物理人教版2019必修第一册4.5牛顿运动定的应用（共25张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版2019必修第一册4.5牛顿运动定的应用（共25张ppt） |
|
|
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-08-11 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共25张PPT)
第5节 牛顿运动定律的应用
牛顿第一定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
牛顿运动定律
当物体不受外力或合外力为零时总保持静止或匀速直线运动状态。
物体的加速度与合力成正比，与物体的质量成反比。
F合 = ma
两个物体间的作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上 F=－F ＇
一、牛顿运动定律知识结构
第5节 牛顿运动定律的应用
解决运动学问题
动力学
2．从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据_____________求出物体的加速度，再根据______________就可以确定物体所受的力。
二、动力学的两类基本问题
加速度
运动学的规律
运动学公式
牛顿第二定律
一、牛顿运动定律知识结构
第5节 牛顿运动定律的应用
1．从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的__________，再通过______________确定物体的运动情况。
[例1] 在海滨乐场里有一种滑沙的游乐活动。如图所示，人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来。若某人和滑板的总质量m＝60.0 kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道的动摩擦因数均为μ＝0.50，斜坡AB的长度l＝36 m。斜坡的倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2。
(1)人从斜坡顶端滑到底端的时间为多少？
(2)人滑到水平面上后还能滑行多远？
问题一根据受力情况确定运动情况
=14.4 m
解（1）以人为研究对象，并进行受力分析
AB: mgsin370-μmgcos370=ma1
得:a1=2m/s2
得： t=6 s
(2)BC: μmg=ma2
得：a2=5m/s2
由：l=
由：x=
由：=
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＝ma
a
运动情况
（v，s，t）
受力情况
合成正交分解求出合力
运动学公式
由此纽带算出
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
问题一根据受力情况确定运动情况
[针对训练1] (多选)如图所示表示某小球所受的合力与时间的关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定( )
A．小球向前运动，再返回停止
B．小球向前运动，再返回不会停止
C．小球始终向前运动
D．小球在4 s末速度为0
CD
问题一根据受力情况确定运动情况
[例2] 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小。
问题二根据运动情况确定受力情况
得:F=6×103 N
解（1）以汽车为研究对象，并进行运动分析
由：x=
得:a1=1m/s2
再由：x=
得:v=4m/s2
(2) v=a2t2
得:a2=2m/s2
f=ma2=4×103 N
(3) F-f=ma1
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，s，t）
a
F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
由此纽带算出F合
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。
列牛二
问题二根据运动情况确定受力情况
解题步骤
一般步骤：
（1）确定研究对象；
（2）进行受力及运动分析；
（3）由牛二或运动学公式求a；
（4）统一单位，解方程；
（5）检验结果．
【例3】如图所示，一位滑雪者如果以v0＝20 m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从冲坡开始计时，至3.8 s末，雪橇速度变为零。 如果雪橇与人的质量共为m=80 kg，求滑雪人受到的阻力是多少？（取 g=10 m/s2）
【评析】这是典型地根据运动情况确定受力情况的问题。对于这一类问题关键是理清基本的解题思路，做好受力分析，把握好加速度a这一桥梁。
解: a=(v1-v0)/t =(0-20)/3.8 m/s2≈-5.26 m/s2
-f-mgsin300=ma
f=20.8 N，方向沿斜面向下。
二、动力学的两类基本问题
一、牛顿运动定律知识结构
第5节 牛顿运动定律的应用
1.整体法：当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力F已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫做整体法。
2.隔离法：从研究的方便出发，当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中“隔离”出来，进行受力分析，依据牛顿第二定律列方程，这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法。
三、连接体问题
B
A
F
a
a
a
思考：在拉力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 接触面都光滑.
整体：F=(mA+mB)a
隔B：TAB=mBa
得：TAB=mB
TAB=
整体：F-(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：TAB-mBg=mBa
得：TAB=mB
+mBg
TAB=
第5节 牛顿运动定律的应用
B
A
F
a
a
a
整体：F=(mA+mB)a
隔B：TAB=mBa
得：TAB=mB
TAB=
整体：F-(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a
隔B：TAB-mBgsinθ=mBa
得：TAB=mB
+mBgsinθ
TAB=
第5节 牛顿运动定律的应用
思考：在拉力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 接触面都光滑.
