(共36张PPT)
第四章
牛顿运动定律
学 习 目 标
STSE情境导学
1.
明确牛顿第二定律的两类问题.
2.掌握应用牛顿第二定律解决两类问题的基本思路.（重点）
3.会应用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题（难点）
跳伞要确保离地至少达到某一定高度，才能安全着陆
自主学习基础达标
重点拓展难点突破
知识归纳
素养培育能力提升
科学反思
类题训练
迁移应用巩固提高
F
53
牛顿第二定律
加速度a
运动学公式
本
受力情况
由力求运动
运动情况
由运动求力
牛顿第一定角度可
运动学公式第五节 牛顿运动定律的应用
学 习 目 标
STSE情境导学
1.
明确牛顿第二定律的两类问题.2.掌握应用牛顿第二定律解决两类问题的基本思路.（重点）3.会应用牛顿第二定律和运动学公式解决简单的动力学问题（难点）
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\461.TIF"
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跳伞要确保离地至少达到某一定高度，才能安全着陆
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知识点一 根据运动情况求受力情况
如果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确定物体所受的力.
知识点二 根据受力情况求运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学公式确定物体的运动情况.
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小试身手
1.质量m＝10
kg的物体，在F＝40
N的水平向左的力的作用下，沿水平桌面从静止开始运动.物体运动时受到的滑动摩擦力f＝30
N.在开始运动后的第6
s末撤销水平力F，求：
（1）物体前6
s的加速度大小和第6
s末的速度大小；
（2）撤销水平力F后物体的加速度大小，物体经过多长时间停下？
解析：（1）物体在前6
s做匀加速运动，根据牛顿第二定律F＝ma，得a1＝＝1
m/s2，第6
s末的速度v＝a1t1＝6
m/s.
（2）撤销水平力F后物体只受滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，得a2＝＝3
m/s2，物体停下的时间t2＝＝2
s.
答案：（1）1
m/s2 6
m/s （2）3
m/s2 2
s
2.质量为1
kg的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t秒内的位移为s
m，则合力F的大小为（ ）
A. B.
C.
D.
答案：A
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探究一 根据受力情况求运动情况
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\知识归纳.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\知识归纳.tif"
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1.基本思路.
首先对研究对象进行受力情况和运动情况分析，把题中所给的情况弄清楚，然后由牛顿第二定律，结合运动学公式进行求解.
2.解题步骤.
（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析，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，求出所需的物理量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等.
已知物体的受力情况求得a求得s、v0、vt、t.
【典例1】 如图所示，质量m＝2
kg的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍，现对物体施加一个大小F＝8
N、与水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8，g取10
m/s2.
（1）画出物体的受力图，并求出物体的加速度；
（2）求物体在拉力作用下5
s末的速度大小；
（3）求物体在拉力作用下5
s内通过的位移大小.
解析：（1）对物体受力分析，如图所示.
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\565.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\565.tif"
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由牛顿第二定律，得
Fcos
θ－f＝ma，
Fsin
θ＋FN＝mg，
又f＝μFN，
解得a＝1.3
m/s2，方向水平向右.
（2）v＝at＝1.3×5
m/s＝6.5
m/s.
（3）s＝at2＝×1.3×52
m＝16.25
m.
答案：（1）见解析图 1.3
m/s2，方向水平向右
（2）6.5
m/s （3）16.25
m
INCLUDEPICTURE"科学思维.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\科学思维.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\科学思维.tif"
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解题的基本步骤是：（1）明确研究对象；（2）对物体作出正确的受力分析和运动过程分析；（3）根据牛顿第二定律列方程并求出加速度；（4）根据运动学知识求解运动的量.
INCLUDEPICTURE"类题训练.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\类题训练.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\类题训练.tif"
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1.在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹.在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14
m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10
m/s2，则汽车刹车前的速度为（ ）
A.7
m/s B.10
m/s
C.14
m/s
D.20
m/s
解析：设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，
由牛顿第二定律，可得μmg＝ma，a＝μg，
由匀变速直线运动的关系式v＝2as，
可得汽车刹车前的速度
v0＝＝＝
m/s＝14
m/s.
选项C正确.
答案：C
2.一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角θ＝37°，如图所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数是0.04，求5
s内滑下来的路程和5
s末的速度大小.（g取10
m/s2，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8）
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\463.TIF"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
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解析：以滑雪运动员为研究对象，受力情况如图所示.研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，处于平衡状态；沿山坡方向，做匀加速直线运动.
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\566.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\566.tif"
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将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向，据牛顿第二定律列方程：
FN－mgcos
θ＝0，①
mgsin
θ－f＝ma，②
又因为f＝μFN，③
由①②③可得：a＝g（sin
θ－μcos
θ），
故s＝at2＝g（sin
θ－μcos
θ）t2＝71
m，
v＝at＝28.4
m/s.
答案：71
m 28.4
m/s
探究二 根据运动情况求受力情况
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\知识归纳.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\知识归纳.tif"
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1.基本思路.
首先从物体的运动情况入手，应用运动学公式求得物体的加速度a，再在分析物体受力的基础上，灵活利用牛顿第二定律求出相应的力.
2.解题步骤.
（1）确定研究对象：对研究对象进行受力分析，画出力的示意图.
（2）选取合适的运动学公式，求得加速度a.
