【高中物理】2023-2024学年人教版必修第一册 牛顿运动定律的应用 课件.pptx

第四章 运动和力的关系第5节 牛顿运动定律的应用为什么地铁列车每次停靠时都对的这么准？为什么地铁列车每次停靠时都对的这么准？确定确定研究对象研究对象，构建模型，构建模型从受力确定运动对这个物体进行对这个物体进行受力分析受力分析：G F弹弹 F其他其他 Ff正交分解正交分解：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力互不影响互不影响应用应用牛顿第二定律牛顿第二定律求求加速度加速度：F合合=ma画运动草图，应用画运动草图，应用运动学运动学公式：公式：基本规律基本规律=+=+=导出规律导出规律（无（无x）（无无vt）（无（无t）（无无v0）（无（无a）例例1.运运动动员员把把冰冰壶壶沿沿水水平平冰冰面面投投出出，让让冰冰壶壶在在冰冰面面上上自自由由滑滑行行，在在不不与与其其他他冰冰壶壶碰碰撞撞的的情情况况下下，最最终终停停在在远远处处的的某某个个位位置置。按按比比赛赛规规则则，投投掷掷冰冰壶壶运运动动员员的的队队友友，可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。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）运运动动员员以以3.4m/s的的速速度度投投掷掷冰冰壶壶，若若冰冰壶壶和和冰冰面面的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.02，冰冰壶壶能能在冰面上滑行多远？在冰面上滑行多远？g取取10m/s2。位移位移？（v0、v、a、x、t）?F合合=ma运动运动力力已知已知力力求求运动运动a 运动学公式运动学公式（v0、v、a、x、t）受力受力分析分析 F合合=ma例例1.运运动动员员把把冰冰壶壶沿沿水水平平冰冰面面投投出出，让让冰冰壶壶在在冰冰面面上上自自由由滑滑行行，在在不不与与其其他他冰冰壶壶碰碰撞撞的的情情况况下下，最最终终停停在在远远处处的的某某个个位位置置。按按比比赛赛规规则则，投投掷掷冰冰壶壶运运动动员员的的队队友友，可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。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。（2）若若运运动动员员仍仍以以3.4m/s的的速速度度将将冰冰壶壶投投出出，其其队队友友在在冰冰壶壶自自由由滑滑行行10m后后开开始始在在其其滑滑行行前前方方摩摩擦擦冰冰面面，冰冰壶壶和和冰冰面面的的动动摩摩擦擦因因数数变变为为原原来来的的90%，冰冰壶壶多多滑滑行行了了多多少距离？少距离？位移位移？（v0、v、a、x、t）?F合合=ma受力受力分析分析 F合合=ma运动运动力力已知已知力力求求运动运动a 运动学公式运动学公式（v0、v、a、x、t）确定确定研究对象研究对象，构建模型，构建模型从运动确定受力对这个物体进行对这个物体进行受力分析受力分析：G F弹弹 F其他其他 Ff正交分解正交分解：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力互不影响互不影响应用应用牛顿第二定律牛顿第二定律求求合力合力：F合合=ma画运动草图，应用画运动草图，应用运动学运动学公式：公式：基本规律基本规律=+=+=导出规律导出规律（无（无x）（无无vt）（无（无t）（无无v0）（无（无a）例例2.一一个个滑滑雪雪者者，人人与与装装备备的的总总质质量量为为75kg，以以2m/s的的初初速速度度沿沿山山坡坡匀匀加加速速直直线线滑滑下下，山山坡坡倾倾角角为为30，在在5s的的时时间间内内滑滑下下的的路路程程为为60m，求求滑滑雪雪者者对对雪雪面面的的压压力力及及滑滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取取10m/s2。