4.5 牛顿运动定律的应用 课件(共24张PPT) 2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 4.5 牛顿运动定律的应用 课件(共24张PPT) 2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-04 16:15:46 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第5节 牛顿运动定律的应用
第四章 运动和力的关系
旧知回顾
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。
惯性：保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性
称为惯性。
惯性大小只与质量有关
牛顿第二定律：物体加速度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方向相同。
F = ma
因
果
力
运动
F合=0
F合≠0
静止或匀速运动
变速运动
运动和力的关系
F = ma
牛顿第一定律
牛顿第二定律
旧知回顾
1.掌握用牛顿运动定律解决两类问题。
2.理解加速度是解决动力学问题的桥梁。
3.掌握解决动力学问题的基本思路和方法。
匀变速直线运动
F = ma
受力情况
因
重力
弹力
摩擦力
已知外力
运动情况
果
速度
时间
位移
知识点一：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3.4m/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 。
（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？
①本题中的研究对象是谁？
②研究对象受多少个力的作用？画出正确的受力分析示意图。
研究对象运动情况是怎样的？画出运动过程的示意简图。
③分析已知条件，应该如何求加速度？
④如何确定研究对象最终的运动情况？
问题讨论
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，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Ff =- 1F N =- 1mg
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
a1===-μ1g =-0.02 ×10 m/s2=-0.2 m/s2
加速度方向与x 轴方向相反。
将 v0 = 3.4 m/s，v = 0 代入 v2 - v02 = 2a1x1，x1=-=- m=28.9 m
分析受力情况求合力
牛顿第二定律求加速度
运动学公式求位移
FN
G
Ff
G
FN
(2)设冰壶滑行10m后的速度为v10，则对冰壶的前一段运动有v102＝v02 ＋ 2a1x10
冰壶后一段运动的加速度为
a2＝- 2g＝-0.02×0.9×10m/s2＝-0.18m/s2
滑行10m后为匀减速直线运动，由v2－v102＝2a2x2，v＝0，得
x2＝-=-=- m=21 m
第二次比第一次多滑行了（10＋21－28.9）m＝2.1m
第二次比第一次多滑行了2.1m。
从受力确定运动情况解题思路
受力情况
求
合力
牛顿第二定律求
加速度
运动学公式
求
速度、位移、时间
【例题2】民航客机都有紧急出口，发生意外情况时，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上。如图所示，某客机紧急出口离地面高度为3.0m m，
斜面长度为5.0 m，一个质量是50 kg的乘客
沿斜面下滑时所受阻力为Ff = 200 N，
g 取10 m/s2，则乘客下滑到气囊
底端的时间是多少？
资料
a
x
y
mgcos θ
mgsin θ
θ
θ
A
B
C
mg
Ff
FN
v
解：设斜面倾角为θ
解得
解得
匀变速直线运动
F = ma
受力情况
因
重力
弹力
摩擦力
已知外力
运动情况
果
速度
时间
位移
知识点二：从运动情况确定受力
例题3：小孩和雪橇总质量40 kg，在与水平面成37°角的拉力F作用下，沿水平地面向右做直线运动，经1 s速度由0.4 m/s均匀增加至0.6 m/s。已知雪橇与地面间的动摩擦因数 μ = 0.02，取g =10 m/s2，sin37°= 0.6，
cos37°= 0.8，求拉力F 的大小。
（结果保留三位有效数字）
FN
Ff
F
G
FN
G
Ff
a
F
37°
y
Fsin37°
Fcos37°
x
解：
运动学公式求加速度
x 方向：
①
y 方向：
②
牛顿第二定律求合力
根据受力情况求拉力
v
由①②③得到
Ff = μFN ③
从运动情况确定受力解题思路
受力情况
求
力
牛顿第二定律求
合力
运动学公式
求
加速度
例题4：如图所示，一位滑雪者，人与装备的总质量是75 kg，以2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，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
（包括摩擦阻力和空气阻力），g取10 m/s2。
资料
x
y
mgcos30°
mgsin30°
30o
mg
Ff
FN
a
30°
v
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。
y 方向：
x 方向：
解：
加速度
匀变速运动公式
牛顿第二定律
受力分析
运动分析
牛顿运动定律应用的解题思路
1.如图所示,放置于水平地面质量是10 kg的物体,在与水平方向成37°的斜向右上方的拉力F=100 N的作用下,由静止开始沿水平地面做直线运动,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5(sin37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2),
试求:
(1)5 s末物体的速度大小和5 s内物体的位移大小;
(2)拉力F多大时物体可以做匀速直线运动
练一练
解:(1)以物体为研究对象进行受力分析,建立直角坐标系如图所示,根据牛顿第二定律得,x方向有Fcos 37°-Ff=ma
y方向有Fsin 37°+FN-mg=0，又Ff=μFN
联立解得a=6 m/s2
5 s末物体的速度大小v=at=6×5 m/s=30 m/s
5 s内物体通过的位移大小x=at2=×6×52 m=75 m
(2)物体做匀速运动时加速度为零,可得Fcos 37°-μ(mg-Fsin 37°)=0
解得F=45.5 N。
2.“歼-10”战机装备我军后,在各项军事演习中表现优异,引起了世界的广泛关注。如图所示,一架质量m=5.0×103 kg的“歼-10”战机从静止开始在机场的跑道上滑行,经过距离x=5.0×102 m,达到起飞速度v=60 m/s。
在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的
。求飞机滑行时受到的牵引力多大 (g取10 m/s2)
解:滑行过程,飞机受重力G、支持力FN、牵引力F、阻力Ff四个力作用,在水平方向上,
