《牛顿运动定律的应用》优课一等奖课件.pptx

1、牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用新知导入新知导入我们学习了牛顿的三大运动我们学习了牛顿的三大运动定律，并且定律，并且应用牛顿定律解应用牛顿定律解决了一些决了一些问题，此间问题，此间同学们有没有发现应用牛顿定律解决问同学们有没有发现应用牛顿定律解决问题的一般方法呢？题的一般方法呢？这节课我们就通过两个练习来探究应用牛顿定律解决问这节课我们就通过两个练习来探究应用牛顿定律解决问题的一般方法。题的一般方法。新知讲解新知讲解一、从受力确定运动情况一、从受力确定运动情况从受力确定运动情况是指：在受力情况已知的条件从受力确定运动情况是指：在受力情况已知的条件下，要下，要求求判断出物体的运动状态或求出物

2、体的速度、位移等。判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。1、基本思路、基本思路（1）先）先分析物体受力情况求合力；分析物体受力情况求合力；（2）根据）根据牛顿第二定律牛顿第二定律 求求加速度；加速度；（3）再）再用运动学公式求所求量。用运动学公式求所求量。新知讲解新知讲解（4）选择）选择运动学运动学公式，求公式，求出所需的运动参量。出所需的运动参量。2、解题的一般步骤、解题的一般步骤（1）确定）确定研究研究对象，对对象，对研究对象进行受力分析。研究对象进行受力分析。（2）根据）根据力的合成与分解的力的合成与分解的方法，求方法，求出物体所受的合力。出物体所受的合力。（3）根据）根据牛顿第

3、二定律列牛顿第二定律列方程，求方程，求出物体的加速度。出物体的加速度。注意：一般情况下注意：一般情况下F、m、a采用国际单位制采用国际单位制单位，解题单位，解题时写出时写出方程式和相应的文字方程式和相应的文字说明，必要说明，必要时对结果进行讨论。时对结果进行讨论。新知讲解新知讲解【例题例题 1】运动员把冰壶沿水平冰面运动员把冰壶沿水平冰面投出，让投出，让冰壶在冰面上冰壶在冰面上自由自由滑行，在滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况不与其他冰壶碰撞的情况下，最终下，最终停在远处的停在远处的某个位置。按比赛某个位置。按比赛规则，投掷规则，投掷冰壶运动员的冰壶运动员的队友，可以队友，可以用毛用毛刷在冰壶滑行

4、前方来回摩擦刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面，减小冰面的动摩擦因数以冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。调节冰壶的运动。新知讲解新知讲解（2）若）若运动员仍运动员仍以以3.4m/s 的速度将冰壶的速度将冰壶投出，其投出，其队友在冰壶自由队友在冰壶自由滑滑行行10m 后开始在其滑行前方摩擦后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为壶和冰面的动摩擦因数变为原来原来的的90%，冰，冰壶多滑行了多少距离？壶多滑行了多少距离？（1）运动员以）运动员以3.4m/s 的速度投掷冰的速度投掷冰壶，若壶，若冰壶和冰面的动摩擦冰壶和冰面的动摩擦因数因数为为0.02，冰，冰壶能在冰面上滑行多

5、壶能在冰面上滑行多远？远？g取取10m/s2 。分析：（分析：（1）对）对物体进行受力分析物体进行受力分析后，根据后，根据牛顿第二定律可以求得牛顿第二定律可以求得冰壶滑行时的冰壶滑行时的加速度，再加速度，再结合冰壶做匀减速直线运动的规律求得冰结合冰壶做匀减速直线运动的规律求得冰壶滑行的距离。壶滑行的距离。（2）冰）冰壶在壶在滑行滑行10m后后进入冰刷摩擦后的进入冰刷摩擦后的冰面，动摩擦冰面，动摩擦因数变化因数变化了，了，所所受的摩擦力发生了受的摩擦力发生了变化，加速度变化，加速度也会变化。前一段也会变化。前一段滑行滑行10m的的末速度末速度等于后一段运动的初速度。等于后一段运动的初速度。新知讲

6、解新知讲解根据牛顿第二定律求出后一段运根据牛顿第二定律求出后一段运动的动的加速度，并加速度，并通过运动学规律求出通过运动学规律求出冰壶在后一段过程的滑行冰壶在后一段过程的滑行距离，就距离，就能能求得比第一次多滑行的距离。求得比第一次多滑行的距离。v10v0 x10mx2xx新知讲解新知讲解解：（解：（1） 选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑动选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑动摩擦摩擦力力Ff，设设冰壶的质量冰壶的质量为为m，以，以冰壶运动方向为正方向建立一维冰壶运动方向为正方向建立一维坐坐标系，滑动摩擦力标系，滑动摩擦力Ff的的方向与运动方向方向与运动方向相反，则相反

