高中物理牛顿运动定律的应用

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新课标高中物理人教版必修第一二三册教材解读〖牛顿运动定律的应用 教材解读〗

新课标高中物理人教版必修第一二三册教材解读〖牛顿运动定律的应用 教材解读〗

5 牛顿运动定律的应用
一、教学目标
1能用牛顿运动定律解决两类主要问题:已知物体的受力情况确定物体的运动隋况、已知物体的运动情况确定物体的受力情况。

2掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法,即首先对研究对象进行受力和运动情况分析,然后用牛顿运动定律把二者联系起来。

3初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响,建立应用科学知识解决实际问题的意识。

二、教材分析
本节是应用牛顿运动定律解决问题,综合了前面所学的基础知识和本章所学的基本规律,因此本节具有承上启下的作用。

将牛顿运动定律的应用分为两种类型:一是从受力确定运动情况,即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。

处理这类问题的基本思路是:先分析物体的受力情况求出合力,根据牛顿第二定律求出加速度,再利用运动学的有关公式求出要求的速度和位移等运动学量。

二是从运动情况确定受力,即在运动情况如物体的运动性质、速度、加速度或位移已知的条件下,求出物体所受的力。

处理这类问题的基本思路是:首先分析清楚物体的运动学情况,根据运动学公式求出物体的加速度,然后在分析物体受力情况的基础上,利用牛顿第二定律列方程求力。

在本节的教学中,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。

在牛顿第二定律公式和运动学公式中,均包含有一个共同的物理量——加速度。

因此,求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路,正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。

基于以上分析,本节的教学重点是应用牛顿运动定律解决实际问题,难点是在应用过程中灵活选择方法,比如建立恰当的坐标系进行解题。

1。

高中物理5.牛顿运动定律的应用优秀课件

高中物理5.牛顿运动定律的应用优秀课件

三、解题步骤:
1.选取研究对象,受力分析,画出受力的示意图。
2.选取适宜的方法进行力的合成,注意规定正方向。
3.根据牛顿定律、运动公式列出方程求解。
说明:有时要对结果进行分析、检验或讨论。
四、几种典型的解题方法:
1.正交分解法
2.整体法和隔离法
3.假设法 4.极限法
5.图象法
五、典型例题:
1.牛顿第一定律的应用以及惯性问题:
牛顿运动定律的应用
运动
关系?

1、牛顿第一定律
牛顿运动定律 2、牛顿第二定律
3、牛顿第三定律
超重与失重
一、动力学的两类问题:
1.物体的受力情况

运动情况
2.物体的运动情况

受力情况
二、解决动力学问题的根本思路:
受力情况 F合 ma a 运动学公式 运动情况
运动情况 运动学公式 a F合 ma 受力情况
小, 那么加速度 ( B)
A.一定变小
B.一定变大
C.一定不变
D.可能变小, 可能变大, 也可能不变
解: 画出物体P受力图如图示:
F
由牛顿第二定律得
mgsinθ-Fcosθ=ma
保持F的方向不变,使F减小, 那么加速度a一定变大
FN PF
mg
例4 .一物体放置在倾角为θ的斜面上,斜面固定于加速上 升的电梯中,加速度为a,如下图.在物体始终相对于斜 面静止的条件下,以下说法中正确的选项是 (B C )
A.当θ 一定时,a 越大,斜面对物体的正压力越小 B.当θ 一定时,a 越大,斜面对物体的摩擦力越大 C.当a 一定时, θ 越大,斜面对物体的正压力越小 D.当a 一定时, θ 越大,斜面对物体的摩擦力越小

牛顿运动定律在高中物理中地位与作用

牛顿运动定律在高中物理中地位与作用

牛顿运动定律在高中物理中地位与作用牛顿运动定律是高中物理动力学的核心知识,是经典力学的基础,是天文学的研究基础,是动能定理和动量定理的推导支柱和研究能量问题的重要手段,是电磁学的研究方法的基石,是热学研究的基础,可以说只要是研究宏观低速,在惯性参考系中运动的一切物体,牛顿运动定律都有着不可撼动的重要地位。

