4.5牛顿运动定律的应用 课件 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.5牛顿运动定律的应用 课件 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册(共24张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 847.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-09 15:44:36 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
牛顿运动定律的应用
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？
F合
a
力
运动
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
研究对象：质量为m的物体
重力
弹力
摩擦力
从受力情况确定运动情况
F合
a
力
运动
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
重力
弹力
摩擦力
情景1
一辆轿车正在以15 m/s的速度匀速行驶，发现前方有情况，紧急刹车后车轮抱死，车轮与地面的动摩擦因数为0.71。取 g ＝10 m/s2。
（1）车轮在地面上滑动时，车辆的加速度是多大？
（2）车轮抱死后，车辆会滑行多远？
x
x
mg
FN
Ff
重力 mg
动摩擦因数 μ
初速度 v0
加速度 a
滑行距离 x
质量 m
支持力 FN
摩擦力 Ff
x
x
mg
FN
Ff
FN＝mg
Ff＝－μFN
＝－μmg
＝－μg
＝－0.71×10 m/s2
根据滑动摩擦力公式，得
根据牛顿第二定律，有
轿车竖直方向受力平衡
＝－7.1 m/s2
x
x
根据匀变速运动规律，有
v＝0
v0＝15 m/s
a＝－7.1 m/s2
得
情景2
如图所示，某游乐园有一个滑梯，滑梯由材料相同的倾斜滑道与水平滑道组成。滑梯倾斜部分长度为4 m，与水平面夹角θ = 37°，已知滑梯板面和普通儿童裤料之间的动摩擦因数为0.5。质量为30 kg的儿童在滑梯顶端由静止开始下滑，儿童可看做质点。(g取10 m/s2，sin37°= 0.6，cos37°= 0.8)
（1）儿童在倾斜滑道上的加速度大小？
（2）儿童到达倾斜滑道底端时的速度大小？
（3）若儿童从倾斜滑道滑入水平滑道时速度大小不变，为使儿童不脱离水平滑道，水平滑道长度的最小值。
x1
（1）儿童在倾斜滑道上的加速度大小？
重力 mg
动摩擦因数 μ ＝ 0.5
初速度 v0 ＝ 0
加速度 a1
滑行距离 x1 ＝ 4 m
质量 m ＝ 30 kg
支持力 FN1
滑动摩擦力 Ff1
θ
y
x
mg
FN1
Ff1
mgsin θ
mgcos θ
底端速度 v
x1
（1）儿童在倾斜滑道上的加速度大小？
θ
y
x
mg
FN1
Ff1
mgsin θ
mgcos θ
mgsin θ－Ff1＝ma1
根据牛顿第二定律，有
FN1－mgcos θ＝0
y方向
x方向
Ff1＝μFN1
根据滑动摩擦力公式，得
＝2 m/s2
x1
（2）儿童到达倾斜滑道底端时的速度大小？
v
v0＝0
a1 ＝2 m/s2
x1 ＝4 m
θ
根据匀变速运动规律，有
得
v ＝
m/s ＝4 m/s
（3）若儿童从倾斜滑道滑入水平滑道时速度大小不变，为使儿童不脱离水平滑道，水平滑道长度的最小值。
θ
mg
重力 mg
动摩擦因数 μ ＝ 0.5
初速度 v ＝ 4 m/s
加速度 a2
滑行距离 x2
质量 m ＝ 30 kg
支持力 FN2
滑动摩擦力 Ff2
末速度 v' ＝ 0
FN2
Ff2
x2
x
（3）若儿童从倾斜滑道滑入水平滑道时速度大小不变，为使儿童不脱离水平滑道，水平滑道长度的最小值。
θ
mg
FN2
Ff2
Ff2＝－μFN2
＝－μmg
根据滑动摩擦力公式，得
根据牛顿第二定律，有
＝－μg ＝－5 m/s2
v ＝ 4 m/s
v' ＝ 0
a2＝－5 m/s2
根据匀变速运动规律，有
＝2a2x2
得
x2 ＝1.6 m
研究对象
m
分析受力
分析运动过程
v0
v
t
x
F1
F2
Fn
…
合力
F
加速度
a
合成、正交分解
F＝ma
从运动情况确定受力情况
F合
a
力
运动
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
重力
弹力
摩擦力
汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以54 km/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是22.5 m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少？取 g＝10 m/s2。
情景1
x
mg
FN
Ff
位移 x＝22.5 m
初速度 v0＝15 m/s
加速度 a
末速度 v＝0
质量 m
动摩擦因数 μ ？
x
x
mg
FN
Ff
Ff＝－μFN＝－μmg
由运动学公式
得
根据牛顿第二定律，有
得
根据滑动摩擦力公式
－μmg＝ma
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），取g＝ 10 m/s2。
情景2
位移 x＝60 m
初速度 v0＝2 m/s
加速度 a ？
时间 t＝5 s
质量 m＝75 kg
斜面倾角 θ＝30°
θ
根据匀变速直线运动的规律
θ
得
y
x
FN－mg cos θ＝0
mg sin θ－Ff＝ma
得 FN＝mg cos θ
Ff＝ m(g sin θ－a)
根据牛顿第二定律
y方向
x方向
θ
mg sin θ
mg cos θ
根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小也为650 N，垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为75 N，方向沿斜面向上。