B
A
F
a
a
a
整体：F-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：TAB-μmBg=mBa
得：TAB=mB
TAB=
内力按质量分配，离外力越远越小
第5节 牛顿运动定律的应用
思考：在拉力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 接触面都光滑.
思考：质量相等的几个木块在推力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 动摩擦因素都为μ。
F
B
A
NAB=
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
内力按质量分配，离唯一外力越远越小
NAB
阻力跟质量成正比，则不影响内力分配
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
思考：质量相等的几个木块在推力F1与F2作用下一起加速，试求A对B的作用力 动摩擦因素都为μ。
NAB=
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
内力按质量分配，离唯一外力越远越小
F1
B
A
F2
阻力跟质量成正比，则不影响内力分配
整体：F1+F2-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：F2+NAB-μmBg=mBa
NAB
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
思考：质量相等的几个木块在推力F1与F2作用下一起加速，试求A对B的作用力 动摩擦因素都为μ。
NAB=
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
内力按质量分配，离唯一外力越远越小
F1
B
A
F2
阻力跟质量成正比，则不影响内力分配
整体：F1-F2-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：NAB-F2-μmBg=mBa
NAB
a
多个外力符合叠加原理
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
例4:如图所示，光滑水平面上并排放置着A、B两个物体，mA=5 kg，mB=3 kg，用F=16 N的水平外力推动这两个物体，使它们共同做匀加速直线运动，求A、B间弹力的大小。
说明：处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合外力.
解: 整体：F=(mA+mB)a
隔离： fAB=mBa
得：fAB=6N
例5：中国高速铁路系统简称“中国高铁”，完全由我国科技工作者自主研发，是中国呈现给世界的一张靓丽名片，“中国高铁”通车里程居世界第一位。为满足高速运行的需要，在高铁列车的前端和尾端各有一节机车，可以提供大小相等的动力。某高铁列车，机车和车厢共16节，假设每节机车和车厢的质量相等，运行时受到的摩擦和空气阻力相同，每节机车提供大小为F的动力。当列车沿平直铁道运行时，第10节(包含机车)对第11节的作用力大小和方向为( )
1
16
11
10
a
F
F
整体：2F-16f=16ma
后六节：F+N-6f=6ma
得：N=-F/4
N
A
思考：质量相等的几个木块在拉力F作用下一起加速，试求几个木块之间的摩擦内力 水平面光滑。
整体：F=4ma
隔ABC：fDC=3ma
=3m
隔 AB： fCB=2ma
=2m
隔 A： fBA=ma
=m
F
B
A
D
C
fDC
fCB
fBA
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
F
B
A
D
C
整体：F=4ma
隔BCD：fAB=3ma
=3m
隔 CD： fCB=2ma
=2m
隔 D： fBA=ma
=m
fCD
fBC
fAB
思考：质量相等的几个木块在拉力F作用下一起加速，试求几个木块之间的摩擦内力 水平面光滑。
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
思考：若水平面与A的动摩擦因数为μ？
整体：F-μ4mg=4ma
隔BCD：fAB=3ma
=3m
隔 CD： fBC=2ma
=2m
隔 D： fCD=ma
=m
F
B
A
D
C
fCD
fBC
fAB
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
整体：F-μ4mg=4ma
隔D：F-fDC=ma
fDC=
隔 CD： F-fCB=2ma
隔BCD： F-fBA=3ma
fCB=
fBA=
F
B
A
D
C
fDC
fCB
fBA
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
思考：若水平面与A的动摩擦因数为μ？
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
F
B
A
靠摩擦力连接的物体
fAB
f地
②多个外力符合叠加原理，f地当作另一个外力。
F
B
A
fBA
f地
2.叠加体：
①内力按质量分配，离唯一外力越远越小
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
例6：如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使AB以同一加速度运动，则拉力F的最大值为（ ）
A.μmg B.2μmg C.3μmg D.4μmg
解：当A、B之间恰好不发生相对滑动知aA=μmg/m=μg
整体： a=aA=μg F=3ma=3μmg
【评析】整体法和隔离法是高中物理常用的方法，特别是涉及到两个或两个以上的物体时，往往用到此法，但并不是任何两个物体都可以看作整体，只有两物体加速度相同时才可看作整体法。
C
第5节 牛顿运动定律的应用
牛顿第一定律
牛顿第二定律
牛顿第三定律
牛顿运动定律
当物体不受外力或合外力为零时总保持静止或匀速直线运动状态。
物体的加速度与合力成正比，与物体的质量成反比。
F合 = ma
两个物体间的作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上 F=－F ＇