对牛顿运动定律的学习是培养学生建立物理观念的重要的途径,同时引导学生建立科学思维,形成科学探究的方法,培养学生的科学态度与责任。

高中物理动力学是理论力学的一个分支学科,它主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。

动力学研究的对象的运动速度远小于光速的宏观物体,高中物理学的动力学分支是大学物理学和天文学的研究基础,也是许多工程学科的研究基础。

作为选拔人才功能的高考,在物理学科的考查中更是对牛顿运动定律加大考查力度,是每一年高考物理的必考的重点知识,指导学生学好牛顿运动定律不仅可以为学生高考服务,更是对学生将来的终生发展奠定坚实的知识基础。

在运动学中我们学习了怎样描述物体的运动,但是没有讨论物体为什么会做这种或那种运动,要揭示物体运动原因,就要研究运动和力的关系。

在物理学中,只研究物体怎样运动而不涉及运动与力的关系的理论,称为运动学;研究运动与力的理论,称做动力学。

运动学是研究动力学的基础,但只有懂得了动力学的知识,才能根据物体所受的力确定物体的位置、速度变化是规律,才能够创造条件来控制物体的运动。

例如运动学只是使我们能够描述天体是怎样运动的,动力学则使我们能够把人造卫星和宇宙飞船送上太空,使人类登上月球,甚至奔向火星。

动力学的奠基者是英国科学家牛顿,他在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中提出了三条运动定律,后人把它们总称为牛顿运动定律。

牛顿运动定律确定了力与运动是关系,它们是整个动力学的核心。

关于力与运动的关系,是一个延绵了两千年的问题。

公元前三世纪古希腊著名的哲学家、科学家、教育家亚里士多德认为“物体的运动需要力来维持”,例如马拉车,车才会持续地运动,马停止拉车,车就停止运动,他的观点与人们的生活经验相符合,以至于在此后两千多年的时间里,人们把他的观点奉为经典,没有人怀疑。

高中物理必修二第四章—4.6牛顿运动定律的应用之一(已知受力)

高中物理必修二第四章—4.6牛顿运动定律的应用之一(已知受力)
④加速度已知时,可取某个未知力为x正方向,建立 直角坐标系。
第四步:根据牛顿第二定律列方程求解。
∑Fx= ma;或 ∑Fx= max
∑Fy= 0
∑Fy= may
强调:
⑴必须严格按照 F合=ma 的形式列牛顿第二定律 的原始方程。等式的左边是一个求合力的表达式,
等式的右边只能是ma,是合力的作用效果。方程
a
由运动学公式vt2-v02=2as2,得:
物体的滑行距离
G
s2

0

v
2 2
2a2

0 1.22 m 0.36m
2 (2)
例题6:质量为m=4kg的小物块在一个平行于斜面 的拉力F=40N的作用下,从静止开始沿斜面向上滑 动,如图所示。已知斜面的倾角α =370,物块与斜 面间的动摩擦因数μ =0.25,斜面足够长,力F作用 4s后立即撤去,求: ⑴前4s内物块的位移大小及物块在4s末的速率; ⑵撤去外力F后4s末物块的速度和4s内物体的位移。 (g=10m/s2, sin370=0.6, cos370=0.8)
解:⑴在物体向左运动的过程中,其加速度为a1 , 根据牛顿第二定律有:
F+μmg=ma1 , a1=(F+μmg)/m =10m/s2
物⑵体物t1体向=v向左1/左运a1的动=位速1s移度为减:为零s1所 用v0t时1 间12为a1tt112, 则5m
物体向右的加速度为a2,则:
F-μmg= ma2
第三步:根据牛顿第二定律求出物体的加速度。
第四步:结合题中给定的物体的初速度,确定运动性 质。(a与速度方向相同,物体做加速直线运动,a 与运动方向相反,物体做减速直线运动)
第五步:利用运动学公式求解运动的物理量(速度、 位移、时间)。

人教版2019高中物理4.5牛顿运动定律的应用(共34张PPT)

人教版2019高中物理4.5牛顿运动定律的应用(共34张PPT)

