物理人教版2019必修第一册4.5牛顿定律的应用（共22张ppt)
文档属性
| 名称 | 物理人教版2019必修第一册4.5牛顿定律的应用（共22张ppt) |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-08-02 21:42:02 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第五节 牛顿运动定律的应用
第4章
运动和力的关系
学习目标 素养提炼
1.进一步掌握受力分析的方法，并能结合物体的运动情况进行受力分析 2.知道动力学到的两类问题，理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁 科学思维：受力分析、牛顿运动定律、运动学公式
一、牛顿运动定律
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。
温故而知新：
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。
复习回顾：匀变速直线运动
五大物理量
三大公式
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？
1、从受力确定运动情况
处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
【典例1】一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体4s末的速度和4s内的位移。
由牛顿第二定律可得: F - f= ma
4s末的速度
4s内的位移
解：
如图，物体受力分析
mg
FN
F
f
拓展一：一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。（g=10m/s2）
FN = mg
解：物体受力分析如图所示
由牛顿第二定律可得:F- FN= ma
mg
FN
F
f
【课堂反馈1】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。已知F与水平地面的夹角为37°，物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4s末的速度和4s内的位移。cos37=0.8，g=10m/s2。
解：物体受力分析如图所示
4s末的速度
由牛顿第二定律，可得:
Fcosθ- FN=ma
FN
mg
F
f
θ
FN+Fsinθ=mg
4s内的位移
2、从运动情况确定受力
基本思路：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力).
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
运动学
公 式
物体运
动情况
已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。
【典例2】如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75 kg，以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为 30°，在5 s的时间内滑下的路程为60 m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s2。
解:以滑雪者为研究对象。建立如图4.5-5所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。
根据匀变速直线运动规律，有
其中 v0＝ 2 m/s，t＝5s，x＝60 m，则有
根据牛顿第二定律，有
y 方向
x方向
FN－mgcosθ ＝ 0
mgsinθ－Ff ＝ma
解得 Ff＝75 N，FN＝650 N
【课堂反馈2】滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从刚上坡即开始计时，至3.8s末，滑雪者速度变为0。如果雪橇与人的总质量为m=80kg，求雪橇与山坡之间的摩擦力为多少？g=10m/s2 .
mg
FN
f
对滑雪者受力分析，如图所示
联立①②，代入数据，解得
解:
根据牛顿第二定律，可得
一、 从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
动力学的两类基本问题
加速度a是联系力和运动的桥梁
牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速直线运动v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2－v02=2ax等)中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。
由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。
可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。
解题步骤：
(1)确定研究对象；
(2)分析受力情况和运动情况，画示意图(受力和运动过程)；
(3)用牛顿第二定律或运动学公式 求加速度；
(4)用运动学公式或牛顿第二定律 求所求量。
动力学问题的求解
17
受力情况
加速度a
运动情况
加速度a
F=ma
F=ma
运动学分析
运动学分析
第一类问题
第二类问题
课堂小结
【课堂检测1】假设汽车紧急制动后，受到的阻力与汽车所受重力的大小差不多。当汽车以20 m/s的速度行驶时，突然制动，它还能继续滑行的距离约( )
A．40 m B．20 m
C．10 m D．5 m
B
【课堂检测2】我国运动员何雯娜获得2008年奥运会蹦床比赛的冠军。已知何雯娜的体重为49kg，设她从3.2m高处自由下落后与蹦床的作用时间为1.2s，离开蹦床后上升的高度为5m，试求她对蹦床的平均作用力？
（g取10m/s2）。
根据牛顿第二定律,得 F－mg＝ma
则 蹦床对她的平均作用力F＝1225N
方向竖直向上。
对运动员接触床时受力分析，如图所示
mg
F
由牛顿第三定律知：她对蹦床的平均作用力F′=1225N，方向竖直向下。
+
【课堂检测3】某质量为1 100 kg的汽车在平直路面试车,当达到100 km/h的速度时关闭发动机,经过70 s停下来,汽车受到的阻力是多大 重新起步加速时牵引力为2 000 N,产生的加速度为多大 （假定试车过程中汽车受到的阻力不变）
解：在试车阶段关闭发动机后做匀减速直线运动.
v0=100 km/h=27.8 m/s.
