牛顿运动定律的应用课件高一上学期物理人教版

4.5牛顿运动定律的应用物理观念：掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。科学思维：能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。科学探究：能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。科学态度与责任：会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。重点：(1)已知物体受力情况，求物体的运动情况。(2)已知物体运动情况，求物体的受力情况。难点：(1)物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用。(2)正交分解法。

为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？第二定律：物体加速度的大小跟所受到的作用力成正比，跟它的质量成反比；加速度方向跟作用力方向相同。一、牛顿运动定律复习：公式:F=ma第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。二、运动学公式速度公式：v=v0+at速度-位移公式：v2－v02=2ax位移公式：x=v0t+ at2

根据冰壶的受力情况，求出冰壶所受的合力，再根据牛顿第二定律即可求得冰壶滑行时的加速度。冰壶受到的合力等于摩擦力，F合＝f＝μmg(μ为冰壶和冰面间的动摩擦因数)，接着根据牛顿第二定律，得加速度大小a＝μg，方向与运动方向相反。观察图片，思考讨论。将质量为m的冰壶沿冰面以速度v0投出，如何求解它能滑行的距离？

如图所示，以一定速度v0将冰壶沿冰面投出，冰壶滑行时受什么力？

冰壶滑行时速度不断变小，如何求加速度？12

重力、支持力和冰面对它的摩擦力。一、从受力确定运动情况

如何求冰壶滑行的距离？

已知冰壶的初速度、末速度、滑行过程中的加速度，根据运动学公式v2－v02＝2ax，即可求得冰壶滑行的距离。1．从受力确定运动情况的一般求解步骤3讨论、交流、展示：一、从受力确定运动情况2．解题方法(1)合成法：物体只受两个力的作用产生加速度时，合力的方向就是加速度的方向，解题时要求准确作出力的平行四边形，然后运用几何知识求合力F合。反之，若知道加速度方向就知道合力方向。(2)正交分解法：当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，通常用正交分解法解答，一般把力正交分解为沿加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量。即沿加速度方向的合力：Fx＝ma垂直于加速度方向的合力：Fy＝0一、从受力确定运动情况

【例1】如图所示，长为s＝11.25m的水平轨道AB与倾角为θ＝37°、长为L＝3m的光滑斜面BC在B处连接，有一质量为m＝2kg的滑块(可视为质点)，从A处由静止开始受到与水平方向成37°斜向上的拉力F＝20N的作用，经过一段时间后撤去拉力F，此时滑块仍在水平轨道上，但滑块恰好可以滑到斜面的最高点C。已知滑块经过B点时，速度方向改变但大小不变，滑块与AB间的动摩擦因数μ＝，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝，cos37°＝。求：(1)滑块过B点时速度的大小；(2)拉力F作用的时间。一、从受力确定运动情况利用正交分解法求加速度。N1GfGN2(1)开始时滑块在水平轨道上运动时受几个力作用？在斜面上运动时受几个力作用？

开始时，滑块在水平轨道上受4个力作用；在斜面上运动时受2个力作用。(2)滑块在水平轨道上先做什么运动？在斜面上做什么运动？滑块在水平轨道上先做匀加速直线运动，在斜面上做匀减速直线运动。(3)滑块在水平轨道上运动时，利用什么方法求加速度？分析：一、从受力确定运动情况(1)滑块在斜面上滑行时，由牛顿第二定律得：mgsin37°＝ma3

由运动学规律可得:vB2＝2a3L

解得vB＝6m/s。(2)撤去F前，由牛顿第二定律得：Fcos37°－μ(mg－Fsin37°)＝ma1

设F作用的时间为t，则撤去F时有：v1＝a1t撤去拉力F后，有：μmg＝ma2vB2－v12＝2(－a2)(s－x1)联立解得：t＝1.5sN1GfGN2(1)6m/s

(2)1.5s解答：答案：一、从受力确定运动情况3.多过程问题的分析物体的多过程运动问题是牛顿运动定律应用的较难题型，它展示了物体在运动过程中的受力特点及物体的运动情况，综合考查运用动力学相关知识处理实际运动问题的能力。解答思路：首先理清物体的不同运动过程，根据受力特点确定各过程的运动性质，然后列相应的动力学方程(运用牛顿第二定律与运动学公式)；注意不同过程中的中间衔接量，特别是两过程间的“速度”参量，往往是列式与计算的“桥梁”。若运动过程涉及摩擦力，要分析好各阶段物体所受摩擦力的大小和方向，注意摩擦力是否发生突变。一、从受力确定运动情况【例2】如图所示，质量为40kg的雪橇(包括人)在与水平方向成37°角、大小为200N的拉力F作用下，沿水平面由静止开始运动，经过2s撤去拉力F，雪橇与地面间的动摩擦因数为。取g＝10m/s2，cos37°＝，sin37°＝。求：(1)刚撤去拉力时雪橇的速度v的大小；(2)撤去拉力后雪橇能继续滑行的距离x。(1)对雪橇，竖直方向：N1＋Fsin37°＝mg水平方向：Fcos37°－f1＝ma1

