物理人教版（2019）必修第一册4.5 牛顿运动定律的应用（共29张ppt）

(共29张PPT)
第四章 运动和力的关系
第5节 牛顿运动定律的应用
为什么地铁列车每次停靠时都对的这么准？
①确定研究对象，构建模型
从受力确定运动
②对这个物体进行受力分析：
G → F弹 → F其他 → Ff
③正交分解：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力互不影响
④应用牛顿第二定律求加速度：F合 = ma
⑤画运动草图，应用运动学公式：
基本规律
导出规律
（无x）
（无vt）
（无t）
（无v0）
（无a）
例1. 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3.4m/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10m/s2。
位移？
（v0、v、a、x、t）
√

√
F合 = ma
运动
力
已知力求运动
a
运动学公式
（v0、v、a、x、t）
受力分析
F合= ma
例1. 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。
（2）若运动员仍以3.4m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m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？
位移？
（v0、v、a、x、t）
√

√
F合= ma
受力分析
F合= ma
运动
力
已知力求运动
a
运动学公式
（v0、v、a、x、t）
①确定研究对象，构建模型
从运动确定受力
④对这个物体进行受力分析：
G → F弹 → F其他 → Ff
⑤正交分解：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力互不影响
③应用牛顿第二定律求合力：F合 = ma
②画运动草图，应用运动学公式：
基本规律
导出规律
（无x）
（无vt）
（无t）
（无v0）
（无a）
例2. 一个滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/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60m，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10m/s2。
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
正交分解法使用注意：
（1）让尽量多的力在坐标轴上
（2）尽量分解已知力
y
x
mgsin30°
mgcos30°
mg
Ff
FN
)
30°
a
运动
力
已知力求运动
a
运动学公式
（v0、v、a、x、t）
已知运动求力
F合= ma
第四章 运动和力的关系
第5节 牛顿运动定律的应用（2）
例3. 质量为m=2kg的滑块，在F=10N的推力作用下，从距倾角为53°的雪坡底端1m处的水平面上，由静止开始运动，滑到雪坡底端时撤去力F，之后沿雪坡上滑的最大距离为0.2m。已知滑块与水平面间的动摩擦因数为，求滑块与雪坡间的动摩擦因数。（g取10m/s2）
)
F
37°
53°
)
提醒：把已知量标在图上，
从图上寻找突破口！
运动
力
已知力求运动
a
运动学公式
（v0、v、a、x、t）
已知运动求力
F合= ma
例4. 如图所示，质量为M的小车通过一跨过定滑轮的细绳悬挂一质量为m的砂桶，不计水平面及滑轮的摩擦，求：
（1）求小车运动的加速度a和细绳对小车的拉力F？
（2）什么情况下，细绳对小车的拉力大小约等于砂桶的总重力大小？此时小车的
加速度为多大？
M
m
mg
F
F
桶和回形针的总重量mg
当作绳对小车的拉力
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
a实
a理
a
F
O
a
O
a实
a理
a实 =
a理=
a实 =
a理=
不满足m<不满足m<F0
M
m
F1=10N
F2=6N
光滑
M
m
F1=10N
F2=6N
光滑
绳子的拉力？
M与m间的弹力？
FT
FN
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
整体隔离法
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
h
m
m
h
m
m
整体隔离法
例1. (多选)如图所示，质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接，放在倾角为θ的斜面上，用始终平行于斜面向上的拉力F拉A，使它们沿斜面匀加速上升，A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ。为了增加轻线上的张力，可行的办法是( 　)
A. 减小A物块的质量　　　　 B. 增大B物块的质量
C. 增大倾角θ　　　　 D. 增大动摩擦因数μ
AB
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
整体隔离法
例2. 如图，公共汽车沿水平面向右做匀变速直线运动，小球用细线悬挂于车厢顶部，质量为m的一位中学生手握固定于车厢顶部的扶杆，始终相对于汽车静止地站在车厢底板上，学生鞋底与车厢底板间的动摩擦因数为μ。若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角(θ=60°)，则此刻公共汽车对学生产生的作用力的大小和方向为(重力加速度为g)( 　)
A. 大小等于μmg，方向水平向左
B. 大小等于mg，方向竖直向上
C. 大小大于mg/tanθ，方向水平向左
D. 大小大于mg/sinθ，方向斜向左上方
D
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
整体隔离法
