4.5 牛顿运动定律的应用 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第5节 牛顿运动定律的应用 第四章 运动和力的关系 视频《2022年北京冬奥会会徽宣传片》 导入新课 冰雪运动中也蕴含着很多的物理规律，这节课我们尝试用已经学过的物理规律来解决部分项目中的动力学问题。 导入新课 　　冰壶是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，属于冬奥会比赛项目，有人把冰壶称作“冰上国际象棋”，这一比喻很好地诠释了冰壶的神秘与高雅。 　　冰壶运动在中国起步很晚，但发展很快。2001年 哈尔滨市体委成立国内首支冰壶专业队伍，正式 参加国际比赛。到现在，取得的最好成绩为： 男队，奥运会第四名，世锦赛第四名； 女队，奥运会季军，世锦赛冠军。 一、从受力确定运动情况 投手在起点线处释放冰壶，让冰壶滑行到大本营的中心，期间可合理利用具体的规则，比如擦冰，来改变冰壶的运动进行攻击或者防守对方的冰壶，最后留在大本营里且离中心最近的冰壶得分。 视频《冰壶比赛》 一、从受力确定运动情况 交流讨论 冰壶被投出后做什么运动？ 冰壶运动的位移取决于什么？ 擦冰的作用是什么？ 匀减速直线运动 初速度、加速度 减小阻力以减小加速度 一、从受力确定运动情况 梳理深化 从受力情况确定运动情况的一般思路： 分析受力 加速度 运动情况 牛顿第二定律 F = ma 运动学公式 匀 变 速 直 线 运 动 一、从受力确定运动情况 例1．冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地示意如图。比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O。已知投掷线AB距圆心O的距离为30 m，设冰壶与冰面间的动摩擦因数μ=0.008。在某次比赛中，运动员使冰壶在投掷线中点处以2 m/s的速度沿虚线滑出。试判断冰壶能否运动到圆心O处？（g取10 m/s2） 一、从受力确定运动情况 解：以冰壶前进方向为正方向建立一维坐标系 由牛顿第二定律，冰壶的加速度 由 v2－v02 = 2ax 得冰壶滑行距离 25 m＜30 m，所以冰壶不能运动到圆心O处。 一、从受力确定运动情况 练习1．在上题中，为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至0.004。因此为使冰壶能够沿虚线恰好到达圆心O点，运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少？（g取10 m/s2） 一、从受力确定运动情况 解：由牛顿第二定律，刷冰后的加速度 解得擦冰的长度 x2 = 10 m 由 v2－v02 = 2ax 得 已知 x1 + x2 = 30 m 一、从受力确定运动情况 跳台滑雪是冬奥会运动项目之一，利用自然山形建成的跳台进行，脚着专用滑雪板，不借助任何外力，从起滑台起滑，在助滑道上获得高速度，于台端起跳后，身体前倾与滑雪板成锐角，沿抛物线在空中飞行，在着陆坡着陆后，继续滑行至停止区停止。 视频《跳台滑雪》 二、从运动情况确定受力 图为2022年北京冬奥会跳台滑雪场馆效果图——“雪如意”。 跳台剖面因与中国传统吉祥饰物“如意”的S形曲线契合， 因此被形象地称为“雪如意”。 利用这个跳台的S曲线即赛道剖面的S线和中国古代文化如意的S曲线，形成一种对冬奥赛事独到的中国文化表达。 二、从运动情况确定受力 要飞跃较长的距离，助滑阶段获得 大的速度是很重要的因素。助滑阶 段赛道可近似看成倾斜直线赛道。 运动员在赛道上受到哪些力的作用？ 哪些力对运动员的加速有影响？ 要想获得高速度，运动员需要减小哪个因素的影响？ 你知道可以采取哪些技术措施吗？ 交流讨论 重力、支持力、摩擦力 重力 摩擦力 增大光滑程度、减小压力 二、从运动情况确定受力 梳理深化 从运动情况确定受力情况的一般思路： 运动学公式 分析受力 运动情况 加速度 匀 变 速 直 线 运 动 牛顿第二定律 F = ma 一、从受力确定运动情况 巩固提升 跳台滑雪运动中助滑时运动员保持蹲踞姿势从A点由静止出发沿直线向下加速运动，经过距离A点s = 20 m处的P点时，运动员的速度v1 = 50.4 km/h。 已知助滑赛道的倾角为37°，运动员的质量 m = 60 kg，重力加速度取g = 9.8 m/s2，求 助滑过程中运动员所受到的阻力大小。 （计算结果保留两位有效数字） 二、从运动情况确定受力 由 v2－v02 = 2ax 得运动员的加速度 运动员在P点的速度v1 = 50.4 km/h = 14 m/s 解：受力分析，建立如图直角坐标系， Fx = mgsin37°－f 由牛顿第二定律得 Fx = ma = 60×4.9 N = 294 N f = mgsin37°－ Fx = 60×10×sin37° N－ 292 N ≈ 68 N 二、从运动情况确定受力 练习2．高度为h的冰滑梯，倾角为θ，小朋友从静止开