物理人教版2019必修第一册4.5 牛顿运动定律的应用（共26张ppt）

(共26张PPT)
4.5 牛顿运动定律的应用
第四章 运动和力的关系
引言
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？
复习回顾：牛顿第二定律
艾萨克·牛顿(1643—1727)
内容：物体的加速的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
表达式：F= ma
F指物体受到的合外力
复习回顾
五大物理量
三大公式
知3
求2
动力学：研究运动和力的关系的分支
从受力情况
确定
运动情况
从运动情况
确定
受力情况
从受力情况确定运动情况
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。
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
从受力情况确定运动情况
F=5N
已知物体质量为2kg，静止在光滑地面，受到一个水平拉力F=5N，求10s后的速度及10s的位移
F=5N
已知物体质量为2kg，静止在滑动摩擦因素u=0.2的地面，受到一个水平拉力F=5N，求10s后的速度及10s的位移
从受力情况确定运动情况
已知物体质量为2kg，静止在滑动摩擦因素u=0.1的地面，受到一个与水平成37°斜向上的拉力F=5N，求10s后的速度及10s的位移
F=5N
37°
再问：若10s后撤去外力，则经过多长时间停下？
从受力情况确定运动情况
已知物体质量为2kg，静止放在光滑的倾角为37°的斜面上，求经过10s后的速度及位移？
已知物体质量为2kg，静止放在滑动摩擦因素u=0.5的倾角为37°的斜面上，求经过10s后的速度及位移？
从受力情况确定运动情况
已知物体质量为2kg，静止放在滑动摩擦因素u=0.5的倾角为37°的斜面上，受到一个沿斜面向上大小为30N的力，求经过2s后的速度及位移？
F
再问：若2s后撤去外力，则经过多长时间停下？
例题精讲
运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。
（1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为 0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g 取10 m/s2。
（2）若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行 10 m 后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的 90%，冰壶多滑行了多少距离？
例题精讲
受力分析
合外力
加速度
运动量
位移
运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。
（1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为 0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g 取10 m/s2。
（2）若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行 10 m 后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的 90%，冰壶多滑行了多少距离？
例题精讲
解 （1） 选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑动摩擦力 Ff（图 4.5-3）。设冰壶的质量为m，以冰壶运动方向为正方向建立一维坐标系，滑动摩擦力 Ff的方向与运动方向相反，则
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
加速度为负值，方向跟 x 轴正方向相反。
将v0＝3.4 m/s，v＝0代入v2－v02 ＝ 2a1x1，得冰壶的滑行距离为
冰壶滑行了 28.9 m
例题精讲
（2）设冰壶滑行 10 m 后的速度为 v 10 ，则对冰壶的前一段运动有
冰壶后一段运动的加速度为
滑行 10 m 后为匀减速直线运动， 由v2－v102 ＝ 2a2x2 ，
v＝0，得
第二次比第一次多滑行了（10＋21－28.9m ＝2.1m
第二次比第一次多滑行了2.1m。
从运动情况确定受力情况
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）。
处理这类问题的基本思路是：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
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
从运动情况确定受力情况
F=？
已知物体质量为2kg，静止在光滑水平地面，要使物体在1s内前进5m，求所受的水平拉力大小？
F=5N
已知物体质量为2kg，静止在滑动摩擦因素u=0.2的水平地面，要使物体在1s内前进5m，求所受的水平拉力大小？
从运动情况确定受力情况
已知物体质量为2kg，静止在滑动摩擦因素u=0.2的水平地面，受到一个与水平成37°斜向上的拉力作用下，5s末速度为25m/s，求拉力大小？
F=5N
37°
再问：若5s后撤去外力，则经过多长时间停下？
从运动情况确定受力情况
已知物体质量为2kg，在的倾角为37°的斜面上匀速下滑，求滑动摩擦因素u等于多少？
已知物体质量为2kg，静止放在滑动摩擦因素u=0.5的倾角为37°的斜面底端，斜面长为5m，要求在1s内到达斜面顶端，则需要添加多大的沿斜面向上的拉力？
F
例题精讲
如图，一位滑雪者，人
与装备的总质量为75kg，
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5s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
例题精讲
如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，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5s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
力
合外力
运动学公式
运动量
加速度
例题精讲
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＝60m，则有
根据牛顿第二定律，有
例题精讲
得
其中，m＝75 kg，θ＝30°，则有Ff＝75N，FN＝650N
根据牛顿第二定律，有
根据牛顿第三定律，
滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为650N方向垂直斜面向下。
滑雪者受到的阻力大小为75 N方向沿山坡向上。
动力学的两类基本问题：加速度a是联系力和运动的桥梁
从受力确定运动情况
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
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
从运动情况确定受力
动力学问题的求解的基本步骤
(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。
小结
物体运动分析
物体受力分析
运动学
公 式
牛顿第
二定律
加速度
a
从受力确定运动
从运动确定受力
所求量
所求量
小试牛刀
质量m=2kg的物块在倾角为θ=37°的斜面上，受一沿斜面向上的拉力F=17.2N的作用，如图从静止开始运动，已知物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：
(1)物体运动的加速度；
(2)5s内物块的位移多大？(g取10m/s2)
(3)外力F在作用10s后立即被撤去，撤去外力后物块还能沿斜面上滑多大距离？(设斜面足够长)