第四章 第五节 牛顿运动定律的应用-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

物理 必修第一册（人教） 第四章 运动和力的关系 第五节 牛顿运动定律的应用 从受力确定运动情况 知识点一 运动和力 正比 反比 相同 加速度 从运动情况确定受力 知识点二 加速度 【课程标准】　 1.理解牛顿运动定律。 2.能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。 教材新知梳理 一、运动和力的关系 牛顿第二定律确定了 的关系。 1．大小关系：物体加速度的大小跟它受到的作用力成 ，跟它的质量成 。 2．方向关系：加速度的方向跟作用力的方向 。 二、从受力确定运动情况 如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的 ，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。 关键核心突破 [情境导思] 甲同学说：“由a＝ eq \f(Δv,Δt) 可知，物体的加速度a与速度的变化量Δv成正比，与时间Δt成反比。”乙同学说：“由a＝ eq \f(F,m) 可知，物体的加速度a与合力F成正比，与质量m成反比。”哪一种说法是正确的？为什么？ 提示：乙同学的说法正确，物体的加速度大小是由物体所受的合力的大小和物体的质量共同决定的，与速度变化量及所用的时间无关。 [要点培优] 1．问题界定：已知物体受力情况，确定运动情况，指的是在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。 2．解题思路 3．解题步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图。 (2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(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，选择运动学公式，求出所需求的运动学参量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等。 题组应用培优 [例1] 如图所示，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A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后，沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来。若人和滑板的总质量m＝60.0 kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ＝0.5，斜坡的倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2。 (1)人从斜坡上滑下的加速度为多大？ (2)若由于场地的限制，水平滑道BC的最大长度 L＝20.0 m，则斜坡上A、B两点间的距离应不超过多少？ 解析：(1)人和滑板在斜坡上的受力如图所示，建立直角坐标系。 设人和滑板从斜坡上滑下的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得 mg sinθ－Ff＝ma1 FN－mg cosθ＝0，其中Ff＝μFN 联立解得人和滑板滑下的加速度大小 a1＝g(sinθ－μcosθ)＝2.0 m/s2。 (2)人和滑板在水平滑道上的受力如图所示。 由牛顿第二定律得FN′－mg＝0，Ff′＝ma2 其中Ff′＝μFN′ 联立解得人和滑板在水平滑道上运动的加速度大小a2＝μg＝5.0 m/s2 设人从斜坡上滑下的最大距离为LAB，整个运动过程中由匀变速直线运动公式得 VB2＝2a1LAB，0－VB2＝－2a2L 联立解得LAB＝50.0 m。 答案： (1)2.0 m/s2　(2)50.0 m 【易错警示】　从受力确定运动情况应注意的三个方面 1．方程的形式：牛顿第二定律F＝ma，体现了力是产生加速度的原因。应用时方程式的等号左右应该体现出前因后果的形式，切记不要写成F－ma＝0的形式，这样形式的方程失去了物理意义。 2．正方向的选取：通常选取加速度方向为正方向，与正方向同向的力取正值，与正方向反向的力取负值。 3．求解：F、m、a采用国际单位制单位，解题时写出方程式和相应的文字说明，必要时对结果进行讨论。 [训练]1.如图所示，运动员以v0＝3 m/s的速度将冰壶沿水平冰面投出，冰壶在冰面上沿直线滑行x1＝20 m后，其队友开始在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，以延长冰壶的滑行距离。已知运动员不摩擦冰面时，冰壶和冰面间的动摩擦因数μ＝0.02。求此冰壶： (1)滑行20 m过程中的加速度大小a1； (2)滑至20 m处的速度大小v1； (3)投出后在冰面上滑行的距离x。 解析：(1)冰壶自由滑行过程根据牛顿第二定律有F合＝μmg＝ma1 代入数据解得a1＝0.2 m/s2。 (2)自由滑行时冰壶做匀减速运动，根据位移速度关系有v02－v12＝2a1x1 解得v1＝1 m/s。 (3)摩擦冰面后根据牛顿第二定律有0.9μmg＝ma2，解得a2＝0.18 m/s2 冰壶还能滑行的距离 x2＝ 2),\s\do1(1)) eq \f(v,2a2) ＝ eq \