4.5 牛顿运动定律的应用（教学课件）-【上好课】高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第一册）

4.5 牛顿运动定律的应用 第四章 运动和力的关系 人教版（2019） 主讲老师： 20XX.XX.XX 目录 01 02 03 04 从运动情况确定受力 传送带模型 板块模型 从受力确定运动情况 思考与讨论 为了尽量缩短停车时间，旅客按照车门标注的位置候车。列车进站时总能准确的停在对于车门的位置。这是如何做到的呢？ 复习与思考 (1)牛顿第一定理的内容是什么？它揭示了什么样的规律？ (2)牛顿第二定理的内容是什么？它揭示了什么样的规律？ (3)既然力是改变物体运动状态的原因，那么力与运动之间存在怎样的关系呢？ (4)我们在研究力与运动之间关系时我们可能遇到哪些问题？对这些问题你认为如何处理呢？ 第一部分 从受力确定运动情况 一、典例解析 【例题1】运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。 （1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g 取10 m/s2。 （2）若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出， 其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前 方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原 来的90%，冰壶多滑行了多少距离？ 一、典例解析 【解析】（1）以冰壶为研究对象， mg FN Ff 摩擦力：Ff ＝ -µ1FN ＝-µ1mg 由牛顿第二定律得：-μmg=ma1 由vt 2－ v02 =2a1x1得：x1=28.9m 建立一维坐标系 一、典例解析 （2）设冰壶滑行 10 m 后的速度为 v10，则 v102 ＝ v02 ＋ 2a1x10 冰壶后一段的加速度： a2 ＝-µ2 g ＝-0.02×0.9×10 m/s2 ＝-0.18 m/s2 滑行 10 m 后为匀减速直线运动，由 v2－ v102＝2a2x2 ， v＝0，得： 第二次比第一次多滑行了：（10＋21－28.9）m＝2.1m 第二部分 从运动情况确定受力 一、典例解析 【例题2】如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75 kg，以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为 30°，在5 s的时间内滑下的路程为60 m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s2。 二、典例突破 【解析】以滑雪者为研究对象。建立如图所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。 根据匀变速直线运动规律，有 其中 v0＝ 2 m/s，t＝5s，x＝60 m，则有 根据牛顿第二定律，有 y 方向： x方向： FN－mgcosθ ＝ 0 mgsinθ－Ff ＝ma 二、典例突破 得： FN ＝ mgcosθ Ff ＝m（g sin θ－a） 其中，m ＝ 75 kg，θ ＝ 30°，则有 Ff＝75 N，FN＝650 N 根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为 650 N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为 75 N，方向沿山坡向上。 思考与总结 (1)你认为“从受力确定运动情况”这类问题中，要做好哪两个分析？ (2)你认为“从受力确定运动情况”这类问题中，要把力和运动联系在一起的桥梁是什么？ (3)你认为“从受力确定运动情况”这类问题中，我们应该按照怎样的步骤解决来解决？ 思考与总结 1.两个分析 两个分析 过程分析 受力分析 逐一分析不同过程运动特点，找出相邻过程的联系点。 逐过程分析物体受力，注意摩擦力、弹力可能变化。 二、方法总结 2.一个桥梁 受力情况 运动情况 加速度a 由F=ma 运动学公式 由受力情况确定运动情况 由运动情况确定受力情况 二、方法总结 3.两类问题的解题步骤 第三部分 传送带模型 一、水平传送带问题 【例题3】如图所示，水平传送带正在以v＝4.0 m/s的速度匀速顺时针转动，质量为m＝1 kg的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g取10 m/s2)．如果传送带长度L＝20 m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端． 思考与讨论 (1)物块轻放在传送带上后，所受的合外力多大？物块的加速度多大？ (2)物块开始做何种运动？ (3)当物块的速度加速到与传送带的速度相等时经历多长时间？位移多大？ 思考与讨论 (4)当物块的速度和传送带速度相同时，物块是否还受传送带的摩擦力？ (5)物块和传送带速度相同后，物块将做何种运动？这一段经历的时间多长？ (6)你是否可以画一下物块在这个过程的v-t图像？ 拓展与突破 如果传送带长度L＝4.5 m，