牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用高中物理課件

第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用人教版（2019）授課人：點(diǎn)石成金目錄contents從受力確定運(yùn)動(dòng)情況0102從運(yùn)動(dòng)情況確定受力03典例分析導(dǎo)入新課為了盡量縮短停車(chē)時(shí)間，旅客按照站臺(tái)上標(biāo)注的車(chē)門(mén)位置候車(chē)。列車(chē)進(jìn)站時(shí)總能準(zhǔn)確地停靠在對(duì)應(yīng)車(chē)門(mén)的位置。這是如何做到的呢？第二定律：物體加速度的大小跟所受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比；加速度方向跟作用力方向相同。公式:F=ma第三定律：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律速度公式：v=v0+at

導(dǎo)出公式：v

2－v02=2ax力和運(yùn)動(dòng)情況聯(lián)系在一起運(yùn)動(dòng)學(xué)五大物理量：v0、v、a、t、x

牛頓第二定律F合＝ma，確定了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的運(yùn)動(dòng)情況與受力情況聯(lián)系起來(lái)。F合＝ma橋梁v＝v0＋at

＝2ax重力彈力摩擦力1.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況

2.從運(yùn)動(dòng)情況確定受力具體如何應(yīng)用呢？從受力確定運(yùn)動(dòng)情況01知識(shí)要點(diǎn)處理這類(lèi)問(wèn)題的基本思路是：先分析物體受力情況求合力，據(jù)牛頓第二定律求加速度，再用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求所求量(運(yùn)動(dòng)學(xué)量)。物體運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度、位移等?！纠}】：運(yùn)動(dòng)員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠(yuǎn)處的某個(gè)位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運(yùn)動(dòng)員的隊(duì)友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來(lái)回摩擦冰面，減小冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運(yùn)動(dòng)。（1）運(yùn)動(dòng)員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠(yuǎn)？g取10m/s2。（2）若運(yùn)動(dòng)員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊(duì)友在冰壺自由滑行10m后開(kāi)始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的90%，冰壺多滑行了多少距離？（1）選擇滑行的冰壺為研究對(duì)象。冰壺所受的合力等于滑動(dòng)摩擦力Ff（圖4.5-3）。設(shè)冰壺的質(zhì)量為m，以冰壺運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较蚪⒁痪S坐標(biāo)系，滑動(dòng)摩擦力Ff的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，則Ff＝－μ1FN＝－μ1mg根據(jù)牛頓第二定律，冰壺的加速度為加速度為負(fù)值，方向跟x軸正方向相反將v0＝3.4m/s，v＝0代入v2－v02＝2a1x1，得冰壺的滑行距離為冰壺滑行了28.9m（2）設(shè)冰壺滑行10m后的速度為v10，則對(duì)冰壺的前一段運(yùn)動(dòng)有v102＝v02＋2a1x10冰壺后一段運(yùn)動(dòng)的加速度為a2＝－μ2

g＝－0.02×0.9×10m/s2＝－0.18m/s2滑行10m后為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由v2－v102＝2a2

x2，v＝0，得第二次比第一次多滑行了第二次比第一次多滑行2.1m。（10＋21－28.9）m＝2.1m【針對(duì)練習(xí)】一個(gè)靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦力為4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)的位移。F

由牛頓第二定律可得:F-f=ma4s末的速度4s內(nèi)的位移解：如圖，物體受力分析mgFNFf【針對(duì)練習(xí)】一個(gè)靜止在水平面上的物體，質(zhì)量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦力為4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)的位移?！就卣挂弧恳粋€(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。（g=10m/s2）

