高中三年级下学期物理《牛顿运动定律的应用-动力学两类基本问题》课件

牛顿运动定律的应用

——动力学两类基本问题年级：高中三年级（下）学科：物理学习目标1、掌握应用牛顿运动定律解决问题的思路和方法2、理解加速度在分析力和运动过程中的桥梁作用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1、基本思路一、知识回顾2、基本步骤一、知识回顾3、解题关键一、知识回顾(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。速度是各物理过程间相互联系的桥梁。(2)两个桥梁

加速度是联系运动和力的桥梁；4、解决动力学问题时对力的处理方法一、知识回顾(1)合成法：

在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用合成法。(2)正交分解法：

若物体的受力个数较多(3个或3个以上)时，则采用正交分解法。二、学以致用(一)已知受力情况求运动情况

[例1]

如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前得到越来越广泛的应用．一架质量m＝2kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F＝36N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f＝4N．g取10m/s2.(1)无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞．求在t＝5s时离地面的高度h；

Fmgfva二、学以致用(一)已知受力情况求运动情况[例1]

如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前得到越来越广泛的应用．一架质量m＝2kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F＝36N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f＝4N．g取10m/s2.(2)当无人机悬停在距离地面高度H＝100m处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落．求无人机坠落地面时的速度v.(2)设无人机坠落过程中加速度为a1，由牛顿第二定律：mg－f＝ma1解得a1＝8m/s2由v2＝2a1H，解得v＝40m/s.mgfa1v二、学以致用(一)已知受力情况求运动情况[拓展变式]

若[例1]中在无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升力．为保证安全着地，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1.

mgfFa1v二、学以致用(二)已知运动情况求受力情况[例2]

某市启动“机动车文明礼让斑马线”活动，交警部门为样板斑马线配上了新型电子警察.一辆质量为2.0×103kg的汽车，以54km/h的速度沿平直道路匀速行驶，距斑马线还有30m的距离时，驾驶员发现有行人通过斑马线，经过0.5s的反应时间，汽车制动，开始做匀减速运动，恰好在斑马线前停住.重力加速度g＝10m/s2.(1)求汽车制动过程中所受的合力大小；解析(1)设汽车在反应时间内行驶的距离为x1，制动过程中行驶的距离为x2，加速度大小为a1，所受的合力大小为Ff1.初速度v0＝54km/h＝15m/s，反应时间t0＝0.5s，由牛顿第二定律有Ff1＝ma1由匀速和匀变速直线运动规律有x1＝v0t0x2＝x－x1v02＝2a1x2联立解得Ff1＝1.0×104N.二、学以致用

(2)设汽车从静止开始经10s使速度重新达到54km/h的过程中，加速度大小为a2，牵引力大小为F，由牛顿第二定律:F－Ff2＝ma2，

已知Ff2＝0.05mg由匀变速直线运动规律有v0＝a2t加联立解得F＝4.0×103N.二、学以致用

解析(1)对小球进行受力分析，并沿斜面和垂直于斜面建立坐标系，如图所示。在垂直于斜面方向上合力为0，有：F1sin60°＝mgsin60°解得：F1＝1N在沿斜面向下的方向上，由牛顿第二定律：F1cos60°＋mgcos60°＝ma解得：a＝10m/s2

方向沿斜面向下二、学以致用(2)作用在箱子上的力F的大小。解析：箱子和小球相对静止，可以将箱子和小球看做一个整体，对整体进行受力分析，并沿斜面和垂直于斜面建立坐标系，如图所示。整体加速度a0＝a＝10m/s2摩擦力Ff＝μFN在垂直于斜面方向上合力为0可得FN＝(Mg