例3. (多选)如图所示的装置叫阿特伍德机。绳子两端的物体竖直运动的加速度大小总是小于自由落体加速度g，这使得实验者可以有较长的时间从容地观测、研究。已知物体A、B的质量均为M，物体C的质量为m。轻绳与轻滑轮间的摩擦不计，轻绳不可伸长且足够长。物体A、B、C由图示位置静止释放后( 　)
A. 绳子上的拉力大小T= (M+m)g
B. 物体A的加速度a = mg/(2M+m)
C. M/m的取值小一些，便于观测和研究
D. M/m的取值大一些，便于观测和研究
BD
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
整体隔离法
例4. 如图所示，光滑的水平面上有一小车，以向右的加速度a做匀加速运动，车内两物体A、B质量之比为2∶1，A、B间用弹簧相连并放在光滑桌面上，B通过质量不计的轻绳与车相连，剪断轻绳的瞬间，A、B的加速度大小分别为( 　)
A．a、0 B．a、a C．a、2a D．0、2a
C
牛顿第二定律解题步骤：
明确对象
受力分析
正交分解
列式求解
Fx = max
Fy = may
整体隔离法
第四章 运动和力的关系
第5节 牛顿运动定律的应用（3）
1. 模型特点:
证明:
等时圆问题
由x = at2得：
x = 2Rcosθ
mgcosθ = ma
③有公共竖直直径为斜边
3. 等时轨道前提：
运动时间与斜面的倾角和长短无关
2. 等时轨道结论：
物体从静止开始，沿着竖直平面圆的竖直直径为公共斜边的光滑轨道
所用时间都相同，且都等于自由下落发生位移为直径的时间
①v0=0
②无摩擦力
例1. (多选)OB、OC、OD是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上都套有一个小球，三个小球分别从O点由静止释放，用t1、t2、t3依次v1、v2、v3表示各滑环到达B、C、D点所用的时间和速度大小，则( )
A. t1C. t3>t1>t2 D. t1=t2=t3
AB
O
A
D
C
B
结论：
①角度越大，时间越小
②到达底端的v相同
同高不同底：
θ越大，a越大，并且L越小，故时间小
证明：
等时圆问题
由x = at2得：
x =
mgsinθ = ma
由v = at得：
例2. (多选)OB、OC、OD是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上都套有一个小球，三个小球分别从B、C、D点由静止释放，与水平面的夹角依次为30°、45°、60°，用t1、t2、t3依次v1、v2、v3表示各滑环到达O点所用的时间和速度大小，则( )
A. t1C. t1=t2=t3 D. t1、t3一定相同
BD
结论：
① θ=45 时tmin
② θ=30 和θ=60 时t相同
同底不同高:
证明：
等时圆问题
D
A
C
B
O
由x = at2得：
x =
mgsinθ = ma
由v = at得：
例1. 如图所示，一滑块以v0=0m/s的速度滑上长度为L的水平传送带，已知传送带以v=4m/s的速度顺时针转动，传送带与物块间的摩擦因数为μ=0.2 ，g=10m/s2。
（1）滑块在传送带上的受力情况？
（2）滑块在传送带上做什么运动？有几种可能？
（3）这几种可能情况当中，哪一种可以作为临界？
对传送带的长度L有什么要求？
（4）物块滑离传送带时，与传送带间的相对位移？
v0
v
（划痕多长？）
传送带模型
①中途共速：
②到末端刚好共速：
③到末端还未共速：
G
FN
f
例1. 如图所示，一滑块以v0=0m/s的速度滑上水平传送带，已知传送带以v=4m/s的速度顺时针转动，传送带与物块间摩擦因数为μ=0.2 ，g=10m/s2。试分析：
（1）滑块在传送带上的受力情况？
（2）滑块在传送带上做什么运动？有几种运动的可能？
（3）这几种可能情况当中，哪一种可以作为临界？
对传送带的长度L有什么要求？
（4）物块滑离传送带时，与传送带间的相对位移？
v0
v
思考：划痕多长？
拓展1：若v0=6m/s，情况如何？
拓展2：若v0=6m/s，传送带逆时针，情况如何？
拓展3：若v0=2m/s，传送带逆时针，情况如何？
传送带模型
例2. (多选)如图所示，传送带的水平部分长为L，传动速率为v，在其左端无初速度释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为μ，则木块从左端运动到右端的时间可能是(　　)
A. +　　　　B.
C. 　　　　D.
ACD
传送带模型
例1. 如图所示，倾角为37°，长为L＝16m的传送带，转动速度为v＝10m/s，动摩擦因数μ＝0.5，在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m＝0.5kg的物体。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2。求：
（1）传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间？
（2）传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间及划痕的长度Δx？
拓展：若μ＝0.8 ，传送带逆时针，情况如何？
4s、56m
2s、5m
倾斜传送带模型
例1. 如图，质量M=4kg的长木板静止处于粗糙水平地面上，长木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，现有一质量m=3kg的可看成质点的小木块以v0=14m/s的速度从一端滑上木板，恰好未从木板上滑下，木块与长木板间的动摩擦因数μ2=0.5，g取10m/s2，求：
（1）木块刚滑上木板时，木块和木板的加速度大小？
（2）木板的长度？
（3）木板在地面上运动的最大位移？
板块模型
f2
f2
f1
f3
例1. 如图甲所示，质量m=1kg的物块在平行斜面向上的拉力F作用下从静止开始沿斜面向上运动，t=0.5s时撤去拉力，利用速度传感器得到其速度随时间变化的关系图像(v-t图像)如图乙所示，g取10 m/s2，求：
（1）2s内物块的位移大小x和通过的路程L？
（2）拉力F的大小？
（3）斜面对物块的滑动摩擦力Ff的大小？
动力学中图像问题
同学们，下课！