牛頓運動定律的應用高中物理課件

第四章運動和力的關系4.5牛頓運動定律的應用人教版（2019）授課人：點石成金目錄contents從受力確定運動情況0102從運動情況確定受力03典例分析導入新課為了盡量縮短停車時間，旅客按照站臺上標注的車門位置候車。列車進站時總能準確地?？吭趯囬T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動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。運動學規(guī)律速度公式：v=v0+at

導出公式：v

2－v02=2ax力和運動情況聯(lián)系在一起運動學五大物理量：v0、v、a、t、x

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

＝2ax重力彈力摩擦力1.從受力確定運動情況

2.從運動情況確定受力具體如何應用呢？從受力確定運動情況01知識要點處理這類問題的基本思路是：先分析物體受力情況求合力，據(jù)牛頓第二定律求加速度，再用運動學公式求所求量(運動學量)。物體運動情況運動學公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況已知物體受力情況確定運動情況，指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運動狀態(tài)或求出物體的速度、位移等?！纠}】：運動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，最終停在遠處的某個位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運動員的隊友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動摩擦因數(shù)以調節(jié)冰壺的運動。（1）運動員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠？g取10m/s2。（2）若運動員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊友在冰壺自由滑行10m后開始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？（1）選擇滑行的冰壺為研究對象。冰壺所受的合力等于滑動摩擦力Ff（圖4.5-3）。設冰壺的質量為m，以冰壺運動方向為正方向建立一維坐標系，滑動摩擦力Ff的方向與運動方向相反，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）設冰壺滑行10m后的速度為v10，則對冰壺的前一段運動有v102＝v02＋2a1x10冰壺后一段運動的加速度為a2＝－μ2

g＝－0.02×0.9×10m/s2＝－0.18m/s2滑行10m后為勻減速直線運動，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【針對練習】一個靜止在水平面上的物體，質量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力為4.2N。求物體4s末的速度和4s內的位移。F

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

【拓展一】一個靜止在水平地面上的物體，質量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動。物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內的位移。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】一個靜止在水平地面上的物體，質量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右運動。已知F與水平地面的夾角為37°，物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內的位移。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內的位移【拓展二】一個靜止在水平地面上的物體，質量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右運動。已知F與水平地面的夾角為37°，物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.25，求物體在4s末的速度和4s內的位移。cos37=0.8，g=10m/s2。高空墜物是很危險的，可是生活中常見的雨滴從數(shù)千米的高空落下，卻不會砸傷人，這是為什么呢？（若雨滴在下落過程中受到空氣阻力的大小與速度大小的二次方成正比）解：分析質量為m的雨滴從足夠高的位置由靜止下落過程中的運動情況。mgkv2mg－kv2＝ma

由牛頓第二定律，有加速a＝0時，速度最大想一想從運動情況確定受力02知識要點基本思路：先分析物體的運動情況，據(jù)運動學公式求加速度，再在分析物體受力情況的基礎上，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動學公式物體運動情況

已知物體運動情況確定受力情況，指的是在運動情況（知道三個運動學量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關物理量（如動摩擦因數(shù)等）。【例題】如圖，一位滑雪者，人與裝備的總質量為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的時間內滑下的路程為60m。求滑雪者對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:以滑雪者為研究對象。建立如圖4.5-5所示的直角坐標系?；┱哐厣狡孪蛳伦鰟蚣铀僦本€運動。根據(jù)勻變速直線運動規(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，滑雪者對雪面的壓力大小等于雪面對滑雪者的支持力大小，為650N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小為75N，方向沿山坡向上?！咀兪接柧殹炕┱咭詖0=20m/s的初速度沿直線沖上一傾角為30°的山坡，從剛上坡即開始計時，至3.8s末，滑雪者速度變?yōu)?。如果雪橇與人的總質量為m=80kg，求雪橇與山坡之間的摩擦力為多少？g=10m/s2.fmgFN對滑雪者受力分析，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，從剛上坡即開始計時，至3.8s末，滑雪者速度變?yōu)?。如果雪橇與人的總質量為m=80kg，求雪橇與山坡之間的摩擦力為多少？g=10m/s2.【變式訓練】某大廈內裝有自動扶梯，電梯扶手的傾角為θ

。一位質量為m的乘客站在自動扶梯上不動，此時扶梯正在向上以加速度a加速啟動。重力加速度為g，自動扶梯對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【變式訓練】一質量為m＝1kg的小球用細線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運動的小車內，球與車廂壁接觸。細線與豎直方向的夾角為30°，車廂壁對球的摩擦力可忽略不計。求小球與車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：對小球進行受力分析拓展一：如果車的加速度稍變大，F(xiàn)T、FN的大小如何變化？車的加速度多大時，F(xiàn)N會減小到0？FT不變FN變小a＝gtan30°＝5.77m/s2

ayxFTsin30°FTcos30°mgFTFN【變式訓練】一質量為m＝1kg的小球用細線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運動的小車內，球與車廂壁接觸。細線與豎直方向的夾角為30°，車廂壁對球的摩擦力可忽略不計。求小球與車廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。拓展二：如果車的加速度繼續(xù)變大，將會出現(xiàn)什么情況？yxFTsin30°FTcos30°a小球將離開車廂壁細線與車廂壁間夾角將發(fā)生變化mgFTFN

瞬時加速度臨界問題【變式訓練】一質量為m＝1kg的小球用細線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運動的小車內，球與車廂壁接觸。細線與豎直方向的夾角為30°，車廂壁對球的摩擦力可忽略不計。求小球與車廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。拓展三：車的加速度a?＝10m/s2時，小球隨車一起運動，細線的拉力為多大？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【變式訓練】一質量為m＝1kg的小球用細線懸掛在一輛加速度a＝2m/s2勻加速向右運動的小車內，球與車廂壁接觸。細線與豎直方向的夾角為30°，車廂壁對球的摩擦力可忽略不計。求小球與車廂壁之間的壓力大小。取g＝10m/s2。一、從受力確定運動情況二、從運動情況確定受力

物體運動情況運動學公式加速度a牛頓第二定律物體受力情況物體運動情況運動學

公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況動力學的兩類基本問題的解題思路研究對象m分析受力分析運動過程v0vtxF1F2Fn…合力F加速度a合成、正交分解F＝ma課堂小結解題步驟：

(1)確定研究對象；(2)分析受力情況和運動情況，畫示意圖(受力和運動過程)；(3)用牛頓第二定律或運動學公式求加速度；(4)用運動學公式或牛頓第二定律求所求量。動力學問題的求解典例分析031、在交通事故的分析中,剎車線的長度是很重要的依據(jù),剎車線是汽車剎車后,停止轉動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕跡。在某次交通事故中,汽車的剎車線長度是14m,假設汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7,g取10m/s2,則汽車剎車前的速度為(

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

B2、若豎直上拋運動過程中物體受到的空氣阻力Ff大小恒定，物體上升到最高點時間為t1，從最高點再落回拋出點所需時間為t2，上升時加速度大小為a1，下降時加速度大小為a2，則(

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

①設上升高度為h，則h＝a1t12，

②下降過程，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100m/s,若氣槍的槍膛長0.5m,子彈的質量為20g,若把子彈在槍膛內的運動看作勻變速直線運動,則高壓氣體對子彈的平均作用力為(

)A.1×102N B.2×102NC.2×105N D.2×104N

B

AD6、戰(zhàn)士拉車胎進行100m賽跑訓練體能．車胎的質量m