牛顿运动定律的案例分析-PPT课件

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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
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由运动学方程知：L＝12at21② vC＝at1③ 由①②③得，t1＝2 36 s vC＝4 6 m/s 在水平面上加速度 a′＝μg＝2.5 m/s2④ vC＝a′t2⑤ 由④⑤得：t2＝av′C ＝42.56 s＝85 6 s t＝t1＋t2＝3145 6 s. 答案：3145 6 s
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【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
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【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
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 求出物体的_加__速__度__，在知道物体的初始条件 (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 定了物体的_运__动__情__况____．
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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 所受的_合__外__力__，从而求出某些未知力，或 与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度 系数、力的方向等．
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解析： (1)由 H＝12at2 得 a＝2tH2 ＝3 m/s2. (2)木块受力示意图如图所示： (3)由牛顿第二定律 a＝mgm－f＝mg－m μN 得 μ＝mgN－a＝0.21. 答案：(1)3 m/s2 (2)见解析 (3)0.21
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热点示例创新拓展
整体法隔离法在牛顿第二定律中的应用 [经典案例] (12分) 北京残奥会开幕式上，运 动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬， 体现了一残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不 息的精神．为了探究上升过程中运动员与绳索 和吊椅间的作用，可将过程转化．
运动学公式
v2t － v20＝ 2as
得
：
a
＝
v2t －v20＝ 2s
102－02 2×100
m/s2＝0.5 m/s2
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由牛顿第二定律得，在x轴方向：F－mgsinθ－f ＝ma 在y轴方向：N－mgcosθ＝0 由几何关系得：sinθ＝0.05 可得摩擦阻力的大小为：f＝F－mgsinθ－ma ＝ 2.9×103 N － 2.75×103×10×0.05 N － 2.75×103×0.5 N＝150 N. 【答案】 150 N
5．4 牛顿运动定律的案例分析
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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)
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新知初探自学导引
宏观 地球表面
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一、牛顿运动定律的适用范围
研究表明，_____物体做低速(即远小于光速) 运动时，都服从牛顿运动定律，牛顿运动定 律不仅能研究__________物体的运动，也 能研究人造卫星在太空中的运动．
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(2)设吊椅对运动员的支持力为N，对运动员进 行受力分析如图所示，则有： T＋N－m人g＝m人a(3分) N＝275 N(2分) 由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力也为 275 N．(1分) 【答案】 (1)440 N (2)275 N
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【借题发挥】 两个或两个以上的物体在力 的作用下共同加速运动，称为连接体．连接 体问题一般涉及系统内部的相互作用力，一 般方法是先对整体应用牛顿第二定律确定共 同加速度，再隔离某一物体应用牛顿第二定 律确定作用力．但系统内两物体的加速度不 同时，一般是用隔离法来研究，最好不要用 整体法．
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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：
1．在对物体进行正确受力分析时应注意什么？ 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
→பைடு நூலகம்
加速度
→
运动学 公式
→
物体的运 动情况
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大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
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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)．
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【解题样板】 (1)设运动员受到绳向上的拉 力为T，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等， 吊椅受到绳的拉力也是T.对运动员和吊椅整体 进行受力分析如图所示，则有： 2T－(m人＋m椅)g＝(m人＋m椅)a(3分) 解得T＝440 N(2分) 由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力 T′＝440 N．(1分)
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(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．
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【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， 由匀变速运动规律得 L＝12at2，联立以上各式 得， a＝gsinθ－μgcosθ＝4 m/s2，t＝2 s.
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(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.
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【答案】 (1)2 s (2)12.8 m 【规律方法】 (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．
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【借题发挥】 此题是已知运动情况，求解 受力情况的问题，此题除正确应用运动学公 式和受力分析外，还要抓住山坡倾斜角的表 示方法，研究受力情况时，不仅要研究合外 力还要看清是哪一个力或哪几个力及相关的 物理量．
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变式训练 (2012·广东珠海中学高一检测)如图所示，水平 恒力F＝20 N，把质量m＝0.6 kg的木块压在竖 直墙上，木块离地面的高度H＝6 m．木块由静 止开始向下做匀加速运动，经过2 s到达地 面．求： (1)木块下滑的加速度a的大小 (2)画出木块的受力示意图 (3)木块与墙壁之间的动摩擦因数(g取10 m/s2)
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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？
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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．(g取10 m/s2)
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(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．
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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．
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想一想 高速公路上行车，如果车辆发生故障，要停 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．
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要点探究讲练互动
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要点一 由物体的受力情况确定运动情况 学案导引
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一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一 端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上 的运动员拉住，如图所示．设运动 员的质量为65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与吊椅和绳子间的 摩擦．重力加速度取g＝10 m/s2.当 运动员与吊椅一起以加速度a＝ 1 m/s2上升时，试求：
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(1)运动员竖直向下拉绳的力； (2)运动员对吊椅的压力 【审题指导】 解此题要注意抓住三点： (1)将实际问题简化为物理模型． (2)运动员和吊椅一起加速求绳子拉力可用整 体法． (3)研究运动员和吊椅间的压力要用隔离法．