7、，则GFNFfFf 1F N 1mg根据根据牛顿第二定律，冰牛顿第二定律，冰壶的加速度为壶的加速度为a1 Ff/m1mg/m 1 g 0.02 10 m/s 2 0.2 m/s 2新知讲解新知讲解（2）设）设冰壶冰壶滑行滑行10m后后的速度的速度为为v10，则，则对冰壶的前一段运对冰壶的前一段运动动有有v102v02 2a1x10新知讲解新知讲解冰壶后一段运动的加速度为冰壶后一段运动的加速度为a22g0.020.910m/s20.18m/s2滑行滑行10m后后为匀减速为匀减速直线运动，由直线运动，由v2v1022a2x2，v0，得，得第二次比第一次多滑行第二次比第一次多滑行了（了（102128

8、.9）m2.1m第二次比第一次多滑行第二次比第一次多滑行了了2.1m。针对练习：针对练习：如图所如图所示示，一一物体从倾角为物体从倾角为30的的斜面顶端由静止开始斜面顶端由静止开始下滑下滑，x1段段光滑光滑，x2段有段有摩擦摩擦，已知已知x22x1，物体物体到达斜面底端的到达斜面底端的速度刚好为速度刚好为零零，求求物体与物体与x2段之间的动摩擦因数段之间的动摩擦因数.（g取取10m/s2）新知讲解新知讲解新知讲解新知讲解mgmgx1x2FNFNFf解析：解析：在在x1段物体做匀加速段物体做匀加速直线运动直线运动，在在x2段物体做匀减速运段物体做匀减速运动物体在动物体在x1、x2两段的受力分析如

9、图所两段的受力分析如图所示示，则由则由牛顿第二定律牛顿第二定律，在在x1段有段有mgsin30ma1，在在x2段有段有mgsin30-mgcos30ma2，根据运动学根据运动学规律规律，在在x1段有段有v22a1x1，在在x2段有段有0-v22a2x2，即即2a1x1-2a2x2，又又x22x1，解解得得 。新知讲解新知讲解二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力从运动情况确定受力是指：在运动情况已知的条件从运动情况确定受力是指：在运动情况已知的条件下，要求下，要求得得出物体所受的力或者相关物理量。出物体所受的力或者相关物理量。1、基本思路、基本思路（1）先）先分析物体的运动情况；分析物体

10、的运动情况；（2）根据）根据运动学公式求加速度；运动学公式求加速度；（3）用）用牛顿第二定律牛顿第二定律F=ma列方程求出物体受力情况。列方程求出物体受力情况。新知讲解新知讲解2、解题、解题的一般的一般步骤步骤（1）确定）确定研究研究对象，对对象，对研究对象进行受力分析和运动研究对象进行受力分析和运动分析，并分析，并画出画出物体的受力示意图。物体的受力示意图。（2）选择）选择合适的运动学合适的运动学公式，求公式，求出物体的加速度。出物体的加速度。（3）根据）根据牛顿第二定律列牛顿第二定律列方程，求方程，求出物体所受的合力。出物体所受的合力。（4）根据）根据力的合成与分解的力的合成与分解的方法，

11、由方法，由合力和已知力求出未知力。合力和已知力求出未知力。由运动学规律求由运动学规律求加速度，要加速度，要特别注意加速度的特别注意加速度的方向，从而方向，从而确定合外确定合外力的力的方向，不能方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。将速度的方向和加速度的方向混淆。新知讲解新知讲解【例题例题2】如图所如图所示，一示，一位滑雪位滑雪者，人者，人与装备的总质量与装备的总质量为为75kg，以，以2m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡下，山坡倾角倾角为为30，在，在5s的的时间内滑下的路程时间内滑下的路程为为60m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的。求滑雪者对雪面的压

12、力及滑雪者受到的阻力（包括阻力（包括摩擦和摩擦和空气阻力），空气阻力），g取取10m/s2 。新知讲解新知讲解分析分析：由于：由于不知道动摩擦因数及空气阻力与速度的不知道动摩擦因数及空气阻力与速度的关系，不能关系，不能直接求滑雪者受到的阻力。应根据匀变速直线运动的位移和时直接求滑雪者受到的阻力。应根据匀变速直线运动的位移和时间的关系式求出滑雪者的间的关系式求出滑雪者的加速度，然后，对加速度，然后，对滑雪者进行受力分滑雪者进行受力分析。滑雪者在下滑过程析。滑雪者在下滑过程中，受到重力中，受到重力mg、山坡的支持、山坡的支持力力FN以以及阻力及阻力Ff的的共同作用。通过牛顿第二定律可以求得滑雪者受