【拓展一】一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。FN=mg物體受力分析如圖所示由牛頓第二定律可得:F-μFN=ma解：mgFNFf【拓展二】一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。已知F與水平地面的夾角為37°，物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。cos37=0.8，g=10m/s2。F370解：物體受力分析如圖所示4s末的速度由牛頓第二定律，可得:Fcosθ-μFN=maFNmgFfθFN+Fsinθ=mg4s內(nèi)的位移【拓展二】一個(gè)靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)。已知F與水平地面的夾角為37°，物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。cos37=0.8，g=10m/s2。高空墜物是很危險(xiǎn)的，可是生活中常見(jiàn)的雨滴從數(shù)千米的高空落下，卻不會(huì)砸傷人，這是為什么呢？（若雨滴在下落過(guò)程中受到空氣阻力的大小與速度大小的二次方成正比）解：分析質(zhì)量為m的雨滴從足夠高的位置由靜止下落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況。mgkv2mg－kv2＝ma

由牛頓第二定律，有加速a＝0時(shí)，速度最大想一想從運(yùn)動(dòng)情況確定受力02知識(shí)要點(diǎn)基本思路：先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度，再在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列方程求所求量(力).加速度

a牛頓第二定律物體受力情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式物體運(yùn)動(dòng)情況

已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況（知道三個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量（如動(dòng)摩擦因數(shù)等）?！纠}】如圖，一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程為60m。求滑雪者對(duì)雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10m/s2。解:以滑雪者為研究對(duì)象。建立如圖4.5-5所示的直角坐標(biāo)系?；┱哐厣狡孪蛳伦鰟蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有其中v0＝2m/s，t＝5s，x＝60m，則有根據(jù)牛頓第二定律，有y方向x方向FN－mgcosθ＝0mgsinθ－Ff＝ma得FN＝mgcosθFf＝m（gsinθ－a）其中，m＝75kg，θ＝30°，則有Ff＝75N，F(xiàn)N＝650N根據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對(duì)雪面的壓力大小等于雪面對(duì)滑雪者的支持力大小，為650N，方向垂直斜面向下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5N，方向沿山坡向上?！咀兪接?xùn)練】滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直線沖上一傾角為30°的山坡，從剛上坡即開(kāi)始計(jì)時(shí)，至3.8s末，滑雪者速度變?yōu)?。如果雪橇與人的總質(zhì)量為m=80kg，求雪橇與山坡之間的摩擦力為多少？g=10m/s2.fmgFN對(duì)滑雪者受力分析，如圖所示聯(lián)立①②，代入數(shù)據(jù)，解得解:根據(jù)牛頓第二定律，可得①②【變式訓(xùn)練】滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直線沖上一傾角為30°的山坡，從剛上坡即開(kāi)始計(jì)時(shí)，至3.8s末，滑雪者速度變?yōu)?。如果雪橇與人的總質(zhì)量為m=80kg，求雪橇與山坡之間的摩擦力為多少？g=10m/s2.【變式訓(xùn)練】某大廈內(nèi)裝有自動(dòng)扶梯，電梯扶手的傾角為θ

。一位質(zhì)量為m的乘客站在自動(dòng)扶梯上不動(dòng)，此時(shí)扶梯正在向上以加速度a加速啟動(dòng)。重力加速度為g，自動(dòng)扶梯對(duì)人腳底的支持力和摩擦力多大？θyxFNFfmgayxacosθasinθFN－mg＝masinθ根據(jù)牛頓第二定律x方向y方向Ff＝macosθ得

FN＝mg＋masinθ【變式訓(xùn)練】一質(zhì)量為m＝1kg的小球用細(xì)線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運(yùn)動(dòng)的小車(chē)內(nèi)，球與車(chē)廂壁接觸。細(xì)線與豎直方向的夾角為30°，車(chē)廂壁對(duì)球的摩擦力可忽略不計(jì)。求小球與車(chē)廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。ayxFTsin30°FTcos30°mgFTFN根據(jù)牛頓第二定律