=2ax
牛顿第二定律F合=ma,确定了运动和力的关系,使我们能够把物
体的运动情况与受力情况联系起来。
重力 弹力 摩擦力
F合=ma 桥梁
v=v0+at
两类动力学问题
1.两类动力学问题 第一类:已知受力情况求运动情况。 第二类:已知运动情况求受力情况。 2. 解题关键 (1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动分析; (2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁;速度是各物理过程间相 互联系的桥梁.
01
从受力确定运动情况
知识要点
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, 要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
处理这类问题的基本思路是: 先分析物体受力情况求合力, 据牛顿第二定律求加速度, 再用运动学公式求所求量(运动学量)。
【例题】: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?
F 370
θmFf g 【解析】物体受力分析如图所示 由牛顿第二定律,可得:
Fcosθ-µFN=ma
FN
FN+Fsinθ=mg
4s末的速度 4s内的位移
典例分析
汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数,才能保证汽车 安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数,需要测试 刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以54 km/h的速度行驶时,突 然紧急刹车,车轮被抱死后在路面上滑动,直至停下来。量得车轮在公 路上摩擦的痕迹长度是17.2 m,则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少? 取 g=10 m/s2。

2023学年新教材高中物理第四章运动和力的关系:牛顿运动定律的应用pptx课件新人教版必修第一册

2023学年新教材高中物理第四章运动和力的关系:牛顿运动定律的应用pptx课件新人教版必修第一册

典例示范 例2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动,4 s内通 过8 m的距离,此后关闭发动机,汽车又运动了2 s停止,已知汽车的 质量m=2×103 kg,汽车运动过程中所受的阻力大小不变,求: (1)关闭发动机时汽车的速度大小; (2)汽车运动过程中所受到的阻力大小; (3)汽车牵引力的大小.
(1)冰壶与冰面之间的摩擦力; (2)30 s内冰壶的位移大小.
答案:(1)3.8 N (2)40 m
5.牛顿运动定律的应用
必备知识•自主学习
关键能力•合作探究
新课程标准
理解牛顿运动定律,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.
核心素养目标
科学思维
科学探究
科学态度 与责任
真实情境下,应用牛顿运动定律解决综合问题. 利用生产生活中的实际问题,探究、论证运动和力的 关系. 感受物理和生活、科学、技术的联系,培养探索自然 的内在动力.
(1)人(含滑板)从斜坡上滑下的加速度为多大; (2)若由于场地的限制,水平滑道的最大距离BC为L=20.0 m,则人(含滑 板)从斜坡上滑下的距离应不超过多少.
答案:(1)2 m/s2 (2)50 m
探究点二 从运动情况确定受力 导学探究
房屋屋顶的设计要考虑很多因素,其中很重要的一点是要考虑排 水问题,如果某地降雨量较大,为了使雨滴能尽快地淌离房顶,设雨 滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动.

针对训练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.如果人和滑板的总质量m=60 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.求:

高中物理必修一 第四章 第五节 牛顿运动定律的应用

高中物理必修一 第四章 第五节 牛顿运动定律的应用

针对训练1
一质量为m=2 kg的滑块在倾角为θ=30°的足够 长的固定斜面上在无外力F的情况下以加速度a= 2.5 m/s2匀加速下滑.若用一水平向右的恒力F作用 于滑块,如图所示,使滑块由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动, 在0~2 s时间内沿斜面运动的位移s=4 m.求:(g取10 m/s2) (1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ;
答案 0.5 30 N
设力F作用时物体的加速度 为a1,对物体进行受力分析, 由牛顿第二定律可知: F-mgsin 37°-μmgcos 37° =ma1, 撤去力F后,物体的加速度大小为a2,由牛顿第二定律有 mgsin 37°+μmgcos 37°=ma2, 根据v-t图像的斜率表示加速度可知a1=20 m/s2,a2=10 m/s2, 联立解得μ=0.5,F=30 N.
(1)滑雪者受到雪面的支持力大小; 答案 400 N
滑雪者在雪坡上受力如图所示,建立如图所示的直角 坐标系, FN=mgcos 37°=400 N.
(2)滑雪者受到的阻力大小. 答案 100 N
由v-t图像可得滑雪者的加速度大小, a=v2-t v1=4 m/s2,
根据牛顿第二定律,mgsin 37°-f=ma, 得f=mgsin 37°-ma=100 N.
(2)人在离C点多远处停下.
答案 12.8 m
人在水平面上滑行时,水平方向只受到水平面的摩擦力作用.设人在 水平面上运动的加速度大小为a′,由牛顿第二定律得μmg=ma′ 设人到达C时的速度为v,则由匀变速直线运动规律得 人在斜坡下滑的过程:v2=2aL 人在水平面上滑行时:0-v2=-2a′s 联立解得s=12.8 m.
(2)t=3 s时物体的速度大小;
答案 0 t=3 s时的速度v3=v1-a2t=20 m/s-10×2 m/s=0, 即t=3 s时物体的速度为0.

