《牛顿第二运动定律的综合应用》牛顿运动定律PPT

习题课牛顿第二运动定律的综合应用第5章牛顿运动定律学习目标核心素养形成脉络1.明确动力学的两类基本问题．2．掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律1．动力学的两类问题(1)已知受力情况求运动情况：先由牛顿第二定律求出a，再由运动学公式求运动情况．(如v0，v，s，t等)(2)已知运动情况求受力情况：先由运动学公式求出a，再由牛顿第二定律求力．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律2．处理两类问题的思维过程栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律3．解题的常用方法(1)矢量合成法：当物体只受两个力作用时，应用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小和方向，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同．(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合力，然后应用牛顿第二定律求加速度．在实际应用中常将力进行分解，且将加速度所在的方向选为x轴或y轴方向，有时也可分解加速度，即Fx＝maxFy＝may.栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律已知物体的受力求运动情况关键能力1从受力确定运动情况(2019·浙江湖州高一期中)滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一，如图所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏，小明与冰车的总质量是40kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05，在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加了40N栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律的水平推力，使冰车从静止开始运动10s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行(假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作用)．求：(1)冰车的最大速率；(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[思路点拨](1)由题知，冰车先做匀加速运动后做匀减速运动，当小明妈妈停止施加力的作用时，速度最大，由牛顿第二定律求得加速度，由速度公式求解最大速率．(2)由位移公式求出匀加速运动通过的位移，撤去作用力冰车做匀减速运动过程，由牛顿第二定律求得加速度，由运动学速度位移关系求得滑行位移，即可求出总位移．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[解析](1)以冰车及小明为研究对象，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1①vm＝a1t②由①②式得vm＝5m/s.(2)冰车匀加速运动过程中有s1＝12a1t2③冰车自由滑行时有μmg＝ma2④v2m＝2a2s2⑤又s＝s1＋s2⑥由③④⑤⑥式得s＝50m.[答案](1)5m/s(2)50m栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；(2)根据力的合成与分解的方法，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，求出物体的加速度；(4)结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律关键能力2等时圆模型如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最低点．每根杆上都套有一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a、b、c处释放(初速度为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达d点所用的时间，则()A．t1t2t3B．t1t2t3C．t3t1t2D．t1＝t2＝t3栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[思路点拨](1)先求出滑环在杆上运动的加速度．(2)位移可用2Rcosθ表示．(3)由s＝12at2推导t.栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[解析]小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用，下滑的加速度可认为是由重力沿细杆方向的分力产生的，设细杆与竖直方向夹角为θ，由牛顿第二定律知mgcosθ＝ma.①设圆心为O，半径为R，由几何关系得，滑环由开始运动至d点的位移为s＝2Rcosθ.②由运动学公式得s＝12at2.③栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律由①②③式联立解得t＝2Rg.小滑环下滑的时间与细杆的倾斜情况无关，故t1＝t2＝t3.[答案]D栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律等时圆模型(1)质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等，如图甲所示；(2)质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等，如图乙所示；栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律(3)两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等，如图丙所示．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律【达标练习】1.(2019·江苏扬州高一期中)如图所示，钢铁构件A、B叠放在卡车的水平底板上，卡车底板和B间动摩擦因数为μ1，A、B间动摩擦因数为μ2，μ1μ2.卡车刹车的最大加速度为a，aμ1g，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时，要求其刹车后s0距离内能安全停下，则卡车行驶的速度不能超过()A.2as0B．2μ1gs0C.2μ2gs0D．（μ1＋μ2）gs0栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律解析：选C.