＝(11.5×0.5－1×2)N＝3.8N

解：對(duì)小球進(jìn)行受力分析拓展一：如果車(chē)的加速度稍變大，F(xiàn)T、FN的大小如何變化？車(chē)的加速度多大時(shí)，F(xiàn)N會(huì)減小到0？FT不變FN變小a＝gtan30°＝5.77m/s2

ayxFTsin30°FTcos30°mgFTFN【變式訓(xùn)練】一質(zhì)量為m＝1kg的小球用細(xì)線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運(yùn)動(dòng)的小車(chē)內(nèi)，球與車(chē)廂壁接觸。細(xì)線與豎直方向的夾角為30°，車(chē)廂壁對(duì)球的摩擦力可忽略不計(jì)。求小球與車(chē)廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。拓展二：如果車(chē)的加速度繼續(xù)變大，將會(huì)出現(xiàn)什么情況？yxFTsin30°FTcos30°a小球?qū)㈦x開(kāi)車(chē)廂壁細(xì)線與車(chē)廂壁間夾角將發(fā)生變化mgFTFN

瞬時(shí)加速度臨界問(wèn)題【變式訓(xùn)練】一質(zhì)量為m＝1kg的小球用細(xì)線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運(yùn)動(dòng)的小車(chē)內(nèi)，球與車(chē)廂壁接觸。細(xì)線與豎直方向的夾角為30°，車(chē)廂壁對(duì)球的摩擦力可忽略不計(jì)。求小球與車(chē)廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。拓展三：車(chē)的加速度a?＝10m/s2時(shí)，小球隨車(chē)一起運(yùn)動(dòng)，細(xì)線的拉力為多大？a?yxFTcosθ－mg＝0FTsinθ＝maθ＝45°FT＝14.1N得FTsinθFTcosθθmgFT根據(jù)牛頓第二定律y方向x方向F合＝maθ＝45°FT＝14.1N得θmgFT【變式訓(xùn)練】一質(zhì)量為m＝1kg的小球用細(xì)線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運(yùn)動(dòng)的小車(chē)內(nèi)，球與車(chē)廂壁接觸。細(xì)線與豎直方向的夾角為30°，車(chē)廂壁對(duì)球的摩擦力可忽略不計(jì)。求小球與車(chē)廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力

物體運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度a牛頓第二定律物體受力情況物體運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)

公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題的解題思路研究對(duì)象m分析受力分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程v0vtxF1F2Fn…合力F加速度a合成、正交分解F＝ma課堂小結(jié)解題步驟：

(1)確定研究對(duì)象；(2)分析受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，畫(huà)示意圖(受力和運(yùn)動(dòng)過(guò)程)；(3)用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度；(4)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律求所求量。動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的求解典例分析031、在交通事故的分析中,剎車(chē)線的長(zhǎng)度是很重要的依據(jù),剎車(chē)線是汽車(chē)剎車(chē)后,停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡。在某次交通事故中,汽車(chē)的剎車(chē)線長(zhǎng)度是14m,假設(shè)汽車(chē)輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10m/s2,則汽車(chē)剎車(chē)前的速度為(

)A.7m/s B.14m/s C.10m/s D.20m/s

B2、若豎直上拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體受到的空氣阻力Ff大小恒定，物體上升到最高點(diǎn)時(shí)間為t1，從最高點(diǎn)再落回拋出點(diǎn)所需時(shí)間為t2，上升時(shí)加速度大小為a1，下降時(shí)加速度大小為a2，則(

)A.a1>a2，t1<t2 B.a1>a2，t1>t2C.a1<a2，t1<t2 D.a1<a2，t1>t2上升過(guò)程中，由牛頓第二定律，得mg＋Ff＝ma1，

①設(shè)上升高度為h，則h＝a1t12，

②下降過(guò)程，由牛頓第二定律，得mg－Ff＝ma2，

③h＝a2t22，

④由①②③④得，a1>a2，t1<t2，A正確。A

4、某氣槍子彈的出口速度達(dá)100m/s,若氣槍的槍膛長(zhǎng)0.5m,子彈的質(zhì)量為20g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看作勻變速直線運(yùn)動(dòng),則高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力為(

)A.1×102N B.2×102NC.2×105N D.2×104N

B

AD6、戰(zhàn)士拉車(chē)胎進(jìn)行100m賽跑訓(xùn)練體能．車(chē)胎的質(zhì)量m