mg
FN
Ff
其中，m＝75 kg，θ＝30°，则有
Ff＝75 N，FN＝650 N
研究对象
m
分析受力
分析运动过程
v0
v
t
x
F1
F2
Fn
…
合力
F
加速度
a
合成、正交分解
F＝ma
小结
牛顿运动定律的应用
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？
F合
a
力
运动
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
研究对象：质量为m的物体
重力
弹力
摩擦力
从受力情况确定运动情况
F合
a
力
运动
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
重力
弹力
摩擦力
情景1
一辆轿车正在以15 m/s的速度匀速行驶，发现前方有情况，紧急刹车后车轮抱死，车轮与地面的动摩擦因数为0.71。取 g ＝10 m/s2。
（1）车轮在地面上滑动时，车辆的加速度是多大？
（2）车轮抱死后，车辆会滑行多远？
x
x
mg
FN
Ff
重力 mg
动摩擦因数 μ
初速度 v0
加速度 a
滑行距离 x
质量 m
支持力 FN
摩擦力 Ff
x
x
mg
FN
Ff
FN＝mg
Ff＝－μFN
＝－μmg
＝－μg
＝－0.71×10 m/s2
根据滑动摩擦力公式，得
根据牛顿第二定律，有
轿车竖直方向受力平衡
＝－7.1 m/s2
x
x
根据匀变速运动规律，有
v＝0
v0＝15 m/s
a＝－7.1 m/s2
得
情景2
如图所示，某游乐园有一个滑梯，滑梯由材料相同的倾斜滑道与水平滑道组成。滑梯倾斜部分长度为4 m，与水平面夹角θ = 37°，已知滑梯板面和普通儿童裤料之间的动摩擦因数为0.5。质量为30 kg的儿童在滑梯顶端由静止开始下滑，儿童可看做质点。(g取10 m/s2，sin37°= 0.6，cos37°= 0.8)
（1）儿童在倾斜滑道上的加速度大小？
（2）儿童到达倾斜滑道底端时的速度大小？
（3）若儿童从倾斜滑道滑入水平滑道时速度大小不变，为使儿童不脱离水平滑道，水平滑道长度的最小值。
x1
（1）儿童在倾斜滑道上的加速度大小？
重力 mg
动摩擦因数 μ ＝ 0.5
初速度 v0 ＝ 0
加速度 a1
滑行距离 x1 ＝ 4 m
质量 m ＝ 30 kg
支持力 FN1
滑动摩擦力 Ff1
θ
y
x
mg
FN1
Ff1
mgsin θ
mgcos θ
底端速度 v
x1
（1）儿童在倾斜滑道上的加速度大小？
θ
y
x
mg
FN1
Ff1
mgsin θ
mgcos θ
mgsin θ－Ff1＝ma1
根据牛顿第二定律，有
FN1－mgcos θ＝0
y方向
x方向
Ff1＝μFN1
根据滑动摩擦力公式，得
＝2 m/s2
x1
（2）儿童到达倾斜滑道底端时的速度大小？
v
v0＝0
a1 ＝2 m/s2
x1 ＝4 m
θ
根据匀变速运动规律，有
得
v ＝
m/s ＝4 m/s
（3）若儿童从倾斜滑道滑入水平滑道时速度大小不变，为使儿童不脱离水平滑道，水平滑道长度的最小值。
θ
mg
重力 mg
动摩擦因数 μ ＝ 0.5
初速度 v ＝ 4 m/s
加速度 a2
滑行距离 x2
质量 m ＝ 30 kg
支持力 FN2
滑动摩擦力 Ff2
末速度 v' ＝ 0
FN2
Ff2
x2
x
（3）若儿童从倾斜滑道滑入水平滑道时速度大小不变，为使儿童不脱离水平滑道，水平滑道长度的最小值。
θ
mg
FN2
Ff2
Ff2＝－μFN2
＝－μmg
根据滑动摩擦力公式，得
根据牛顿第二定律，有
＝－μg ＝－5 m/s2
v ＝ 4 m/s
v' ＝ 0
a2＝－5 m/s2
根据匀变速运动规律，有
＝2a2x2
得
x2 ＝1.6 m
研究对象
m
分析受力
分析运动过程
v0
v
t
x
F1
F2
Fn
…
合力
F
加速度
a
合成、正交分解
F＝ma
从运动情况确定受力情况
F合
a
力
运动
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
重力
弹力
摩擦力
汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以54 km/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，直至停下来。量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是22.5 m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少？取 g＝10 m/s2。
情景1
x
mg
FN
Ff
位移 x＝22.5 m
初速度 v0＝15 m/s
加速度 a
末速度 v＝0
质量 m
动摩擦因数 μ ？
x
x
mg
FN
Ff
Ff＝－μFN＝－μmg
由运动学公式
得
根据牛顿第二定律，有
得
根据滑动摩擦力公式
－μmg＝ma
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），取g＝ 10 m/s2。
情景2
位移 x＝60 m
初速度 v0＝2 m/s
加速度 a ？
时间 t＝5 s
质量 m＝75 kg
斜面倾角 θ＝30°
θ
根据匀变速直线运动的规律
θ
得
y
x
FN－mg cos θ＝0
mg sin θ－Ff＝ma
得 FN＝mg cos θ
Ff＝ m(g sin θ－a)
根据牛顿第二定律
y方向
x方向
θ
mg sin θ
mg cos θ
根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小也为650 N，垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为75 N，方向沿斜面向上。
mg
FN
Ff
其中，m＝75 kg，θ＝30°，则有
Ff＝75 N，FN＝650 N
研究对象
m
分析受力
分析运动过程
v0
v
t
x
F1
F2
Fn
…
合力
F
加速度
a
合成、正交分解
F＝ma
小结