牛顿运动定律的应用 课件 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

牛顿运动定律的应用1、从受力情况确定运动情况2、从运动情况确定受力情况两类问题受力情况运动

情况=mFa如：F、G、

N、T、

f、等如：x、v、

a、t

等牛顿第二定律确定了运动和力的关系F合=maa1、Vt=V0+at3、Vt2-V02=2ax1、由左向右是已知力求运动状态，可将v、x、t中任何一个物理量作为未知量求解2、由右向左是已知运动求受力情况，可将F、m中任何一个物理量作为未知量求解2、1．运动学规律

vt=v0+at

x=v0t+(1/2)at2 vt2-v02=2as ……2．力的基本规律各种常见的力的基本性质力的运算法则运算的具体方法相关知识复习3．牛顿运动定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律例题1：一个静止在水平地面的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与地面间的摩擦力是4.2N。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。1.物体受到哪些力的作用？合力沿什么方向？大小为多少？2.物体在这些力的作用下会做匀变速运动吗？从受力确定运动情况考虑两个问题：解：如图，对物体进行受力分析，取水平向右方向为坐标轴正方向。物体在4s末的速度

v=at=1.1×4m/s=4.4m/s物体在4s内的位移由牛顿第二定律F合=ma得a=F合/m=1.1m/s2FFNFfGxOFN=G

F合

=F-Ff=6.4N-4.2N=

2.2N变形1：一个静止在水平地面的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与地面间的动摩擦因数是0.21。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。变形2、若在4s末撤去拉力，物体将做什么运动，还能运动多长时间？例题1

一个静止在水平地面上的物体，质量是1kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是5N。

求：物体在2s末的速度和2s内发生的位移。你能总结出自己的解题思路吗？从受力确定运动情况分析：1.物体受到哪些力的作用？合力沿什么方向？大小为多少？2.物体在这些力的作用下会怎样运动？解：

物体受力如图所示。物体向右加速运动。

取水平向右为坐标轴正方向。由牛顿第二定律可得：F-Ff=ma所以：物体速度为：v=at=5×2=10m/s

位移为：F合=maa已知：v0=0

t=2s

求：

x=？v=？

a=？mgFNFfFOxa已知：F=10N

=5N

G=mg=10N变形

一个静止在水平地面上的物体，质量是1kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的因数是0.5。

求：物体在2s末的速度和2s内发生的位移。拓展1、在2s末时将拉力的方向立即变为斜向上与物体的前进方向成37º角，如右图所示。求：又经过2s时，物体的速度是多少？物体在此2s内的位移是多少？

(取g=10m/s2)

370F解：

物体受力如图所示。如图建立直角坐标系。由牛顿第二定律可得：

x方向上：Fcosθ-Ff1=ma1y方向上：Fsinθ+FN1-mg=0摩擦力为：Ff1=μFN1由以上各式可得：原题中：由Ff=μFN

N=mg，可得μ=f/mg=0.5所以：a1=6m/s2物体速度为：v1=v+a1t=10+6×2=22m/s

位移为：mgN1f1F

θOxy例题中若在2s末将拉力F撤去，问物体接下去将如何运动？还能运动多长时间？

例题1

一个静止在水平地面上的物体，质量是1kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是5N。求：物体在2s末的速度和2s内发生的位移。拓展2、2.若用F＝10N向右上方和水平方向成37°夹角的拉力使物体从静止向右运动，物体和地面间的动摩擦因数为0.4，问物体在4s末和4s内的位移(g=10N/kg)1.例题中若在4s末将拉力F撤去，问物体接下去将如何运动？还能运动多长时间？（答案：4.8m/s9.6m)变式：一个静止在水平地面的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与地面间的动摩擦因数是0.21。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。拓展3、再撤去力F呢？总结：已知物体的受力情况，求物体的运动

通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体的受力情况，求物体的运动情况，一般思路为：研究对象受力分析F合＝maa运动情况（v，x，t）

受力情况力的合成或分解、正交分解求出合力运动学公式由此纽带计算出即：由研究对象的受力入手，求得它运动的加速度，然后再利用运动学公式去求相关的运动物理量若该路段限速45km/h，测出刹车痕迹为14m，试着估算卡车是否超速？（测得轮胎与水泥地面的动摩擦因素为0.7）yx2.滑雪者受到哪些力的作用？它们各沿什么方向？它们之中哪个力是待求的？哪个力是已知的？GF阻1.滑雪者运动的加速度为多大？方向呢？θ例题2：一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=300，在t=5s的时间内滑下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）3.如何建立直角坐标系？从运动情况确定受力FNGxGy考虑问题：由牛顿第二定律F合=ma得：Gx-F阻=ma

F阻=Gx–ma=mgsin300-ma=67.5Nθy解：如图所示，对人进行受力分析并建立直角坐标系，将重力正交分解，在与山坡垂直的方向，没有发生位移，没有加速度，所以FN=Gy，F合=Gx-F阻由牛顿第二定律F合=ma得：Gx-F阻=ma

