4.5牛顿运动定律的应用课件（共20张PPT）高一物理（人教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20张PPT）高一物理（人教2019必修第一册） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-08 17:20:47 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律
4.5 牛顿运动定律的应用
思考：
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？
高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律
一 从受力确定运动情况
1、已知物体受力情况确定运动情况：指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
2、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(运动学量)。
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
一 从受力确定运动情况
3、解题步骤
(1)确定研究对象，进行受力分析，并画出物体的受力图。
(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。
(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需求的运动学参量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等。
一 从受力确定运动情况
例1、某质量为1 100 kg的汽车在平直路面上进行测试，现测得汽车前进中所受阻力恒为车重的0.04倍，当汽车用2 000 N的牵引力起步加速时，需要多长时间速度能达到100 km/h？如汽车以100 km/h匀速前进时，关闭汽车发动机，则汽车的滑行距离是多少(g取10 m/s2)
一 从受力确定运动情况
解：如图所示建立平面直角坐标系，在图上作出汽车受力示意图，以初始时汽车运动的方向为x轴的正方向，建立方程
汽车起步加速阶段FN－G＝0①
由牛顿第二定律F－f＝ma1② f＝0.04×1 100×10 N＝440 N③
将③式代入②式得
由运动学公式v－v0＝at⑤
一 从受力确定运动情况
汽车关闭发动机后，由牛顿第二定律
－f＝ma2⑥
二 从运动情况确定受力
1、已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。
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)。
物体运
动情况
运动学
公式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
二 从运动情况确定受力
3、解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图。
(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。
(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。
(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需要求的力。
二 从运动情况确定受力
例2 、第24届冬奥会于2022年2月4日在北京和张家口举行。如图甲所示为一位滑雪爱好者，人与装置的总质量为50 kg，在倾角为37°的雪坡上，以2 m/s的初速度沿斜坡匀加速直线滑下。他运动的v－t图像如图乙所示。g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)滑雪者受到雪面的支持力大小；
(2)滑雪者受到的阻力大小。
二 从运动情况确定受力
解析 (1)滑雪者在斜坡上受力如图所示，建立如图所示的直角坐标系，
FN＝mgcos 37°＝400 N。
(2)由v－t 图像可得滑雪者的加速度大小
根据牛顿第二定律得mgsin 37°－Ff＝ma
解得Ff＝mgsin 37°－ma＝100 N。
三 多运动过程问题
1、基本思路
(1)把整个过程拆分为几个子过程，对每个子过程进行受力分析和运动特点分析。
(2)应用运动学公式或者牛顿第二定律求出不同运动过程的加速度。
(3)应用运动学公式求未知物理量或应用牛顿第二定律求未知力。
2、解题关键：求解运动转折点的速度。
该点速度是上一过程的末速度，也是下一过程的初速度，它起到承上启下的作用，对解决问题起重要作用。
三 多运动过程问题
例3、如图所示，一足够长的斜面倾角θ为37°，斜面BC与水平面AB平滑连接，质量m＝2 kg的物体静止于水平面上的M点，M点与B点之间的距离L＝9 m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，现物体受到一水平向右的恒力F＝14 N作用，运动至B点时撤去该力(sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2)，则：
(1)物体在恒力F作用下运动时的加速度是多大？
(2)物体到达B点时的速度是多大？
(3)物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少？