（3）根据牛顿第二定律列方程，求得合力.
（4）根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力.已知物体运动情况a物体受力情况.
【典例2】 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4
s内通过8
m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2
s停止，已知汽车的质量m＝2×103
kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，求：
（1）关闭发动机时汽车的速度大小；
（2）汽车运动过程中所受到的阻力大小；
（3）汽车牵引力的大小.
解析：（1）汽车开始做匀加速直线运动，则
s0＝t1，解得v0＝＝4
m/s.
（2）汽车滑行减速过程中加速度a2＝＝－2
m/s2，
由牛顿第二定律得－f＝ma2，解得f＝4×103
N.
（3）开始加速过程中加速度为a1，则s0＝a1t，
由牛顿第二定律得F－f＝ma2，
解得F＝f＋ma1＝6×103
N.
答案：（1）4
m/s （2）4×103
N （3）6×103
N
INCLUDEPICTURE"科学思维.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\科学思维.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\科学思维.tif"
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根据运动情况求受力应注意的两点问题
（1）由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆.
（2）题目中所求的力可能是合力，也可能是某一特定的力，均要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求分力.
INCLUDEPICTURE"类题训练.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\类题训练.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\类题训练.tif"
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3.把质量为m＝3
kg的木块放在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑.如图所示，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，经过时间t＝2
s物体沿斜面上升4
m的距离，则推力F为（g取10
m/s2）（ ）
A.42
N B.6
N C.21
N D.36
N
解析：因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件，知mgsin
θ＝μmgcos
θ，所以μ＝tan
θ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x＝at2，得a＝2
m/s2；由牛顿第二定律，得F－mgsin
θ－μmgcos
θ＝ma，解得F＝36
N，D正确.
答案：D
4.我国《侵权责任法》第87条“高空坠物连坐”条款规定：建筑物中抛掷物品或者从建筑物上坠落的物品造成他人损害，难以确定具体侵权人的，除能够证明自己不是侵权人外，由可能加害的建筑物使用人给予赔偿.假设质量为5.0
kg的物体，从离地面36
m高处，由静止开始加速下落，下落过程中阻力恒定，经3
s落地.试求：
（1）物体下落的加速度的大小；
（2）下落过程中物体所受阻力的大小（g取10
m/s2）.
解析：（1）物体下落过程中做初速度为零的匀加速运动.
根据公式h＝at2，可得a＝＝8
m/s2.
（2）根据牛顿第二定律，得mg－f＝ma，
故f＝mg－ma＝5.0×（10－8）
N＝10
N.
答案：（1）8
m/s2 （2）10
N
探究三 多过程问题分析
INCLUDEPICTURE"知识归纳.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
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1.当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程.
联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系等.
2.注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度.
【典例3】 如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8
m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面.人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下.人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力.（g取10
m/s2，sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8）
INCLUDEPICTURE
"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\465.tif"
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（1）求人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
（2）人在离C点多远处停下？
解析：（1）人在斜坡上下滑时，对人受力分析如图所示.
设人沿斜坡下滑的加速度为a.
沿斜坡方向，由牛顿第二定律，得
mgsin
θ－f＝ma，
又f＝μFN，
垂直于斜坡方向有FN－mgcos
θ＝0，
联立以上各式，得a＝gsin
θ－μgcos
θ＝4
m/s2.
由匀变速运动规律，得L＝at2，
解得t＝2
s.
（2）人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用.设在水平面上人减速运动的加速度大小为a′，由牛顿第二定律，得μmg＝ma′.
设人到达C处的速度为v，由匀变速直线运动规律，得
人在斜坡下滑的过程：v2＝2aL，
人在水平面滑行时：0－v2＝－2a′s，
联立以上各式，解得s＝12.8
m.
答案：（1）2
s （2）12.8
m
INCLUDEPICTURE"科学思维.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\科学思维.tif"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\科学思维.tif"
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（1）在应用牛顿定律解决实际问题中，正确的受力分析及运动分析是关键.
（2）在受力分析时要注意当运动状态变化时，物体受到的弹力、摩擦力都可能发生变化，必须根据实际情况具体分析受力.
（3）在解决受力情况比较复杂的问题时，用正交分解法比较方便.
INCLUDEPICTURE"类题训练.tif"
INCLUDEPICTURE
"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
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5.如图所示，一个质量为10
kg的木箱M放在水平面上，木箱与水平面间的动摩擦因数为0.5.现有一个与水平方向成53°角的拉力拉着木箱沿水平方向以4
m/s速度匀速前进，求（已知sin
53°＝0.8，cos
53°＝0.6，g取10
m/s2）：
（1）拉力F的大小；
（2）F撤销后物体运动的最大位移.
解析：（1）对木箱受力分析，如图所示.根据题意，有Fcos
53°＝f，
FN＝mg－Fsin
53°，f＝μFN，
INCLUDEPICTURE
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必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\568.tif"
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联立解得F＝＝50
N.
（2）F撤销后物体做匀减速运动，
加速度大小a＝＝＝μg，
又v＝2as＝2μgs，
则s＝eq
\f(v,2μg)＝1.6
m.
答案：（1）50
N （2）1.6
m
INCLUDEPICTURE"分课堂小结.TIF"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\分课堂小结.TIF"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.26\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\469.TIF"
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\469.TIF"
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