人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律6 用牛顿定律解决问题（一）多媒体教学ppt课件

这是一份人教版 (新课标)必修1第四章 牛顿运动定律6 用牛顿定律解决问题（一）多媒体教学ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了基础认知·自主学习，运动和力，受力情况，牛顿第二定律，运动学，运动学公式，牛顿第，二定律，能力形成·合作探究，情境·模型·素养等内容，欢迎下载使用。

一、牛顿第二定律的应用【情境思考】物体的运动方向是否一定与物体所受合力的方向一致，为什么？提示：不一定。物体的运动情况由物体所受的合外力和物体的初始状态共同决定。如物体以某一初速度v0冲上光滑斜面，合力方向沿斜面向下，而物体的运动方向沿斜面向上。所以受力情况决定了加速度，但与速度没有任何关系。
确定了________的关系，把物体的运动情况与________联系起来。二、两类动力学问题【情境思考】如图为小孩非常喜欢的滑梯，已知小孩与滑梯间的动摩擦因数和滑梯的倾角，小孩从滑梯上下滑过程中，小孩的加速度与小孩的质量有关吗？提示：没有关系。
1．已知物体的受力情况，由___________求出物体的加速度，再通过__________确定物体的运动情况。2．已知物体的运动情况，根据_________求出物体的加速度，再根据____________确定物体所受的力。
【易错辨析】(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。( )(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。( )(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。( )(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的。( )
知识点一　从受力确定运动情况1．由受力情况确定运动情况的基本思路：分析物体的受力情况，求出物体所受的合外力，由牛顿第二定律求出物体的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。流程图如下：
2．由受力情况确定运动情况的解题步骤：(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图。(2)根据力的合成与分解，求合力(包括大小和方向)。(3)根据牛顿第二定律列方程，求加速度。(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动时间等。
【问题探究】如图，汽车在高速公路上做匀加速直线运动，已知汽车与地面之间的动摩擦因数，如何计算汽车的运动情况？提示：通过分析汽车的受力情况，根据牛顿第二定律求得加速度，然后由运动学公式求出汽车运动的位移、速度及时间等。
【典例示范】【典例】可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示，有一企鹅在倾角为37°的倾斜冰面上，先以加速度a＝0.5 m/s2 从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t＝8 s时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数μ＝0.25，已知sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。g取10 m/s2，求：(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小；(2)企鹅在冰面滑动的加速度大小；(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。(计算结果可用根式表示)
【素养训练】一个人从静止开始沿山坡向下滑雪(如图所示)，山坡的倾角θ＝30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04，人不用雪杖，求5 s内滑下的路程和5 s末的速度大小。(g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)
知识点二　从运动情况确定受力1．由运动情况确定受力情况的基本思路：分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合外力；再分析物体的受力情况，求出物体受到的作用力。流程图如下：
2．由运动情况确定受力情况的解题步骤：(1)确定研究对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图。(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力。(4)选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力。
【问题探究】在海滨游乐场里有一种滑沙运动。某人坐在滑板上从斜坡的高处由静止开始滑下，滑到斜坡底端后，沿水平的滑道再滑行一段距离停下来，相同的滑道、相同的装备、相同的姿势，不同体重的人在相同的位置加速度大小关系。提示：沿斜面向下列方程为mg sin θ－μmg cs θ＝ma得a＝g sin θ－μg cs θ与体重无关，加速度相同
【典例示范】【典例】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。
【素养训练】质量为4 kg的物体在一恒定水平外力F作用下，沿水平面做直线运动，其速度与时间关系图象如图所示。g取10 m/s2，试求：(1)恒力F的大小。(2)物体与地面间的动摩擦因数μ。
【加固训练】某研究性学习小组利用力传感器研究小球与竖直挡板间的作用力，实验装置如图所示，已知斜面倾角为45°，光滑小球的质量m＝3 kg，力传感器固定在竖直挡板上。求：(g取10 m/s2) (1)当整个装置静止时，力传感器的示数。(2)当整个装置向右做匀加速直线运动时，力传感器示数为36 N，此时装置的加速度大小。(3)某次整个装置在水平方向做匀加速直线运动时，力传感器示数恰好为0，此时整个装置的运动方向如何？加速度为多大？
【解析】(1)以小球为研究对象，设小球与力传感器静止时的作用力大小为F，小球与斜面间的作用力大小为FN，对小球受力分析如图所示，由几何关系可知：F＝mg＝3×10 N＝30 N。
(2)竖直方向FNcs 45°＝mg；水平方向F′－FNsin 45°＝ma；解得：a＝2 m/s2。(3)要使力传感器示数为0，则有：FNcs 45°＝mg；FNsin 45°＝ma。解得：a＝10 m/s2，方向向左答案：(1)30 N　(2)2 m/s2(3)方向向左，加速度大小为10 m/s2
【拓展例题】考查内容：牛顿第二定律与运动图象综合问题【典例】如图甲，一物体以一定的初速度从斜面底端沿斜面向上运动，上升到最高点后又沿斜面滑下，某段时间的速度－时间图象如图乙所示，g取10 m/s2，由此可知斜面倾角为(　　)A．30°　　　B．37°C．53° D．60°
【生活情境】在游乐场，有一种大型游乐设施跳楼机，如图所示，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，上升到离地面最大高度64 m处，然后由静止释放，开始下落过程可认为是自由落体运动，然后受到一恒定阻力而做匀减速运动，且下落到离地面4 m高处速度恰好减为零。已知游客和座椅总质量为1 500 kg，下落过程中最大速度为20 m/s，重力加速度g取10 m/s2。探究：(1)游客下落过程的总时间。(2)恒定阻力的大小。
【生产情境】粉刷墙壁是我们装修房子的一个必要环节，如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ＝37°角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，使刷子沿天花板以a＝2 m/s2的加速度向上运动。刷子的质量为m＝0.5 kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数μ＝0.5，已知sin37°＝0.6，g取10 m/s2，探究：(1)刷子和天花板摩擦力为多大？(2)工人所加的外力F是多大？
【解析】对刷子进行受力分析，正交分解，如图所示，由于刷子匀加速运动，列方程可得x轴：F sin θ－mg sin θ－Ff＝may轴：mg cs θ＋FN＝F cs θFf＝μFN联立可得Ff＝2 N，F＝10 N。答案：(1)2 N　(2)10 N
1．一小球从空中由静止下落，已知下落过程中小球所受阻力与速度的平方成正比，设小球离地足够高，则(　　)A．小球先加速后匀速　　B．小球一直在做加速运动C．小球在做减速运动 D．小球先加速后减速【解析】选A。设小球受到的阻力为Ff＝kv2，在刚开始下落一段时间内阻力是从零增加，mg>Ff，向下做加速运动，过程中速度在增大，所以阻力在增大，当mg＝Ff时，合力为零，做匀速直线运动，速度不再增大，故小球的速度先增大后匀速，A正确。
2.如图所示，质量m0＝60 kg的人通过定滑轮将质量为m＝10 kg的货物提升到高处。滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a＝2 m/s2，则人对地面的压力为(g取10 m/s2)(　　)A．120 N　　　B．480 N　　　C．600 N　　　D．720 N
4．(教材二次开发·【问题与练习】T3变式题)民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的客机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来。若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m，构成斜面的气囊长度为5.0 m。要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(g取10 m/s2)，则：(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？