F阻=Gx–ma=mgsin300-ma=75NGxF阻θFNGxGy已知：G=mg=600N、

θ=30º

求：

F阻=？F合=ma已知：v0=2m/s

t=5s、

x=60m拓展：若空气阻力大小恒为F=17.5N，求：滑雪人与山坡之间的动摩擦因数μ是多大？F阻=67.5NFf=F阻-FFf=50NFf=μFNμ=FN=GCOSFN=375μ=总结：已知物体的运动情况，求物体的受力

通过刚才题目的分析和解答，对于已知物体的运动情况，求物体的受力情况，一般思路为：运动情况（v，x，t）aF合＝ma受力分析所求的力

运动学公式力的合成或分解正交分解由此纽带计算出F合，再进一步即：由研究对象的运动情况入手，求得它运动的加速度，然再利用牛顿第二定律去求合力，再通过受力分析，结合力的合成或分解，以及正交分解求出所需要求的力。想到牛顿运动定律假设蜘蛛侠所挡火车的质量为106kg，原本匀速行驶的速度为180km/h，火车受铁轨和空气阻力约为车重的0.02倍，要求火车在500米内停下，假设蜘蛛侠施加给火车的为一恒力，估算这个力多大?（剧情：火车关闭了发动机，但刹车失灵。此过程中火车在平直轨道运动。）vGFNF阻Ff例题2

一个滑雪的人，质量m=60kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=30º角，在5s的时间内滑下的路程x=60m。求：滑雪人受到的总阻力？

（该阻力包括摩擦和空气阻力，假设为恒力。取g=10m/s2）拓展：若空气阻力大小恒为f空=15N，求：滑雪人与地面之间的动摩擦因素μ是多大？从运动情况确定受力F合=maa已知：G=mg=600N、

θ=30º

求：

F阻=？已知：v0=2m/s

t=5s、

x=60ma=？解：

滑雪人沿山坡滑下。受力如图所示。如图建立直角坐标系。物体位移为：解得：代入数据得：a=4m/s2由牛顿第二定律可得：

x方向上：mgsinθ-F阻=may方向上：N-mgcosθ=0解得：

F阻=mgsinθ-ma代入数据得：F阻=60NmgNF阻

θxya若按水平、竖直方向建立坐标系：

加速度也应分解：由牛顿第二定律可得：

x方向上：Nsinθ-F阻cosθ=macosθy方向上：mg-Ncosθθ-F阻sinθ=masinθmgNF阻

θOxya方法总结——正交分解法FFyFxyxaayaxyx1）所谓正交分解，是指把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的矢量分解方法。2）正交分解法可以将复杂的矢量运算转化为简单的代数运算，从而简捷方便地解题。3）如何建立坐标系：（理论上，可任意，但实际上，要根据需要．）①只分解力，不分解加速度一般以物体运动方向或加速度方向为x轴正方向动力学方程为：∑Fx=ma

∑Fy=0②力和加速度都分解使直角坐标系的两轴与物体的某些受力方向重合这时，物体的加速度往往不在坐标轴上，也需将加速度正交分解．动力学方程方程为：∑Fx=max

∑Fy=may

方法总结2——正交分解法受力

情况F=ma运动

规律力的运算方法总结——解决动力学问题的一般思路1）确定研究对象2）分析受力情况（受力图）和运动情况（运动图景）3）运用力的运算规律寻找分力与合力的关系

或运用运动学规律寻找各运动学量与加速度的关系4）运用牛顿第二定律建立力与运动之间的关系．

（常常需要建立坐标系，用到正交分解）5）求解最后结果并检验．合力Fa运动

情况

（v,x,t

）随堂练习2、一物体以初速度20m/s自倾角为37°的斜面向上滑动，2.5s后速度为零，求斜面与物体间的动摩擦因数。(g=10m/s2)

3、若它又滑下，最终到达斜面底端，又要用去多长时间？到达低端的速度的大小？(答案：0.25)1.物体的质量是2kg，用F＝10N向右上方和水平方向成37°夹角的拉力使物体从静止向右运动，物体和地面间的动摩擦因数为0.4，问物体在4s末和4s内的位移(g=10m/s2)再撤去力F，物体还能运动多远？规范表达形成方法训练思维培养素养方法总结的好处练习

如图所示，质量为m=60kg的人随电梯一起从静止开始斜向下匀加速运动，在t=2s内，位移为x=5m，电梯和水平面的夹角θ=37º。

求：电梯台阶对人的摩擦力f和支持力N分别是多大？a

θ请认真体会1）解决动力学问题的一般思路；

2）正交分解法的灵活运用。例3在平直公路上行驶的机车，车厢内悬挂的小球相对车厢静止，并与竖直方向成α角，如图所示，试分析机车的运动情况。α解：如图所示：TmgFmga向左加速或向右减速，a=gtanα

例4：质量为100t的机车从停车场出发，经225m后，速度达到54km／h，此