13、到共同作用。通过牛顿第二定律可以求得滑雪者受到的阻力。的阻力。新知讲解新知讲解解解：以：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。山坡向下做匀加速直线运动。a根据匀变速直线运动根据匀变速直线运动规律，有规律，有xv0t1/2at2其中其中v02m/s，t5s，x60m，则则有有：mgsin30 mgcos30mgaFfFNyo30新知讲解新知讲解根据根据牛顿第二定律，有牛顿第二定律，有y 方向方向 FNmgcos 0 x方向方向mgsinFfma得得 FNmgcosFfm（gsina）其中，其中，m 75

14、kg， 30， 则有则有Ff75N，FN650N根据根据牛顿第三定律，滑雪牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力雪者的支持力大小，为大小，为650N，方向，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小阻力大小为为75N，方向，方向沿山坡向上。沿山坡向上。针对练习：针对练习：如图所如图所示示，固定固定斜面长斜面长10m、高、高6m，质量质量为为2kg的木的木块在一个沿斜面向上的块在一个沿斜面向上的20N的拉力的拉力F的作用的作用下下，由由从斜面底端静止从斜面底端静止开始开始运动运动，已知已知木块木块2s内的位移为内的位移为4

15、m，若若2s末撤去末撤去拉力拉力，再再经过经过多长时间木块能回到斜面底端多长时间木块能回到斜面底端？（g取取10m/s2）新知讲解新知讲解解析：解析：由题意得由题意得sin 0.6，cos 0.8. 设木块做匀加速运动时的加速度大小为设木块做匀加速运动时的加速度大小为a1，由由x1 1/2a1t12得得，a1 根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得F-mgcos -mgsin ma1，解得解得 0.25. 2s末撤去拉力时木块的速度大小末撤去拉力时木块的速度大小va1t122 m/s4 m/s，撤去撤去F后木块上滑的加速度大小为后木块上滑的加速度大小为 a2新知讲解新知讲解mgsin 新知讲解新

16、知讲解牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用连接体问题连接体问题 （整体法（整体法和和隔离法）隔离法）知识拓展知识拓展先以几个物体组成的整体为研究先以几个物体组成的整体为研究对象，由对象，由牛顿第牛顿第二定律求出二定律求出加速度，再加速度，再隔离其中一个物体隔离其中一个物体研究，由研究，由牛牛顿第二定律求出两物体间的作用力。顿第二定律求出两物体间的作用力。知识拓展知识拓展典型例题典型例题：（：（2018春春楚雄市期楚雄市期中）如图示，在中）如图示，在光滑的水平面上光滑的水平面上质量分别为质量分别为m1=2kg、m2=1kg的物体并排放在的物体并排放在一起，现一起，现以水平以水平力力F1=14N，

17、F2=2N分别作用于分别作用于m1和和m2，则，则物体间的相互作用物体间的相互作用力应力应为（为（ ）A16N B12N C6N D24N F1F2m1m2C知识拓展知识拓展解析：以两物体组成的系统为研究解析：以两物体组成的系统为研究对象，对象，由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：F1-F2=（m1+m2）a，解得：解得： ，以以m2为研究为研究对象，由对象，由牛顿第二定律得：牛顿第二定律得： F-F2=m2a，解，解得：得：F=F2+m2a=2+14=6（N）故）故选：选：C本题是连接体本题是连接体问题，涉及问题，涉及多个物体多个物体时，首先时，首先要灵活选择研究要灵活选择研究对对象，其次象

18、，其次抓住加速度相同的抓住加速度相同的特点，运用特点，运用牛顿第二定律进行求解要牛顿第二定律进行求解要知道求内力知道求内力时，必须时，必须运用隔离法。运用隔离法。针对练习针对练习：（：（2018秋秋红岗区校级红岗区校级月考）如月考）如图所图所示，有示，有两个相同材两个相同材料物体组成的连接体在斜面上料物体组成的连接体在斜面上运动，当运动，当作用力作用力F一定一定时，时，m2所受绳所受绳的的拉力（拉力（）A与与有关有关 B与斜面动摩擦因数有关与斜面动摩擦因数有关C与系统运动状态有关与系统运动状态有关 D仅与两物体质量有关仅与两物体质量有关 知识拓展知识拓展m1m2FD课堂练习课堂练习1、如、如图

19、，质量图，质量为为5kg的的物体，在物体，在F20N的水平拉力作用的水平拉力作用下，沿下，沿粗糙水平桌面做匀加速粗糙水平桌面做匀加速直线运动，已知直线运动，已知桌面与物体间的动摩擦因桌面与物体间的动摩擦因数数0.2，则，则物体在运动过程中受到的滑动摩擦力大小为物体在运动过程中受到的滑动摩擦力大小为加速度大小为加速度大小为10N2m/s2F课堂练习课堂练习2、一个质量为、一个质量为1kg的物体在光滑水平面上受几个大小均的物体在光滑水平面上受几个大小均为为1N的水平力作的水平力作用，而用，而处于静止状态先撤去东方向的处于静止状态先撤去东方向的一个一个力，历时力，历时1s，随后，随后又撤去西方向的一