设A、B的质量为m，以最大加速度运动时，A与B保持相对静止，由牛顿第二定律得：f1＝ma1≤μ2mg，解得a1≤μ2g，同理，可知B的最大加速度；a2≤μ1g；由于μ1μ2，则a1a2≤μ1ga，可知要求其刹车后在s0距离内能安全停下，则车的最大加速度等于a1，所以车的最大速度：vm＝2μ2gs0，故A、B、D错误，C正确．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律2.(2019·贵州遵义高一期末)如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点，与竖直墙相切于A点，竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60°，C是圆环轨道的圆心，已知在同一时刻：a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道分别沿AM、BM运动到M点；c球由C点自由下落到M点．则()栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律A．a球最先到达M点B．c球最先到达M点C．b球最先到达M点D．b球和c球都可能最先到达M栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律解析：选B.c球从圆心C处由静止开始沿CM做自由落体运动，R＝12gt2c，tc＝2Rg；a球沿AM做匀加速直线运动，aa＝gsin45°＝22g，sa＝Rcos45°＝2R，sa＝12aat2a，ta＝4Rg；b球沿BM做匀加速直线运动，ab＝gsin60°＝32g，sb＝Rcos60°＝2R，sb＝12abt2b，tb＝83R3g；由上可知，tbtatc.栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律已知物体的运动情况求受力一个滑雪的人，质量m＝75kg，以v0＝10m/s的初速度滑上一山坡，山坡的倾角为30°，上滑的最大距离x＝5m，假设滑雪人受到的阻力恒定，g取10m/s2.求滑雪人受到的阻力．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[思路点拨]解此题可按以下思路：分析运动特点→运用运动学规律→求运动加速度→分析受力情况→牛顿第二定律求力栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[解析]设滑雪人上滑过程的加速度大小为a.则－2as＝0－v20代入数据得a＝10m/s2设滑雪人受到的阻力为f，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得mgsin30°＋f＝ma解得：f＝375N.[答案]375N，方向沿山坡向下栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律由运动情况确定受力应注意的两点问题(1)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆．(2)题目中所求的力可能是合力，也可能是某一特定的力，均要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求分力．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律(2019·佛山高一检测)在科技创新活动中，小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示)．在光滑水平面AB上(如图乙所示)，机器人用大小不变的电磁力F推动质量为m＝1kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动．小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F，小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变)，最高能到达C点．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小并记录如下．求：t/s00.20.4…2.22.42.6…v/(m·s－1)00.40.8…3.02.01.0…(1)机器人对小滑块作用力F的大小；(2)斜面的倾角α的大小．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律解析：(1)小滑块从A到B过程中：a1＝Δv1Δt1＝2m/s2由牛顿第二定律得：F＝ma1＝2N.(2)小滑块从B到C过程中加速度大小：a2＝Δv2Δt2＝5m/s2，由牛顿第二定律得：mgsinα＝ma2，则α＝30°.答案：(1)2N(2)30°栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律牛顿运动定律与图像结合问题质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的v－t图像如图所示，g取10m/s2，求：(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ；(2)水平推力F的大小；(3)0～10s内物体运动位移的大小．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[思路点拨]解答本题可按以下思路进行分析：栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律[解析](1)设物体做匀减速直线运动的时间为Δt2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度为a2，则a2＝v2t－v20Δt2＝－2m/s2.设物体所受的摩擦力为f，根据牛顿第二定律，有f＝ma2，又f＝－μmg，则μ＝－a2g＝0.2.栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律(2)设物体做匀加速直线运动的时间为Δt1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度为a1，则a1＝v1t－v10Δt1＝1m/s2.根据牛顿第二定律，有F－f＝ma1，解得F＝μmg＋ma1＝6N.栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律(3)法一：由匀变速直线运动位移公式，得s＝s1＋s2＝v10Δt1＋12a1Δt21＋v20Δt2＋12a2Δt22＝46m.法二：根据v－t图像围成的面积，得s＝v10＋v1t2×Δt1＋12×v20×Δt2＝46m.[答案](1)0.2(2)6N(3)46m栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律图像问题的解题关键是求物体运动的加速度，涉及的图像可能是v－t图像，图线的斜率即等于加速度；也可能是F－t图像，可由牛顿第二定律求出加速度．栏目导引多维课堂师生互动随堂检测巩固落实理论储备基础回顾第5章牛顿运动定律质量m＝20kg的物体