2018-2019沪科版物理必修一配套课件：5.4牛顿运动定律的案例分析

车检修,应在离车150 m远的地方竖一警示牌.
这150 m距离的依据是参考了哪些因素？ 提示：放一警示牌的目的是引起其他车辆的 注意，以免发生事故．主要是考虑汽车运动 的速度、反应时间、刹车时的加速度等．
要点探究讲练互动
要点一 由物体的受力情况确定运动情况
学案导引 1．在对物体进行正确受力分析时应注意什么？
5．4 牛顿运动定律的案例分析
目标导航 1.知道应用牛顿运动定律解决的两类基本问 题． 2 ．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本
思路和方法．(重点)
3．能够对物体的受力和运动情况进行分析.
(难点)
新知初探自学导引
一、牛顿运动定律的适用范围 宏观 物体做低速(即远小于光速) 研究表明，_____ 运动时，都服从牛顿运动定律，牛顿运动定
所用时间是多少？ 解析：以人为研究对象下滑时受力分析如图 所示： 沿斜坡方向由牛顿第二定律知 mgsinθ＝ma①
1 2 由运动学方程知： L＝ at 1② 2 vC＝ at1③ 2 6 由①②③得， t1＝ s vC＝ 4 6 m/s 3 在水平面上加速度 a′＝ μg＝2.5 m/s2④ vC＝ a′ t2⑤ vC 4 6 8 由④⑤得： t2＝ ＝ s＝ 6 s 2.5 5 a′ 34 t＝ t1＋ t2＝ 6 s. 15 34 答案： 6 s 15
【规律方法】Βιβλιοθήκη (1)求解此类问题的思路是根
据物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物
体运动的加速度，然后根据运动学公式求物 体运动的时间、位移、速度等． (2)对物体受力分析时注意不要多力或漏力， 若物体受力个数多于三个力时要用正交分解 法求合力．
互动探究 上例中若斜面光滑，人和水平接触面的摩擦
因数为μ＝0.25，则人从开始下滑到停止运动
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
(2)人在离C点多远处停下？
【思路点拨】 解此类问题的关键有两点：
(1)选取研究对象，在不同阶段正确受力分析
确定加速度． (2)以加速度为桥梁结合运动学方程求时间， 位移等．
【精讲精析】 (1)人在斜坡上下滑时，受力 如图所示．设人沿斜坡下滑的加速度为 a，沿 斜坡方向，由牛顿第二定律得 mgsinθ － f＝ ma， f＝ μN， 垂直斜坡方向有 N－ mgcosθ＝ 0， 1 2 由匀变速运动规律得 L＝ at ，联立以上各式 2 得， a＝gsinθ－ μgcosθ＝ 4 m/s2， t＝2 s.
地球表面 物体的运动，也能 律不仅能研究__________ 研究人造卫星在太空中的运动．
二、动力学的两类基本问题 1．已知物体的受力情况确定物体的运动情况
根据牛顿第二定律，已知物体受力情况可以
加速度 ，在知道物体的初始条件( 求出物体的_______
初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以
求出物体在任意时刻的位置和速度，也就确
由牛顿第二定律得，在 x轴方向： F－ mgsinθ －f＝ma
(2) 人在水平面上滑行时，水平方向只受到地 面摩擦力作用．设在水平面上人减速运动的
加速度为a′，由牛顿第二定律得μmg＝ma′
设人到达 C 处的速度为 v ，由匀变速运动规律 得 下滑过程：v2＝2aL 水平面上：0－v2＝－2a′s 联立以上各式解得s＝12.8 m.
【答案】
(1)2 s
(2)12.8 m
例1 如图所示是一滑雪场示意图,其中AC 是长L＝8 m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是
与斜坡平滑连接的水平面.人从A点由静止下
滑，经过C点时速度大小不变,又在水平面上 滑行一段距离后停下，人与接触面间的动摩 擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力，(取g＝ 10 m/s2，sin37°＝0.6,
cos37°＝0.8)求：
要点二
已知物体的运动情况确定受力情况
学案导引
1．匀变速直线运动的基本公式有哪些？
2．可以从哪些角度确定加速度？体现了加 速度的什么作用？
例1
(2012· 延安高一期末综合测试)质量为
2.75 t的载重汽车，在2900 N的牵引力作用下, 由静止开上一个山坡，沿山坡每前进1 m，升 高0.05 m，汽车前进100 m时，速度达到36 km/h，求汽车在前进过程中所受的摩擦力．
运动情况 ． 定了物体的___________
2．已知物体的运动情况求物体的受力情况 根据物体的运动情况，由运动学公式求出 加速度 ，再根据牛顿第二定律可确定物体 _______ 合外力 ，从而求出某些未知力，或 所受的_______ 与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度 系数、力的方向等．
想一想 高速公路上行车，如果车辆发生故障，要停
(g取10 m/s2)
【思路点拨】
分析汽车 运动加 → 运动情况 速度
物体受 牛顿第二定 → → 力分析 律求摩擦力
【精讲精析】 汽车的受力情况如图所示， 其受力为：重力 mg、牵引力 F、斜坡的支持 力 N、摩擦阻力 f，因为初速度 v0＝0，末速 度 vt＝ 36 km/h＝ 10 m/s，位移 s＝ 100 m，由 2 2 v － v t 0 2 2 运动学公式 vt － v 0 ＝ 2as 得： a ＝ ＝ 2s 102－ 02 m/s2＝ 0.5 m/s2 2×100
2．已知受力确定物体运动时为何要求加速度？
1.基本思路 物体的受 力情况 → 物体的 合外力 → 加速度
运动学 物体的运 → → 公式 动情况
2．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．要注意画出物体所受 到的所有力，不能漏力或多画力，分析受力 的顺序一般是先重力,再弹力,最后是摩擦力. (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，求出所需的运动学量——任意时刻的位 移和速度，以及运动轨迹等．
特别提醒：(1)正确的受力分析是解答本类题
目的关键．
(2)若物体受两个力作用，用合成法求加速度 往往要简便一些；若物体受三个或三个以上 力作用时,要正确应用正交分解法求加速度． (3)物体做直线运动时，合外力的方向一定在 物体运动方向的直线上．