一、牛顿运动定律知识结构
第5节 牛顿运动定律的应用
解决运动学问题
动力学
2．从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据_____________求出物体的加速度，再根据______________就可以确定物体所受的力。
二、动力学的两类基本问题
加速度
运动学的规律
运动学公式
牛顿第二定律
一、牛顿运动定律知识结构
第5节 牛顿运动定律的应用
1．从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的__________，再通过______________确定物体的运动情况。
[例1] 在海滨乐场里有一种滑沙的游乐活动。如图所示，人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来。若某人和滑板的总质量m＝60.0 kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道的动摩擦因数均为μ＝0.50，斜坡AB的长度l＝36 m。斜坡的倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2。
(1)人从斜坡顶端滑到底端的时间为多少？
(2)人滑到水平面上后还能滑行多远？
问题一根据受力情况确定运动情况
=14.4 m
解（1）以人为研究对象，并进行受力分析
AB: mgsin370-μmgcos370=ma1
得:a1=2m/s2
得： t=6 s
(2)BC: μmg=ma2
得：a2=5m/s2
由：l=
由：x=
由：=
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＝ma
a
运动情况
（v，s，t）
受力情况
合成正交分解求出合力
运动学公式
由此纽带算出
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
问题一根据受力情况确定运动情况
[针对训练1] (多选)如图所示表示某小球所受的合力与时间的关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定( )
A．小球向前运动，再返回停止
B．小球向前运动，再返回不会停止
C．小球始终向前运动
D．小球在4 s末速度为0
CD
问题一根据受力情况确定运动情况
[例2] 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小。
问题二根据运动情况确定受力情况
得:F=6×103 N
解（1）以汽车为研究对象，并进行运动分析
由：x=
得:a1=1m/s2
再由：x=
得:v=4m/s2
(2) v=a2t2
得:a2=2m/s2
f=ma2=4×103 N
(3) F-f=ma1
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，s，t）
a
F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
由此纽带算出F合
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。
列牛二
问题二根据运动情况确定受力情况
解题步骤
一般步骤：
（1）确定研究对象；
（2）进行受力及运动分析；
（3）由牛二或运动学公式求a；
（4）统一单位，解方程；
（5）检验结果．
【例3】如图所示，一位滑雪者如果以v0＝20 m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从冲坡开始计时，至3.8 s末，雪橇速度变为零。 如果雪橇与人的质量共为m=80 kg，求滑雪人受到的阻力是多少？（取 g=10 m/s2）
【评析】这是典型地根据运动情况确定受力情况的问题。对于这一类问题关键是理清基本的解题思路，做好受力分析，把握好加速度a这一桥梁。
解: a=(v1-v0)/t =(0-20)/3.8 m/s2≈-5.26 m/s2
-f-mgsin300=ma
f=20.8 N，方向沿斜面向下。
二、动力学的两类基本问题
一、牛顿运动定律知识结构
第5节 牛顿运动定律的应用
1.整体法：当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力F已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫做整体法。
2.隔离法：从研究的方便出发，当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中“隔离”出来，进行受力分析，依据牛顿第二定律列方程，这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法。
三、连接体问题
B
A
F
a
a
a
思考：在拉力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 接触面都光滑.
整体：F=(mA+mB)a
隔B：TAB=mBa
得：TAB=mB
TAB=
整体：F-(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：TAB-mBg=mBa
得：TAB=mB
+mBg
TAB=
第5节 牛顿运动定律的应用
B
A
F
a
a
a
整体：F=(mA+mB)a
隔B：TAB=mBa
得：TAB=mB
TAB=
整体：F-(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a
隔B：TAB-mBgsinθ=mBa
得：TAB=mB
+mBgsinθ
TAB=
第5节 牛顿运动定律的应用
思考：在拉力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 接触面都光滑.
B
A
F
a
a
a
整体：F-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：TAB-μmBg=mBa
得：TAB=mB
TAB=
内力按质量分配，离外力越远越小
第5节 牛顿运动定律的应用
思考：在拉力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 接触面都光滑.
