物理人教版（2019）必修第一册4.5牛顿运动定律的应用--两类问题 （共34张ppt）

(共34张PPT)
第
节
5
牛顿运动定律的应用
高中物理 必修第一册
第四章
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。让力与运动的关系在生活中完美呈现。这是如何做到的呢？
首先，我们一起来回顾一下力和运动的知识。
新知导入
3
牛顿第一定律
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。
力是改变物体运动状态的原因
用速度描述物体的运动状态．也可以说速度的改变
力是产生加速度的原因
惯性表现为改变物体运动状态（产生加速度）的难易程度
惯性
《跟质量有关》
什么是物体运动状态的改变？
物体总有保持原来匀速直线运动或静止状态的性质．
也就是说加速度跟质量也有关系
加速度与力和质量之间到底有什么样的关系呢？
知识回顾
内容：物体加速度的大小跟作用力（合外力）成正比，跟物体的质量成反比；加速度的方向跟作用力的方向相同 。
F合 ＝ ma
牛顿第二定律
表达式
知识回顾
牛顿第二定律F合＝ma，确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。
课堂引入
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
x＝v0t＋at2
＝2ax
重力
弹力
摩擦力
知识回顾
物体的受力情况
加速度
加速度
物体的运动情况
第二类情况
第一类情况
牛顿第二定律
牛顿第二定律
运动学公式
运动学公式
1.两类动力学问题及解题思路
2.解决两类动力学问题的方法:
以加速度为“桥梁”,由运动学公式和牛顿运动定律列方程求解。
分析物体受力
求物体的合力
由a=F合/m求加速度
运动学公式
求运动学量
v0
v
x
t
关键：加速度a
一、从受力确定运动情况
【例题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 3.4 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？
一、从受力确定运动情况
（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。
1.明确研究对象
2.受力情况分析
mg
FN
Ff
3.运动过程分析
【解析】冰壶运动方向为正方向建立一维坐标系
Ff ＝ - 1FN ＝- 1mg
a1=-0.2m/s2
-μmg=ma1
由
vt 2－ v02 =2a1x1
x1=28.9m
冰壶滑行了 28.9 m
一、从受力确定运动情况
（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？
【解析】设冰壶滑行 10 m 后的速度为 v10，则
v102 ＝ v02 ＋ 2a1x10
冰壶的加速度
a2 ＝－ 2 g ＝－0.02×0.9×10 m/s2 ＝－0.18 m/s2
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＋21－28.9）m＝2.1m
一、从受力确定运动情况
解题思路
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。
一、从受力确定运动情况
分析运动情况
运动学公式求a
由F=ma求合力
求其他的力
关键：加速度a
二、从运动情况确定受力
【例题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。
二、从运动情况确定受力
【解析】以滑雪者为研究对象。建立如图所示的直角坐标系。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
a =
x = 60 m；t = 5 s;
v0 = 2 m/s
二、从运动情况确定受力
二、从运动情况确定受力
得
FN ＝ mgcosθ
Ff ＝m（g sin θ－a）
其中，m ＝ 75 kg，θ ＝ 30°，则有
Ff＝75 N，FN＝650 N
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 650 N，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。
二、从运动情况确定受力
二、从运动情况确定受力
1．已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而知道物体受到其他力的情况．
2. 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(力)。
解题思路
二、从运动情况确定受力
1.(多选)如图所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为v0＝10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反大小为2 N的恒力F，在此恒力F作用下(g取10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(　　)
A．物体经10 s速度减为零
B．物体经2 s速度减为零
C．物体的速度减为零后将保持静止
D．物体的速度减为零后将向右运动
BC
课堂练习
2．如图所示，质量为m＝3 kg的木块放在倾角θ＝30°的足够长的固定斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s时间木块沿斜面上滑4 m的距离，则推力F的大小为(g取10 m/s2)(　　)
A．42 N　　　　　　　 B．6 N
C．21 N D．36 N
D
3．假设雨水在房屋瓦面上的流动可近似看作物体在光滑斜面上由静止开始下滑的运动，则为了使雨水尽快流下，如图所示，房屋顶角设计合理的是(　　)
C
4．元宵节期间人们燃放起美丽的烟火以庆祝中华民族的传统节日，按照设计，某种型号的装有烟花的礼花弹从专用炮筒中射出后，在3 s末到达离地面90 m的最高点时炸开，构成各种美丽的图案。假设礼花弹从炮筒中竖直向上射出时的初速度是v0，上升过程中所受的平均阻力大小始终是自身重力的k倍，那么v0和k分别等于(　　)
A．30 m/s,1 B．30 m/s,0
C．60 m/s,0.5 D．60 m/s,1
D
5．(新情景题)一架质量为m的飞机在水平跑道上运动时会受到机身重力、竖直向上的机翼升力F升、发动机推力、空气阻力F阻、地面支持力和跑道的阻力作用。其中机翼升力与空气阻力均与飞机运动的速度平方成正比，即F升＝k1v2，F阻＝k2v2，跑道的阻力与飞机对地面的压力成正比，比例系数为k0(m、k0、k1、k2均为已知量)，重力加速度为g。
(1)飞机在滑行道上以速度v0匀速滑向起飞等待区时，发动机应提供多大的推力？
答案：(1)k2v02＋k0(mg－k1v02)　
解析：(1)当飞机以速度v0做匀速直线运动时，有
空气阻力F阻＝k2v02
飞机升力F升＝k1v02
地面对飞机的阻力为F阻′＝k0FN
由飞机匀速运动得F推＝F阻＋F阻′，FN′＝mg－F升
其中FN为飞机对地面压力，FN′为飞机受到的地面的支持力
根据牛顿第三定律知FN′＝FN
由以上公式得F推＝k2v02＋k0(mg－k1v02)。
(2)若将飞机在起飞跑道由静止开始加速运动直至飞离地面的过程视为加速度大小为a的匀加速直线运动，发动机的推力为F且保持恒定，请写出k0与k1、k2的关系表达式。
(3)飞机刚飞离地面的速度多大？
课堂总结
1．应用牛顿第二定律解题可分为两类：一类是已知受力求解运动情况；另一类是已知运动情况求解受力。
2．基本方法和步骤，即分析过程、建立图景、确定研究对象、进行受力分析、根据定律列方程，进而求解验证效果。
3．在斜向力作用下，可将该力沿运动方向和垂直运动方向分解，转化为受水平力的情形。
板书设计
一、从受力确定运动情况
基本思路：（1）先分析物体受力情况求合力；（2）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度；（3）再用运动学公式求所求量。
二、从运动情况确定受力
基本思路：（1）先分析物体的运动情况；（2）根据运动学公式求加速度；（3）用牛顿第二定律F=ma列方程求出物体受力情况。
作业布置
课后练习和同步练习
谢 谢