三 多运动过程问题
解：(1)在水平面上，对物体受力分析，根据牛顿第二定律可得 F－μmg＝ma
(3)在斜面上，对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
mgsin θ＋μmgcos θ＝ma′ 代入数据得加速度的大小为a′＝10 m/s2
四 连接体问题的分析
1、常见连接体模型
四 连接体问题的分析
2、连接体问题的处理方法
(1)整体法：把整个连接体系统作为一个研究对象，分析系统受到的外力，
不必考虑系统的内力，然后运用牛顿第二定律列方程求解。
(2)隔离法：把系统中的一部分隔离出来作为研究对象，进行受力分析，
此时系统的内力就有可能成为该研究对象所受的外力。
四 连接体问题的分析
3、整体法与隔离法的选择
（1）整体法的研究对象少、受力少、方程少，所以连接体问题优先采用整体法。
（2）涉及物体间相互作用的内力时，必须采用隔离法。
（3）若连接体内各物体具有相同的加速度且需要求解物体间的相互作用力，就可以先用整体法求出加速度，再用隔离法分析其中一个物体的受力，即“先整体求加速度，后隔离求内力”。
（4）若已知某个物体的受力情况，可先隔离该物体求出加速度，再以整体为研究对象求解外力。
四 连接体问题的分析
例4、如图所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过细绳与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与轻质定滑轮之间的摩擦都可以忽略不计，绳子不可伸长且与A相连的绳水平，重力加速度为g。如果mB＝3mA，则绳子对物体A的拉力大小为( )
B
四 连接体问题的分析
例5、质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，它们的质量之比m∶M＝1∶2。如图甲所示，两物块与水平面间的动摩擦因数相同，当用水平力F作用于B上且两物块以相同的加速度向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1；如图乙所示，当用同样大小的力F竖直向上拉B且两物块以相同的加速度竖直向上运动时，弹簧的伸长量为x2，则x1∶x2等于( )
A、1∶1 B、1∶2 C、2∶1 D、2∶3
四 连接体问题的分析
解析 甲图中，将两个物块作为一个整体，根据牛顿第二定律可得
F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a
再对A进行受力分析，可得T1－μmg＝ma
乙图中，同样将两个物块作为一个整体，根据牛顿第二定律可得
F－(M＋m)g＝(M＋m)a′
再对A进行受力分析，可得T2－mg＝ma′
因此两次弹簧的弹力相等，由胡克定律F＝kx，可知两种情况弹簧的伸长量也相同，x1∶x2＝1∶1，故A正确，B、C、D错误。
高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律
4.5 牛顿运动定律的应用
思考：
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？
高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律
一 从受力确定运动情况
1、已知物体受力情况确定运动情况：指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。
2、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(运动学量)。
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
一 从受力确定运动情况
3、解题步骤
(1)确定研究对象，进行受力分析，并画出物体的受力图。
(2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。
(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需求的运动学参量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等。
一 从受力确定运动情况
例1、某质量为1 100 kg的汽车在平直路面上进行测试，现测得汽车前进中所受阻力恒为车重的0.04倍，当汽车用2 000 N的牵引力起步加速时，需要多长时间速度能达到100 km/h？如汽车以100 km/h匀速前进时，关闭汽车发动机，则汽车的滑行距离是多少(g取10 m/s2)
一 从受力确定运动情况
解：如图所示建立平面直角坐标系，在图上作出汽车受力示意图，以初始时汽车运动的方向为x轴的正方向，建立方程
汽车起步加速阶段FN－G＝0①
由牛顿第二定律F－f＝ma1② f＝0.04×1 100×10 N＝440 N③
将③式代入②式得
由运动学公式v－v0＝at⑤
一 从受力确定运动情况
汽车关闭发动机后，由牛顿第二定律
－f＝ma2⑥
二 从运动情况确定受力
1、已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。
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)。
物体运
动情况
运动学
公式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