思考：质量相等的几个木块在推力F作用下一起加速，试求A对B的作用力 动摩擦因素都为μ。
F
B
A
NAB=
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
内力按质量分配，离唯一外力越远越小
NAB
阻力跟质量成正比，则不影响内力分配
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
思考：质量相等的几个木块在推力F1与F2作用下一起加速，试求A对B的作用力 动摩擦因素都为μ。
NAB=
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
内力按质量分配，离唯一外力越远越小
F1
B
A
F2
阻力跟质量成正比，则不影响内力分配
整体：F1+F2-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：F2+NAB-μmBg=mBa
NAB
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
思考：质量相等的几个木块在推力F1与F2作用下一起加速，试求A对B的作用力 动摩擦因素都为μ。
NAB=
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
内力按质量分配，离唯一外力越远越小
F1
B
A
F2
阻力跟质量成正比，则不影响内力分配
整体：F1-F2-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a
隔B：NAB-F2-μmBg=mBa
NAB
a
多个外力符合叠加原理
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
例4:如图所示，光滑水平面上并排放置着A、B两个物体，mA=5 kg，mB=3 kg，用F=16 N的水平外力推动这两个物体，使它们共同做匀加速直线运动，求A、B间弹力的大小。
说明：处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合外力.
解: 整体：F=(mA+mB)a
隔离： fAB=mBa
得：fAB=6N
例5：中国高速铁路系统简称“中国高铁”，完全由我国科技工作者自主研发，是中国呈现给世界的一张靓丽名片，“中国高铁”通车里程居世界第一位。为满足高速运行的需要，在高铁列车的前端和尾端各有一节机车，可以提供大小相等的动力。某高铁列车，机车和车厢共16节，假设每节机车和车厢的质量相等，运行时受到的摩擦和空气阻力相同，每节机车提供大小为F的动力。当列车沿平直铁道运行时，第10节(包含机车)对第11节的作用力大小和方向为( )
1
16
11
10
a
F
F
整体：2F-16f=16ma
后六节：F+N-6f=6ma
得：N=-F/4
N
A
思考：质量相等的几个木块在拉力F作用下一起加速，试求几个木块之间的摩擦内力 水平面光滑。
整体：F=4ma
隔ABC：fDC=3ma
=3m
隔 AB： fCB=2ma
=2m
隔 A： fBA=ma
=m
F
B
A
D
C
fDC
fCB
fBA
1.躺平体:
靠弹力连接的物体
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
F
B
A
D
C
整体：F=4ma
隔BCD：fAB=3ma
=3m
隔 CD： fCB=2ma
=2m
隔 D： fBA=ma
=m
fCD
fBC
fAB
思考：质量相等的几个木块在拉力F作用下一起加速，试求几个木块之间的摩擦内力 水平面光滑。
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
思考：若水平面与A的动摩擦因数为μ？
整体：F-μ4mg=4ma
隔BCD：fAB=3ma
=3m
隔 CD： fBC=2ma
=2m
隔 D： fCD=ma
=m
F
B
A
D
C
fCD
fBC
fAB
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
整体：F-μ4mg=4ma
隔D：F-fDC=ma
fDC=
隔 CD： F-fCB=2ma
隔BCD： F-fBA=3ma
fCB=
fBA=
F
B
A
D
C
fDC
fCB
fBA
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
思考：若水平面与A的动摩擦因数为μ？
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
F
B
A
靠摩擦力连接的物体
fAB
f地
②多个外力符合叠加原理，f地当作另一个外力。
F
B
A
fBA
f地
2.叠加体：
①内力按质量分配，离唯一外力越远越小
靠弹力连接的物体
1.躺平体:
第5节 牛顿运动定律的应用
三、连接体问题
例6：如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使AB以同一加速度运动，则拉力F的最大值为（ ）
A.μmg B.2μmg C.3μmg D.4μmg
解：当A、B之间恰好不发生相对滑动知aA=μmg/m=μg
整体： a=aA=μg F=3ma=3μmg
【评析】整体法和隔离法是高中物理常用的方法，特别是涉及到两个或两个以上的物体时，往往用到此法，但并不是任何两个物体都可以看作整体，只有两物体加速度相同时才可看作整体法。
C