高中物理第四章第五节牛顿第二定律的应用课件粤教必修1粤教高中必修1物理课件

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小试身手
2．质量为 1 kg 的质点，受水平恒力作用，由静止开
始做匀加速直线运动，它在 t 秒内的位移为 x m，则合力
F 的大小为( )
2x A. t2
B.2t2－x 1
C.2t2＋x 1
D.t－2x1
答案：A
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拓展一 从受力情况确定运动情况
＝2 s 物体沿斜面上升 4 m 的距离，则推力 F 为(g 取 10
m/s2)( )
A．42 N
B．6 N
C．21 N
D．36 N
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解析：因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件，知 mgsin θ＝μmgcos θ，所以 μ＝tan θ；当在推力作用下加 速上滑时，由运动学公式 x＝12at2，得 a＝2 m/s2；由牛顿 第二定律，得 F－mgsin θ－μmgcos θ＝ma，解得 F＝36 N， D 正确．
第四章 力与运动(yùndòng)
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第五节 牛顿第二定律的应用
学习目标
1.明确牛顿第二定律 的两类问题. 2.掌握应用牛顿第二 定律解决两类问题的 基本思路. 3.会应用牛顿第二定 律和运动学公式解决 简单的动力学问题
重点
重点难点
1.理解加速度所起的桥梁 作用． 2.掌握两类问题的解题方 法和思路
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拓展三 多过程问题分析
1．当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成
时，要明确整个过程由几个过程组成，将过程合理分段，
找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程．
联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，
另外还有位移关系等．
2．注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速
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故 x＝12at2＝12g(sin θ－μcos θ)t2＝71 m， v＝at＝28.4 m/s. 答案：71 m 28.4 m/s
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拓展二 从运动情况确定受力情况
1．基本思路． 首先从物体的运动情况入手，应用运动学公式求得 物体的加速度 a，再在分析物体受力的基础上，灵活利用 牛顿第二定律求出相应的力． 2．解题步骤． (1)确定研究对象：对研究对象进行受力分析，画出 力的示意图；
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由匀变速运动规律，得 L＝12at2， 解得 t＝2 s. (2)人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦 力作用．设在水平面上人减速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 处的速度为 v，由匀变速直线运动规律，得 人在斜坡下滑的过程：v2＝2aL， 人在水平面滑行时：0－v2＝－2a′x， 联立以上各式，解得 x＝12.8 m. 答案：(1)2 s (2)12.8 m
1．基本思路． 首先对研究对象进行受力情况和运动情况分析，把
题中所给的情况弄清楚，然后由牛顿第二定律，结合运
动学公式进行求解．
2．解题步骤． (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，画出 物体的受力图．
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(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合力(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 需的物理量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等．
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【典例 1】 如图所示，质量 m＝2 kg 的 物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑 动摩擦力大小等于它们间弹力的 0.25 倍，现对物体施加 一个大小 F＝8 N、与水平方向成 θ＝37°角斜向上的拉力， 已知 sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取 10 m/s2.
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解析：以滑雪运动员为研究对象，受力情况如图所 示．研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，处于平 衡状态；沿山坡方向，做匀加速直线运动．
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将重力 mg 分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向，据 牛顿第二定律列方程：
FN－mgcos θ＝0，① mgsin θ－Ff＝ma.② 又因为 Ff＝μFN，③ 由①②③式联立解得：a＝g(sin θ－μcos θ)．
(1)物体下落的加速度的大小； (2)下落过程中物体所受阻力的大小(g 取 10 m/s2)．
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解析：(1)物体下落过程中做初速度为零的匀加速运 动．
根据公式 h＝12at2，可得 a＝2th2 ＝8 m/s2. (2)根据牛顿第二定律，得 mg－Ff＝ma， 故 Ff＝mg－ma＝5.0×(10－8) N＝10 N. 答案：(1)8 m/s2 (2)10 N
(2)6.5 m/s (3)16.25 m
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题后反思 解题的基本步骤是：(1)明确研究对象；(2)对物体作 出正确的受力分析和运动过程分析；(3)根据牛顿第二定 律列方程并求出加速度；(4)根据运动学知识求解运动的 量．
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1．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的 依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发
【典例 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． 解析：(1)汽车开始做匀加速直线运动，则
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小试身手 1．质量 m＝10 kg 的物体，在 F＝40 N 的水平向左 的力的作用下，沿水平桌面从静止开始运动．物体运动 时受到的滑动摩擦力 f＝30 N．在开始运动后的第 6 s 末 撤销水平力 F，求： (1)物体前 6 s 的加速度大小和第 6 s 末的速度大小； (2)撤销水平力 F 后物体的加速度大小，物体经过多 长时间停下．
(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度； (2)求物体在拉力作用下 5 s 末的速度大小； (3)求物体在拉力作用下 5 s 内通过的位移大小．
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解析：(1)对物体受力分析，如图所示． 由牛顿第二定律，得 Fcos θ－Ff＝ma， Fsin θ＋FN＝mg， 又 Ff＝μFN， 解得 a＝1.3 m/s2，方向水平向右． (2)v＝at＝1.3×5 m/s＝6.5 m/s. (3)x＝12at2＝12×1.3×52 m＝16.25 m. 答案：(1)见解析图 1.3 m/s2，方向水平向右
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x0＝v0＋2 0t1，解得 v0＝2tx10＝4 m/s.