由牛顿第二定律得:F-Ff=ma,Ff=mg
飞机匀加速滑行v2-0=2ax,
解得a=3.6 m/s2,F=1.9×104 N。
一、从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力
第5节 牛顿运动定律的应用
第四章 运动和力的关系
旧知回顾
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。
惯性：保持静止或匀速直线运动状态是物体的固有属性，这一属性
称为惯性。
惯性大小只与质量有关
牛顿第二定律：物体加速度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方向相同。
F = ma
因
果
力
运动
F合=0
F合≠0
静止或匀速运动
变速运动
运动和力的关系
F = ma
牛顿第一定律
牛顿第二定律
旧知回顾
1.掌握用牛顿运动定律解决两类问题。
2.理解加速度是解决动力学问题的桥梁。
3.掌握解决动力学问题的基本思路和方法。
匀变速直线运动
F = ma
受力情况
因
重力
弹力
摩擦力
已知外力
运动情况
果
速度
时间
位移
知识点一：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3.4m/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 。
（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？
①本题中的研究对象是谁？
②研究对象受多少个力的作用？画出正确的受力分析示意图。
研究对象运动情况是怎样的？画出运动过程的示意简图。
③分析已知条件，应该如何求加速度？
④如何确定研究对象最终的运动情况？
问题讨论
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，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Ff =- 1F N =- 1mg
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
a1===-μ1g =-0.02 ×10 m/s2=-0.2 m/s2
加速度方向与x 轴方向相反。
将 v0 = 3.4 m/s，v = 0 代入 v2 - v02 = 2a1x1，x1=-=- m=28.9 m
分析受力情况求合力
牛顿第二定律求加速度
运动学公式求位移
FN
G
Ff
G
FN
(2)设冰壶滑行10m后的速度为v10，则对冰壶的前一段运动有v102＝v02 ＋ 2a1x10
冰壶后一段运动的加速度为
a2＝- 2g＝-0.02×0.9×10m/s2＝-0.18m/s2
滑行10m后为匀减速直线运动，由v2－v102＝2a2x2，v＝0，得
x2＝-=-=- m=21 m
第二次比第一次多滑行了（10＋21－28.9）m＝2.1m
第二次比第一次多滑行了2.1m。
从受力确定运动情况解题思路
受力情况
求
合力
牛顿第二定律求
加速度
运动学公式
求
速度、位移、时间
【例题2】民航客机都有紧急出口，发生意外情况时，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上。如图所示，某客机紧急出口离地面高度为3.0m m，
斜面长度为5.0 m，一个质量是50 kg的乘客
沿斜面下滑时所受阻力为Ff = 200 N，
g 取10 m/s2，则乘客下滑到气囊
底端的时间是多少？
资料
a
x
y
mgcos θ
mgsin θ
θ
θ
A
B
C
mg
Ff
FN
v
解：设斜面倾角为θ
解得
解得
匀变速直线运动
F = ma
受力情况
因
重力
弹力
摩擦力
已知外力
运动情况
果
速度
时间
位移
知识点二：从运动情况确定受力
例题3：小孩和雪橇总质量40 kg，在与水平面成37°角的拉力F作用下，沿水平地面向右做直线运动，经1 s速度由0.4 m/s均匀增加至0.6 m/s。已知雪橇与地面间的动摩擦因数 μ = 0.02，取g =10 m/s2，sin37°= 0.6，
cos37°= 0.8，求拉力F 的大小。
（结果保留三位有效数字）
FN
Ff
F
G
FN
G
Ff
a
F
37°
y
Fsin37°
Fcos37°
x
解：
运动学公式求加速度
x 方向：
①
y 方向：
②
牛顿第二定律求合力
根据受力情况求拉力
v
由①②③得到
Ff = μFN ③
从运动情况确定受力解题思路
受力情况
求
力
牛顿第二定律求
合力
运动学公式
求
加速度
例题4：如图所示，一位滑雪者，人与装备的总质量是75 kg，以2 m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，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
（包括摩擦阻力和空气阻力），g取10 m/s2。
资料
x
y
mgcos30°
mgsin30°
30o
mg
Ff
FN
a
30°
v
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。
y 方向：
x 方向：
解：
加速度
匀变速运动公式
牛顿第二定律
受力分析
运动分析
牛顿运动定律应用的解题思路
1.如图所示,放置于水平地面质量是10 kg的物体,在与水平方向成37°的斜向右上方的拉力F=100 N的作用下,由静止开始沿水平地面做直线运动,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5(sin37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2),
试求:
(1)5 s末物体的速度大小和5 s内物体的位移大小;
(2)拉力F多大时物体可以做匀速直线运动
练一练
解:(1)以物体为研究对象进行受力分析,建立直角坐标系如图所示,根据牛顿第二定律得,x方向有Fcos 37°-Ff=ma
y方向有Fsin 37°+FN-mg=0，又Ff=μFN
联立解得a=6 m/s2
5 s末物体的速度大小v=at=6×5 m/s=30 m/s
5 s内物体通过的位移大小x=at2=×6×52 m=75 m
(2)物体做匀速运动时加速度为零,可得Fcos 37°-μ(mg-Fsin 37°)=0
解得F=45.5 N。
2.“歼-10”战机装备我军后,在各项军事演习中表现优异,引起了世界的广泛关注。如图所示,一架质量m=5.0×103 kg的“歼-10”战机从静止开始在机场的跑道上滑行,经过距离x=5.0×102 m,达到起飞速度v=60 m/s。
在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的
。求飞机滑行时受到的牵引力多大 (g取10 m/s2)
解:滑行过程,飞机受重力G、支持力FN、牵引力F、阻力Ff四个力作用,在水平方向上,
由牛顿第二定律得:F-Ff=ma,Ff=mg
飞机匀加速滑行v2-0=2ax,
解得a=3.6 m/s2,F=1.9×104 N。
一、从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力