5. 牛顿运动定律的应用（教学课件）物理人教版2019必修第一册

第四章 运动和力的关系 人教版（2019）必修 第一册 5. 牛顿运动定律的应用 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 知道动力学两类基本问题的基本特征，以及所要解决的问题。 科学思维 通过受力分析和过程分析，借助牛顿第二定律和运动学公式解决两类问题。 科学探究 通过两个典型例题的讲解，明确如何做好受力分析和过程分析，已经解决问题的步骤。 科学态度与责任 教师应该引导学生体会到加速度是联系运动和力的桥梁和纽带。让学生体会到力和运动之间的关系。 学习目标 从受力确定运动情况 01 从运动情况确定受力 02 教学内容 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 已知物体的受力情况求物体的运动情况。 已知物体的运动情况，求物体的受力情况。 两类问题的受力分析和过程分析，且通过加速度解决两类动力学问题。 重点难点 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？ 课堂导入——思考与讨论 (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？ 课堂导入——复习与思考 01 PART 01 第一部分 从受力确定运动情况 探究新知 8 【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？ 探究新知——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 探究新知——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 探究新知——典例解析 02 PART 02 第二部分 从运动情况确定受力 探究新知 12 【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。 探究新知——典例解析 【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 探究新知——典例解析 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。 探究新知——典例解析 (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？ 探究新知——思考与讨论 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。 探究新知——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 探究新知——方法总结 3.两类问题的解题步骤 探究新知——方法总结 牛顿运动定律的应用 两个分析 一个关键 加速度是力和运动联系的桥梁 受力分析 过程分析 逐过程分析物体受力，注意摩擦力、弹力可能变化。 逐一分析不同过程运动特点，找出相邻过程的联系点。 课堂小结 1．2024年11月14日凌晨，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。当返回舱距离地面高度为2m时，返回舱的速度为8m/s，此时返回舱底部的4台反推发动机同时点火工作，返回舱触地前的瞬间速度降至零，从而实现软着陆。若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为，重力加速度g取，则平均每台反推发动机提供的推力大小为（   ） A． B． C． D． 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】当返回舱距离地面高度为2m时，返回舱的速度为8m/s，返回舱触地前的瞬间速度降至零，根据速度与位移的关系，有解得对返回舱，由牛顿第二定律得解得故选C。 2．如图所示，A、B两物体相距时，物体A在水平向右的拉力作用下，以的速度向右匀速运动，而物体B在水平向左的拉力的作用下以的初速度向右做匀减速运动。两物体质量相同，与地面的动摩擦因数均为0.3，，则经过多长时间A追上B（　　） A．4s B．5s C．6s D．7s 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】设两物体的质量都为m，A物体做匀速直线运动，则A物体受力平衡，即， B物体做匀减速直线运动，对B物体受力分析又根据牛顿第二定律解得，B减速到0所用时间为此时B的位移为此时A的位移为由于可知B速度减为零时，A还未追上B，此后B静止，A继续匀速直线运动，继续追及的时间则物体A追上物体B所用的时间故选C。 3．冰壶运动是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，在某次比赛中，质量为18千克的冰壶被投出后近似做匀减速直线运动，用时20s停止，最后1s内位移大小为0.2m，若忽略冰壶转动的影响，下面说法正确的是（　　）  A．冰壶的初速度大小是 B．冰壶的加速度大小是 C．冰壶受到的摩擦力大小为8.2N D．前10s位移和后10s的位移之比为 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】AB．题意知最后t=1s内位移大小为x=0.2m，逆向思维法可得代入数据，解得冰壶的加速度大小由于用时20s停止，故初速度故A正确，B错误； C．分析可知摩擦力f就是冰壶受到的合力，由牛顿第二定律有 故C错误； D．匀变速直线运动规律可知，初速度为0的匀加速直线运动，在连线相等的时间内位移比等于奇数比，逆时思维法可知前10s位移和后10s的位移之比为3：1，故D错误。 故选A。 4．如图所示为某滑雪爱好者参与高山滑雪时的情境，某时刻滑雪者收起雪杖，从静止开始沿着倾角的平直山坡做匀加速直线运动，经过时间t后到达坡底。已知滑板与山坡间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，则关于滑雪者在该运动过程中的说法正确的是（　　） A．加速度大小为 B．到坡底的速度大小为 C．运动的平均速度大小为 D．运动的位移大小为 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】根据牛顿第二定律可得解得加速度大小为则滑雪者到坡底的速度大小为滑雪者运动的平均速度大小为滑雪者运动的位移大小为故选D。 5．从水平地面将一小球以一定的初速度竖直向上抛出，小球运动0.6s到最高点，再经0.8s落回地面。小球可视为质点且在空中运动时受到空气的阻力大小保持不变，取重力加速度大小 。小球受到的阻力与重力大小之比为（　　） A．4：3 B．9：16 C．1：1 D．7：25 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】上升、下降过程中，根据牛顿第二定律有，根据位移—时间公式有，解得故选D。 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 谢谢聆听 $$