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(2) 汽 车 滑 行 减 速 过 程 中 加 速 度
a2
＝
0－v0 t2
＝
－
2
m/s2，
由牛顿第二定律得：－Ff＝ma2，解得 Ff＝4×103 N.
(3)开始加速过程中加速度为 a2，则 x0＝12a2t21，
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(2)选取合适的运动学公式，求得加速度 a； (3)根据牛顿第二定律列方程，求得合力； (4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的 力，已知物体运动情况匀变―― 速→直线aF―＝―m→a物体受力情况．
运动公式
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解析：(1)物体在前 6 s 做匀加速运动，根据牛顿第二定 律 F＝ma，得 a1＝F－mFf＝1 m/s2，第 6 s 末的速度 v＝a1t1 ＝6 m/s.
(2)撤销水平力 F 后物体只受滑动摩擦力，根据牛顿第 二定律，得 a2＝Fmf＝3 m/s2，物体停下的时间 t2＝av2＝2 s.
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(1)求人从斜坡顶端 A 滑至底端 C 所用的时间； (2)人在离 C 点多远处停下？
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解析：(1)人在斜坡上下滑时，对人受力分 析如图所示．
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 mgsin θ－Ff＝ma， 又 Ff＝μFN， 垂直于斜坡方向有 FN－mgcos θ＝0， 联立以上各式，得 a＝gsin θ－μgcos θ＝4 m/s2.
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由匀变速直线运动的关系式 v20＝2ax， 可得汽车刹车前的速度 v0＝ 2ax＝ 2μgx＝ 2×0.7×10×14 m/s＝14 m/s. 选项 C 正确． 答案：C
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2．一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下，山坡的 倾角 θ＝37°，如图所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数 是 0.04，求 5 s 内滑下来的路程和 5 s 末的速度大小(g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．
由牛顿第二定律得：F－Ff＝ma2， 解得 F＝Ff＋ma2＝6×103 N. 答案：(1)4 m/s (2)4×103 N (3)6×103 N
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第二十一页，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．
生滑动时留下的滑动痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹
车线长度是 14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数
恒为 0.7，g 取 10 m/s2，则汽车刹车前的速度为( )
A．7 m/s
B．10 m/s
C．14 m/s
D．20 m/s
解析：设汽车刹车后滑动的加速度大小为 a，
由牛顿第二定律，可得 μmg＝ma，a＝μg，
难点
应用牛顿第二定律分析求 解具体问题
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知识点一 由受力情况确定运动情况 提炼知识 如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出 物体的加速度，再通过运动学公式确定物体的运动情况． 判断正误 1．物体的加速度方向与速度同向时，物体做加速运 动．(√) 2．物体的加速度方向与速度反向时，物体做减速运 动．(√)
答案：D
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2．我国《侵权责任法》第 87 条“高空坠物连坐”条 款规定：建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造 成他人损害，难以确定具体侵权人的，除能够证明自己不 是侵权人外，由可能加害的建筑物使用人给予赔偿．假设 质量为 5.0 kg 的物体，从离地面 36 m 高处，由静止开始 加速下落，下落过程中阻力恒定，经 3 s 落地．试求：
度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分
析，分别求加速度．
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【典例 3】 如图所示，ACD 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(g 取 10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．
答案：(1)1 m/s2 6 m/s (2)3 m/s2 2 s
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知识点二 由运动情况确定受力情况 提炼知识 如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物 体的加速度，再根据牛顿第二定律确定物体所受的力． 判断正误 物体做加速运动时，所受合外力不为 0.(√)
(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．
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1.把质量为 m＝3 kg 的木块放在倾角为
θ＝30°的足够长的斜面上，木块可以沿斜面
匀速下滑．如图所示，若用沿斜面向上的力 F 作用于木
块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过时间 t