20、个又撤去西方向的一个力，又力，又历时历时1s，则则物体在第物体在第2s末离初始位置的距离是末离初始位置的距离是 。1.5m课堂练习课堂练习3、（、（2017秋秋沈阳沈阳期末）如期末）如图所图所示，大三角示，大三角劈劈C置于粗糙水平面置于粗糙水平面上，上，小小三角劈三角劈B置于斜面置于斜面上，上，B的上面又放一个小木块的上面又放一个小木块A在在A、B一起共一起共同加速下滑的过程同加速下滑的过程中，中，C静止不动。下列说法正确的静止不动。下列说法正确的是（是（）A木块木块A受到方向向左的摩擦力受到方向向左的摩擦力 B木块木块A对对B的压力小于的压力小于A的重力的重力 CB与与C之间的滑动摩擦系数之

21、间的滑动摩擦系数tan D水平地面对水平地面对C没有摩擦力作用没有摩擦力作用 。ABCABC4、一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速、一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑，下滑， 初速度是初速度是零，经过零，经过5.0s的的时间，时间， 滑下的路程是滑下的路程是10m， 斜面的夹角是斜面的夹角是300，求，求木箱和粗木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数糙斜面间的动摩擦因数。（。（g取取10m/s2）课堂练习课堂练习=0.48 答案：动摩擦因数：答案：动摩擦因数：拓展提高拓展提高1、如图所、如图所示，长示，长L1.5m、高、高h0.45m、质量、质量M10kg的长方的长方体木箱在水平面上向右做直线运动当木箱

22、的速度体木箱在水平面上向右做直线运动当木箱的速度v03.6m/s时，时，对对木箱施加一个方向水平向左的恒力木箱施加一个方向水平向左的恒力F50N，并，并同时将一个质同时将一个质量量m1kg的小球轻放在木箱上距右端的小球轻放在木箱上距右端 处的处的P点（小球点（小球可视为可视为质质点，放点，放在在P点时相对于地面间的速度为点时相对于地面间的速度为零），经过零），经过一段一段时间，小时间，小球球脱离木箱落到地面已知木箱与地面间的动摩擦因数脱离木箱落到地面已知木箱与地面间的动摩擦因数0.2，而而小球与木箱之间的摩擦不计取小球与木箱之间的摩擦不计取g10m/s2，则，则：拓展提高拓展提高（1）小球）小

23、球从开始离开木箱至落到地面所用的时间从开始离开木箱至落到地面所用的时间_s（2）小球）小球放上放上P点点后，木箱后，木箱向右运动的最大位移向右运动的最大位移_m（3）小球）小球离开木箱离开木箱时，木箱时，木箱的速度的速度_m/s0.30.92.8拓展提高拓展提高2、如图所、如图所示，用示，用大小为大小为F的水平的水平恒力，推恒力，推静放在光滑水平地面静放在光滑水平地面A处的处的小物小物块，推块，推至至B处时物块速度为处时物块速度为v，然后，然后改用大小不变、方向相反的改用大小不变、方向相反的力力F推小物推小物块，则块，则小物块再次回到小物块再次回到B处时的速度大小为处时的速度大小为，回，回到到

24、A处时的速度大小为处时的速度大小为。v课堂总结课堂总结1应用牛顿第二定律解题可分为两类：一类是已知受力求解运动应用牛顿第二定律解题可分为两类：一类是已知受力求解运动情况；另一类是已知运动情况求解受力。情况；另一类是已知运动情况求解受力。2基本方法和基本方法和步骤，即步骤，即分析过程、建立图景、确定研究对象、进分析过程、建立图景、确定研究对象、进行受力分析、根据定律列行受力分析、根据定律列方程，进而方程，进而求解验证效果。求解验证效果。3在斜向力作用在斜向力作用下，可下，可将该力沿运动方向和垂直运动方向将该力沿运动方向和垂直运动方向分解，分解，转化转化为受水平力的情形。为受水平力的情形。板书设计板书设计一、从受力确定运动情况一、从受力确定运动情况基本思路基本思路：（：（1）先）先分析物体受力情况求合力分析物体受力情况求合力；（；（2）根据）根据牛顿第二牛顿第二定律定律a=F/m求加速度求加速度；（；（3）再）再用运动学公式求所求量。用运动学公式求所求量。二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力基本思路基本思路：（：（1）先）先分析物体的运动情况分析物体的运动情况；（；（2）根据）根据运动学公式求运动学公式求加速度加速度；（；（3）用）用牛顿第二定律牛顿第二定律F=ma列方程求出物体受力情况。列方程求出物体受力情况。作业布置作业布置课后练习和同步练习课后练习和同步练习