4.5 牛顿运动定律的应用 课件(共15张PPT)2023-2024学年高一物理粤教版必修第一册

(共15张PPT)
第四章 牛顿运动定律
第五节 牛顿运动定律的应用
牛顿运动定律揭示了宏观世界中物体运动的客观规律，它为解决实际力学问题提供了一种重要的方法。
日常生活中的问题，由于所处的情景和条件不同，解决起来需要具体问题具体分析。但在应用牛顿第二定律分析和解决问题时，还是有一定共性的，一般而言，首先是确定研究对象，进行受力分析；其次是根据牛顿第二定律，将待求量和已知量之间的关系联系起来，加速度是联系力与运动的桥梁。这种问题一般分为两类：一是根据运动情况求受力情况；二是根据受力情况求运动情况。
速度公式：
位移公式：
速度-位移公式：
平均速度公式：
请写出匀变速直线运动两个重要推论的数学表达式：
牛顿第二定律的数学表达式：
请写出匀变速直线运动规律的数学表达式：
应用牛顿运动定律分析和解决物理问题的一般思路和方法
确定研究对象
进行受力分析
求加速度
进行运动分析
应用牛顿第二定律
利用运动学公式或v-t图像的斜率
典例精析
例题1：一列静止在站台上的火车，总质量为 6.0×105kg. 出发时间到了，这列火车从站台缓缓开出，1 min 20s 后显示其速度达到 72 km/h。若火车做匀加速直线运动，求火车在加速过程中的合力要多大才能满足加速的要求。
分析：与实际生活有关的问题往往都比较复杂，这是因为其涉及的因素通常较多。在本题中，火车除了牵引力以外，还会受到摩擦阻力和空气阻力等因素的干扰，此外还有火车是否一直都在做匀加速直线运动等。在分析和解决实际问题时，我们应该学会先将问题理想化，从最简单的情况入手，再逐步深入，最后将问题解决。在本题中，将火车的运动看成匀加速直线运动就是一种理想化处理。
本题的研究对象是火车，需求的物理量是力。已知火车的初速度、末速度及加速所用的时间，就可以求出火车的加速度。因为质量是已知的，只要求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以求得合力。
解：设火车在加速过程中的合力为 F，火车的运动情况和受力分析如图所示。
火车的受力与运动情况
选定火车前进方向为正方向，由于火车做匀加速直线运动，
根据vt= v0+at，可得
a = = m/s2= 0.25 m/s2
根据牛顿第二定律，可得
火车所受的合力F=ma=6.0×105×0.25 N=1.5×105 N
即火车在加速过程中的合力要达到1.5×105 N才能满足加速的要求.
在实际情况中，火车肯定会受阻力的影响，这就需要知道另外的条件才能计算具体的某一个力。如果火车受到的阻力是车重的 0.05 倍，那么这时火车所需要的牵引力应为多大
例题2：某市交通部门规定汽车在市区某些街道的行驶速度不得超过vm=30 km/h。一辆汽车在该水平路段紧急刹车时车轮抱死，沿直线滑行一段距离后停止。交警测得车轮在地面上滑行的轨迹长sm =10 m，从手册中查出该车轮与地面间的动摩擦因数=0.72。试通过计算判断该汽车是否违反规定超速行驶。(取g =10 m/s )
分析：本题是一个与实际生活相关的问题。根据汽车的受力情况和部分运动信息，可以确定汽车未知的运动信息。汽车刹车一般可看成匀减速直线运动，根据汽车受到的滑动摩擦力，由牛顿第二定律可以计算出匀减速滑行的加速度，再根据运动学公式，即可计算出滑行的初速度。
解：选定汽车前进方向为正方向。汽车刹车且车轮抱死后，汽车受滑动摩擦力作用做匀减速直线运动。
滑动摩擦力f = -mg
汽车的加速度a = = -g，
由匀减速运动，可知vt2－v02 = 2as (式中vt=0 m/s)，
则v0 =
代入数据，得v0 = 12 m/s =43.2km/h
因为43.2km/h > 30 km/h，所以这辆车超速行驶。
完成课后相关练习
谢谢观看
谢谢观看