由运动学公式v=v0+at得
负号表示加速度的方向与速度的方向相反。
汽车受到的阻力:f=ma=1100×0.397 N=437 N
在重新起步并加速时,汽车受力如图所示。根据牛顿第二定律得
F-f=ma
故加速度方向与速度方向相同。
答案：437 N 1.42 m/s2
第五节 牛顿运动定律的应用
第4章
运动和力的关系
学习目标 素养提炼
1.进一步掌握受力分析的方法，并能结合物体的运动情况进行受力分析 2.知道动力学到的两类问题，理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁 科学思维：受力分析、牛顿运动定律、运动学公式
一、牛顿运动定律
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。
温故而知新：
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。
复习回顾：匀变速直线运动
五大物理量
三大公式
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？
1、从受力确定运动情况
处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
【典例1】一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体4s末的速度和4s内的位移。
由牛顿第二定律可得: F - f= ma
4s末的速度
4s内的位移
解：
如图，物体受力分析
mg
FN
F
f
拓展一：一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。（g=10m/s2）
FN = mg
解：物体受力分析如图所示
由牛顿第二定律可得:F- FN= ma
mg
FN
F
f
【课堂反馈1】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。已知F与水平地面的夹角为37°，物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4s末的速度和4s内的位移。cos37=0.8，g=10m/s2。
解：物体受力分析如图所示
4s末的速度
由牛顿第二定律，可得:
Fcosθ- FN=ma
FN
mg
F
f
θ
FN+Fsinθ=mg
4s内的位移
2、从运动情况确定受力
基本思路：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力).
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
运动学
公 式
物体运
动情况
已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。
【典例2】如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75 kg，以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为 30°，在5 s的时间内滑下的路程为60 m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s2。
解:以滑雪者为研究对象。建立如图4.5-5所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。
根据匀变速直线运动规律，有
其中 v0＝ 2 m/s，t＝5s，x＝60 m，则有
根据牛顿第二定律，有
y 方向
x方向
FN－mgcosθ ＝ 0
mgsinθ－Ff ＝ma
解得 Ff＝75 N，FN＝650 N
【课堂反馈2】滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从刚上坡即开始计时，至3.8s末，滑雪者速度变为0。如果雪橇与人的总质量为m=80kg，求雪橇与山坡之间的摩擦力为多少？g=10m/s2 .
mg
FN
f
对滑雪者受力分析，如图所示
联立①②，代入数据，解得
解:
根据牛顿第二定律，可得
一、 从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
动力学的两类基本问题
加速度a是联系力和运动的桥梁
牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速直线运动v=v0+at, x=v0t+at2/2, v2－v02=2ax等)中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。
由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。
可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。
解题步骤：
(1)确定研究对象；
(2)分析受力情况和运动情况，画示意图(受力和运动过程)；
(3)用牛顿第二定律或运动学公式 求加速度；
(4)用运动学公式或牛顿第二定律 求所求量。
动力学问题的求解
17
受力情况
加速度a
运动情况
加速度a
F=ma
F=ma
运动学分析
运动学分析
第一类问题
第二类问题
课堂小结
【课堂检测1】假设汽车紧急制动后，受到的阻力与汽车所受重力的大小差不多。当汽车以20 m/s的速度行驶时，突然制动，它还能继续滑行的距离约( )
A．40 m B．20 m
C．10 m D．5 m
B
【课堂检测2】我国运动员何雯娜获得2008年奥运会蹦床比赛的冠军。已知何雯娜的体重为49kg，设她从3.2m高处自由下落后与蹦床的作用时间为1.2s，离开蹦床后上升的高度为5m，试求她对蹦床的平均作用力？
（g取10m/s2）。
根据牛顿第二定律,得 F－mg＝ma
则 蹦床对她的平均作用力F＝1225N
方向竖直向上。
对运动员接触床时受力分析，如图所示
mg
F
由牛顿第三定律知：她对蹦床的平均作用力F′=1225N，方向竖直向下。
+
【课堂检测3】某质量为1 100 kg的汽车在平直路面试车,当达到100 km/h的速度时关闭发动机,经过70 s停下来,汽车受到的阻力是多大 重新起步加速时牵引力为2 000 N,产生的加速度为多大 （假定试车过程中汽车受到的阻力不变）
解：在试车阶段关闭发动机后做匀减速直线运动.
v0=100 km/h=27.8 m/s.
由运动学公式v=v0+at得
负号表示加速度的方向与速度的方向相反。
汽车受到的阻力:f=ma=1100×0.397 N=437 N
在重新起步并加速时,汽车受力如图所示。根据牛顿第二定律得
F-f=ma
故加速度方向与速度方向相同。
答案：437 N 1.42 m/s2