二 从运动情况确定受力
3、解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图。
(2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度。
(3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力。
(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需要求的力。
二 从运动情况确定受力
例2 、第24届冬奥会于2022年2月4日在北京和张家口举行。如图甲所示为一位滑雪爱好者，人与装置的总质量为50 kg，在倾角为37°的雪坡上，以2 m/s的初速度沿斜坡匀加速直线滑下。他运动的v－t图像如图乙所示。g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求：
(1)滑雪者受到雪面的支持力大小；
(2)滑雪者受到的阻力大小。
二 从运动情况确定受力
解析 (1)滑雪者在斜坡上受力如图所示，建立如图所示的直角坐标系，
FN＝mgcos 37°＝400 N。
(2)由v－t 图像可得滑雪者的加速度大小
根据牛顿第二定律得mgsin 37°－Ff＝ma
解得Ff＝mgsin 37°－ma＝100 N。
三 多运动过程问题
1、基本思路
(1)把整个过程拆分为几个子过程，对每个子过程进行受力分析和运动特点分析。
(2)应用运动学公式或者牛顿第二定律求出不同运动过程的加速度。
(3)应用运动学公式求未知物理量或应用牛顿第二定律求未知力。
2、解题关键：求解运动转折点的速度。
该点速度是上一过程的末速度，也是下一过程的初速度，它起到承上启下的作用，对解决问题起重要作用。
三 多运动过程问题
例3、如图所示，一足够长的斜面倾角θ为37°，斜面BC与水平面AB平滑连接，质量m＝2 kg的物体静止于水平面上的M点，M点与B点之间的距离L＝9 m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，现物体受到一水平向右的恒力F＝14 N作用，运动至B点时撤去该力(sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2)，则：
(1)物体在恒力F作用下运动时的加速度是多大？
(2)物体到达B点时的速度是多大？
(3)物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少？
三 多运动过程问题
解：(1)在水平面上，对物体受力分析，根据牛顿第二定律可得 F－μmg＝ma
(3)在斜面上，对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得
mgsin θ＋μmgcos θ＝ma′ 代入数据得加速度的大小为a′＝10 m/s2
四 连接体问题的分析
1、常见连接体模型
四 连接体问题的分析
2、连接体问题的处理方法
(1)整体法：把整个连接体系统作为一个研究对象，分析系统受到的外力，
不必考虑系统的内力，然后运用牛顿第二定律列方程求解。
(2)隔离法：把系统中的一部分隔离出来作为研究对象，进行受力分析，
此时系统的内力就有可能成为该研究对象所受的外力。
四 连接体问题的分析
3、整体法与隔离法的选择
（1）整体法的研究对象少、受力少、方程少，所以连接体问题优先采用整体法。
（2）涉及物体间相互作用的内力时，必须采用隔离法。
（3）若连接体内各物体具有相同的加速度且需要求解物体间的相互作用力，就可以先用整体法求出加速度，再用隔离法分析其中一个物体的受力，即“先整体求加速度，后隔离求内力”。
（4）若已知某个物体的受力情况，可先隔离该物体求出加速度，再以整体为研究对象求解外力。
四 连接体问题的分析
例4、如图所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过细绳与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与轻质定滑轮之间的摩擦都可以忽略不计，绳子不可伸长且与A相连的绳水平，重力加速度为g。如果mB＝3mA，则绳子对物体A的拉力大小为( )
B
四 连接体问题的分析
例5、质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，它们的质量之比m∶M＝1∶2。如图甲所示，两物块与水平面间的动摩擦因数相同，当用水平力F作用于B上且两物块以相同的加速度向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1；如图乙所示，当用同样大小的力F竖直向上拉B且两物块以相同的加速度竖直向上运动时，弹簧的伸长量为x2，则x1∶x2等于( )
A、1∶1 B、1∶2 C、2∶1 D、2∶3
四 连接体问题的分析
解析 甲图中，将两个物块作为一个整体，根据牛顿第二定律可得
F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a
再对A进行受力分析，可得T1－μmg＝ma
乙图中，同样将两个物块作为一个整体，根据牛顿第二定律可得
F－(M＋m)g＝(M＋m)a′
再对A进行受力分析，可得T2－mg＝ma′
因此两次弹簧的弹力相等，由胡克定律F＝kx，可知两种情况弹簧的伸长量也相同，x1∶x2＝1∶1，故A正确，B、C、D错误。