(教参)第四章 5 牛顿运动定律的应用-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册课程探究与巩固教师用书word+课件PPT（人教版，浙江专用）

5　牛顿运动定律的应用 课标要点 学科素养 链接浙江学考 链接浙江选考 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 物理观念：能用牛顿运动定律解释生活中有关的比较简单的实际问题。具有与牛顿运动定律相关的运动与相互作用观念。 科学思维：能对动力学问题进行分析和推理，获得结论。能用与牛顿运动定律相关的证据表达自己的观点。 科学态度与责任：喜欢将牛顿运动定律应用于日常生活实际中 用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题 用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题 (见学生用书P100)　　　　　　　 知识点　牛顿运动定律的比较和联系 1．牛顿运动定律的比较 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 物体加速度的大小跟它受到的合力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上 表达 式 — F＝ma F＝－F′ “－”表示两力方向相反 研究 对象 单个物体 单个物体 两个物体。F和F′各自作用在对方上 意义 说明了一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质(惯性)；力是改变物体运动状态(速度)即产生加速度的原因 给出了F、m和a三者的定量关系；给出了加速度的方向跟合力方向的关系 给出了作用力和反作用力之间的定量关系；拓宽了求力的渠道：若一个力不好求，可先求其反作用力，然后根据牛顿第三定律进行转换 相同 点 它们的适用范围均为惯性参考系，宏观物体做低速运动(远小于光速)的情形 2．牛顿运动定律的联系 [思考题] (1)能否将牛顿第一定律看成是牛顿第二定律的特例？ (2)物体受的合力为0时处于平衡状态，能否看成是牛顿第二定律的特例？ 【答案】 (1)不能。因为牛顿第一定律研究的是物体不受力时的情况，而牛顿第二定律研究的是物体受力时的情况。 (2)能。由牛顿第二定律F＝ma，物体受的合力F为0时，a＝0，物体处于平衡状态。因此物体受的合力为0时处于平衡状态，能看成是牛顿第二定律的特例。 (见学生用书P101)　　　　　　　 从牛顿第二定律的数学表达式F＝ma来看，F是力学量，a是运动学量，所以我们说牛顿第二定律是联系力和运动的桥梁。牛顿第二定律的应用问题可分为“已知受力情况求运动情况”和“已知运动情况求受力情况”两类问题。 1．基本思路 2．解题步骤 (1)审题，确定研究对象。所选择的研究对象可以是单一的物体，也可以是多个相互作用的物体所构成的系统，同一题目中可根据需要先后选取不同的研究对象。 (2)分析研究对象的受力情况，根据牛顿第二定律F＝ma，求出研究对象的加速度。 (3)分析研究对象的运动情况，根据运动学公式列方程，求出未知的运动学量，如物体运动的位移、速度及时间等。 高中阶段遇到的问题，物体受力情况一般不变，即受恒力作用，物体做匀变速直线运动，故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式，如v＝v0＋at，x＝v0t＋at2，v2－v＝2ax，＝＝＝v等。 (4)求出结果，检验结果是否成立。 3．列矢量式的注意事项 由于所用的牛顿第二定律、匀变速直线运动公式均为矢量式，因此在列方程的过程中要注意各矢量的方向。一般情况下取加速度的方向为正方向，分别用正、负号表示公式中各矢量的方向，将矢量运算转化为代数运算。 如图所示，质量为2 kg的物体静止放在水平地面上，已知物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现给物体施加一个与水平面成37°角的斜向上的拉力F＝5 N的作用，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)求物体与地面间的摩擦力大小。 (2)求物体的加速度大小。 (3)若经过5 s撤去拉力F，求物体从开始运动到最终静止的滑行距离。 【答案】 (1)3.4 N　(2)0.3 m/s2　(3)4.312 5 m 【解析】 (1)物体受力如图所示，物体与地面间的摩擦力大小为Ff＝μ(mg－Fsin 37°)， 解得Ff＝3.4 N。 (2)水平方向，由牛顿第二定律有 Fcos 37°－Ff＝ma1， 解得a1＝0.3 m/s2。 (3)5 s末速度v＝a1t＝1.5 m/s， 5 s内的位移x1＝a1t2＝3.75 m， 设经过5 s撤去拉力F后物体加速度大小为a2， 由μmg＝ma2， 解得a2＝2 m/s2 设还能滑行的距离为x2，则0－v2＝－2a2x2， 解得x2＝0.562 5 m， 故物体的滑行距离x＝x1＋x2＝4.312 5 m。 法国人劳伦特·菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界进行了超高空特技跳水表演，他从3