要在短短数秒内使战机迅速减速至零,并使战机滑行距离不会超过百米。因此,航母阻拦索成为舰载机名副其实的“生命线”,它的地位之重要不言而喻。历史上最初的阻拦索只是简单的钢索,两头悬挂着沙袋。目前世界各国航母上普遍使用的是液压式阻拦装置,阻拦索是阻拦装置的重要部分,一般为了保证飞机着舰安全,提高飞机尾钩钩索率,飞行甲板上通常都设有 4～6道阻拦索,第一道阻拦索一般设在距飞行甲板尾端36～51米处,每道阻拦索之间的间隔12～18米,拦机网设在最后一道阻拦索的前面。拦机网平时并不设置,一旦着舰需要,甲板人员在两分钟内即可支起拦机网,飞机冲进拦机网后迫使其停下来。
[示例] 如图甲为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止。某次降落以飞机着舰为计时零点,飞机在t=0.4 s 时恰好钩住阻拦索中间位置,其着舰到停止的速度-时间图线如图乙所示。航母始终静止,飞机质量m=2×104 kg,假设空气阻力和甲板阻力之和f=2×104 N。(1)求在0.4～2.5 s时间内,飞行员的加速度大小;
答案:(1)27.6 m/s2
[示例] 如图甲为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止。某次降落以飞机着舰为计时零点,飞机在t=0.4 s 时恰好钩住阻拦索中间位置,其着舰到停止的速度-时间图线如图乙所示。航母始终静止,飞机质量m=2×104 kg,假设空气阻力和甲板阻力之和f=2×104 N。(2)在0.4～2.5 s内某时刻阻拦索夹角为120°,求此刻阻拦索承受的张力大小。
答案:(2)5.32×105 N