4.5 牛顿运动定律的应用高一物理(新教材人教版必修第一册)

4.5 牛顿运动定律的应用高一物理(新教材人教版必修第一册)

滑雪人所受的阻力
f=G1- F合=mgsinθ- F合=67.5N
)30o

f G1
G2 G
解: 根据运动学公式:x= vot +at2 /2得:
a
2x
t2
v0t
代入已知量得:a=4m/s2
对人进行受力分析,建立坐标系,
根据牛顿第二定律F=ma,得:
mgsinθ-F阻=ma 即:F阻=mgsinθ-ma 代入数值得:F阻=67.5N 即:滑雪人受到的阻力是67.5N。
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 10 m 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?
4s内的位移
s
v0t
1 2
at 2
1 2
1.1 42
8.8m
类型一、 从受力确定运动情况
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,要求判断出物体的运动 状态或求出物体的速度、位移等。
处理这类问题的基本思路是:先分析物体受 力情况求合力,据牛顿第二定律求加速度,再用
运动学公式求所求量(运动学量)。
温故知新:匀变速直线运动
五大物理量
v0 vt a t x
三大公式
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使其中一个力的大小逐渐减小到零,再沿原方向逐渐恢复到原来的 大小.在此过程中,其他力保持不变,则质点的加速度大小 a 和速度 大小 v 的变化情况是 ( A.a 和 v 都始终增大 C.a 先增大后减小,v 始终增大 C ) B.a 和 v 都先增大后减小 D.a 和 v 都先减小后增大
(1)若工件固定,将物块由 P 点无初速度释放,滑到 C 点时恰好静 止,求 P、C 两点间的高度差 h。 (2)若将一水平恒力 F 作用于工件,使物块在 P 点与工件保持相对 静止,一起向左做匀加速直线运动。 ①求 F 的大小。 ②当速度 v=5 m/s 时,使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时 间和位移),物块飞离圆弧轨道落至 BC 段,求物块的落点与 B 点间的 距离。
3.一水平传送带以 2.0 m/s 的速度顺时针传动,水平部分长为 2.0 2.如图所示,光滑水平面上静止放着长 L=4 m,质量为 M=3 kg 的 木板(厚度不计),一个质量为 m=1 kg 的小物体放在木板的最右端, m,其右端与一倾角为 θ = 37° 的光滑斜面平滑相连,斜面长为 0.4
第九讲 牛顿运动定律的应用(三)
考点二 传送带模型 滑(三)
例 4
水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,如图所示为一水
平传送带装置示意图.绷紧的传送带 AB 始终保持恒定的速率 v=1 m/s 运行,一质量为 m=4 kg 的行李无初速度地放在 A 处,传送带对 行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与 传送带相等的速率做匀速直线运动.设行李与传送带之间的动摩擦 因数 μ=0.1,A、B 间的距离 L=2 m,g 取 10 m/s2. 【例 5】 (2012· 山东理综)如图所示,一工件置于水平地面上,其 AB 段为一半径 R=1.0 m 的光滑圆弧轨道,BC 段为一长度 L=0.5 m 的 粗糙水平轨道,二者相切于 B 点,整个轨道位于同一竖直平面内,P (1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小; (2)求行李做匀加速直线运动的时间; (3)如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到 B 处,求 行李从 A 处传送到 B 处的最短时间和传送带对应的最小运行速率. 点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块,其质量 m= 0.2 kg,与 BC 间的动摩擦因数 μ1=0.4。工件质量 M=0.8 kg,与地面 间的动摩擦因数 μ2=0.1。(取 g=10 m/s2)