且:f1＝μN1运动学公式：v＝a1t1解得：v＝5.2m/s。(2)撤去拉力后，有－μmg＝ma2，则雪橇的加速度a2＝－μg根据0－v2＝2a2x，解得：x＝6.76m。(1)5.2m/s

(2)6.76m解析：答案：一、从受力确定运动情况如图所示，滑雪运动员在滑道上的运动情况，如何求出他受到的阻力大小？

若已知滑雪运动员以初速度v0在t时间内沿倾斜的直线滑道匀加速下滑的距离为x，那么如何求运动员的加速度？

根据运动学公式

求解已知运动员的质量为m，怎样求运动员受到的合力？

321根据受力分析，沿山坡方向有mgsinθ－f＝F合，可求得阻力f。已知山坡的倾角为θ，如何求解运动员受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)?根据牛顿第二定律F合＝ma，求得运动员受到的合力。二、从运动情况确定受力讨论、交流、展示：从运动情况确定受力的一般求解步骤二、从运动情况确定受力【例3】某游乐园的大型“跳楼机”游戏，以惊险刺激深受年轻人的欢迎。某次游戏中，质量为m＝50kg的小明同学坐在载人平台上，并系好安全带、锁好安全杆。游戏的过程简化为巨型升降机将平台拉升100m高度，然后由静止开始下落，在忽略空气和台架对平台阻力的情况下，该运动可近似看作自由落体运动。在下落h1＝80m时启动制动系统使平台开始做匀减速运动，再下落h2＝20m时刚好停止运动。取g＝10m/s2，求：(1)下落的过程中小明运动速度的最大值vm；(2)落地前20m内，小明做匀减速直线运动的加速度a的大小；(3)当平台落到离地面10m高的位置时，小明对平台的压力F的大小。二、从运动情况确定受力(1)本题属于已知受力求运动情况的问题吗？(1)小明下落80m时速度最大，vm2＝2gh1代入数据可得：vm＝40m/s。(3)当平台落到离地面10m高的位置时，小明做匀减速运动，根据牛顿第二定律：F′－mg＝ma2代入数据得：F′＝2500N根据牛顿第三定律，小明对平台的压力F为2500N。(1)40m/s

(2)40m/s2

(3)2500N代入数据可得：a2＝40m/s2。(2)小明做匀减速运动过程中的加速度大小为答案：分析：(2)平台做匀减速运动时，小明受哪几个力作用？不是，属于已知运动情况求受力的问题。受重力和平台的支持力作用。解答：二、从运动情况确定受力

【例4】有一质量为1kg的小球串在长0.5m的轻杆顶部，轻杆与水平方向的夹角为θ＝37°，静止释放小球，经过0.5s小球到达轻杆底端，g取10m/s2，试求：(1)小球与轻杆之间的动摩擦因数；(2)在竖直平面内给小球施加一个垂直于轻杆方向的恒力，使小球释放后加速度为2m/s2，此恒力大小为多少？(1)对小球，由牛顿第二定律得

(2)8N或24N(2)若F垂直于杆向下，则mgsinθ－μ(F＋mgcosθ)＝ma′解得F＝8N；

若F垂直于杆向上，则mgsinθ－μ(F－mgcosθ)＝ma′解得F＝24N。mgsinθ－μmgcosθ＝ma又

联立解得μ＝0.25。解析：答案：二、从运动情况确定受力由图可见，不论求解哪一类问题，加速度都是解题的桥梁和纽带，求解出加速度是顺利解答的关键。动力学两类基本问题的思维程序图如下：受力情况加速度a运动情况加速度aF=maF=ma运动学分析运动学分析第一类问题第二类问题1.(已知运动求力)如图所示，在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害。为了尽可能地减少碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊。假定乘客质量为70kg，汽车车速为108km/h(即30m/s)，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s，安全带及安全气囊对乘客的作用力大约为(

)A．420N B．600NC．800N D．1000NA答案：2．(已知力求运动)假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力大小与汽车所受的重力大小差不多，当汽车以20m/s的速度行驶时突然制动，它还能继续滑动的距离约为(

)A．40mB．20mC．10mD．5mB答案：3．(已知力求运动)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14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度为(

)A．7m/sB．14m/sC．10m/sD．20