2
m 和 M 之间的动摩擦因数 μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力 F,(g 取 10 m/s2) (1)为使两者保持相对静止,F 不能超过多少? (2)如果 F=10 N,求小物体离 开木板时的速度?
m,一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最左端,已知物块 与传送带间动摩擦因数 μ=0.2,试问: (1)物块到达传送带右端的速度; (2)物块能否到达斜面顶端?若能则说明理由,若不能则求出物块上 升的最大高度.(sin 37° =0.6,g 取 10 m/s2)
分析解决这两类问题的关键:应抓住受力情况和运动情况之间 联系的桥梁——加速度. 例1 (2013· 海南单科· 2)一质点受多个力的作用,处于静止状态.现
如图所示,g=10 m/s2.求: (1)物块上滑和下滑的加速度大小 a1、a2. (2)斜面的倾角 θ 及物块与斜面间的动摩擦因数 μ. 答案 见解析 解析 设力 F 作用的时间内滑块加速运动的加速度大小为 a1,则 F-mgsin θ-μmgcos θ=ma1 解析 (1)物块上滑时做匀减速直线运动,对应于速度图象中 0~
如图所示,g=10 m/s2.求: (1)物块上滑和下滑的加速度大小 a1、a2. (2)斜面的倾角 θ 及物块与斜面间的动摩擦因数 μ.
使其中一个力的大小逐渐减小到零,再沿原方向逐渐恢复到原来的 大小.在此过程中,其他力保持不变,则质点的加速度大小 a 和速度 大小 v 的变化情况是 ( A.a 和 v 都始终增大 C.a 先增大后减小,v 始终增大 ) B.a 和 v 都先增大后减小 D.a 和 v 都先减小后增大
第九讲 牛顿运动定律的应用(三)
块,滑块可视为质点,滑块的质量 m=1 kg,滑块与斜面间的动摩擦 考点一 动力学两类基本问题 求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示: 因数 μ= 3 ,斜面足够长.某时刻起,在滑块上作用一平行于斜面向 6
上的恒力 F=10 N,恒力作用时间 t1=3 s 后撤去.求:从力 F 开始作 用时起至滑块返回斜面底端所经历的总时间 t 及滑块返回底端时速度 v 的大小(g=10 m/s2). 例 3 一物块以一定的初速度沿斜面向 上滑,利用速度传感器可以在计算机屏 幕上得到其速度大小随时间的变化关系
上的恒力 F=10 N,恒力作用时间 t1=3 s 后撤去.求:从力 F 开始作 用时起至滑块返回斜面底端所经历的总时间 t 及滑块返回底端时速度 v 的大小(g=10 m/s2). 例 3 一物块以一定的初速度沿斜面向 上滑,利用速度传感器可以在计算机屏 幕上得到其速度大小随时间的变化关系
分析解决这两类问题的关键:应抓住受力情况和运动情况之间 联系的桥梁——加速度. 例1 (2013· 海南单科· 2)一质点受多个力的作用,处于静止状态.现
第九讲 牛顿运动定律的应用(三)
第九讲 牛顿运动定律的应用(三)
例 2
如图所示,在倾角 θ = 30° 的固定斜面的底端有一静止的滑
块,滑块可视为质点,滑块的质量 m=1 kg,滑块与斜面间的动摩擦 因数 μ= 3 ,斜面足够长.某时刻起,在滑块上作用一平行于斜面向 6
考点一 动力学两类基本问题 求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示:
第九讲 牛顿运动定律的应用(三)
1.如图所示,倾角为 37° ,长为 l=16 m 的传送带,转动速度为 v= 10 m/s,动摩擦因数 μ=0.5,在传送带顶端 A 处无初速度地释放一个 质量为 m=0.5 kg 的物体.已知 sin 37° =0.6,cos 37° =0.8,g=10 m/s .求: (1)传送带顺时针转动时,物体从顶端 A 滑到底端 B 的时间; (2)传送带逆时针转动时,物体从顶端 A 滑到底端 B 的时间.
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