牛顿第二定律解题步骤：牛顿第二定律解题步骤：明确对象明确对象受力分析受力分析正交分解正交分解列式求解列式求解Fx=maxFy=may正交分解法使用注意：正交分解法使用注意：（1）让尽量多的力在坐标轴上）让尽量多的力在坐标轴上（2）尽量分解已知力）尽量分解已知力yxmgsin30mgcos30mgFfFN)30a运动运动力力已知已知力力求求运动运动a 运动学公式运动学公式（v0、v、a、x、t）已知已知运动运动求求力力 F合合=ma第四章 运动和力的关系第5节 牛顿运动定律的应用（2）)F3753)提醒：提醒：把已知量标在图上，把已知量标在图上，从图上寻找突破口！从图上寻找突破口！运动运动力力已知已知力力求求运动运动a 运动学公式运动学公式（v0、v、a、x、t）已知已知运动运动求求力力 F合合=ma例例4.如图所示，质量为如图所示，质量为M的小车通过一跨过定滑轮的细绳悬挂一质量为的小车通过一跨过定滑轮的细绳悬挂一质量为m的砂桶，的砂桶，不计不计水平面及滑轮的水平面及滑轮的摩擦摩擦，求：，求：（1）求小车运动的加速度）求小车运动的加速度a和细绳对小车的拉力和细绳对小车的拉力F？（2）什么情况下，细绳对小车的拉力大小）什么情况下，细绳对小车的拉力大小约等于约等于砂桶的总重力大小？此时小车的砂桶的总重力大小？此时小车的 加速度为多大？加速度为多大？MmmgFF桶和桶和回形针回形针的总重量的总重量mg当作当作绳对小车的拉力绳对小车的拉力牛顿第二定律解题步骤：牛顿第二定律解题步骤：明确对象明确对象受力分析受力分析正交分解正交分解列式求解列式求解Fx=maxFy=maya实实a理理aFOaOa实实a理理 不满足不满足mM 不满足不满足mMF0MmF1=10NF2=6N光滑光滑 M mF1=10NF2=6N光滑光滑绳子绳子的的拉力？拉力？M与与m间的弹力？间的弹力？FTFN牛顿第二定律解题步骤：牛顿第二定律解题步骤：明确对象明确对象受力分析受力分析正交分解正交分解列式求解列式求解Fx=maxFy=may 整体隔离法整体隔离法牛顿第二定律解题步骤：牛顿第二定律解题步骤：明确对象明确对象受力分析受力分析正交分解正交分解列式求解列式求解Fx=maxFy=mayhmmhmm 整体隔离法整体隔离法第四章 运动和力的关系第5节 牛顿运动定律的应用（3）1.模型特点模型特点:证明证明:等时圆问题等时圆问题x=2Rcosmgcos=ma有公共竖直直径为斜边有公共竖直直径为斜边3.等时轨道前提：等时轨道前提：运动时间与斜面的运动时间与斜面的倾角倾角和和长短长短无关无关2.等时轨道结论：等时轨道结论：物体从物体从静止静止开始，沿着竖直平面圆的开始，沿着竖直平面圆的竖直直径竖直直径为为公共斜边公共斜边的的光滑光滑轨道轨道所用所用时间都相同时间都相同，且都等于，且都等于自由下落发生位移为直径自由下落发生位移为直径的时间的时间v0=0无摩擦力无摩擦力例例1.(多多选选)OB、OC、OD是是竖竖直直面面内内三三根根固固定定的的光光滑滑细细杆杆，每每根根杆杆上上都都套套有有一一个个小小球球，三三个个小小球球分分别别从从O点点由由静静止止释释放放，用用t1、t2、t3依依次次v1、v2、v3表表示示各各滑滑环环到到达达B、C、D点所用的时间和速度大小，则点所用的时间和速度大小，则()A.t1t2t1t2 D.t1=t2=t3 ABABOADCB结论：结论：角度越大，时间越小角度越大，时间越小 到达底端的到达底端的v相同相同同同高高不同不同底底：越大，越大，a越大越大，并且，并且L越越小，故时间小小，故时间小证明：证明：等时圆问题等时圆问题mgsin=ma由由v=at得：得：例例2.(多多选选)OB、OC、OD是是竖竖直直面面内内三三根根固固定定的的光光滑滑细细杆杆，每每根根杆杆上上都都套套有有一一个个小小球球，三三个个小小球球分分别别从从B、C、D点点由由静静止止释释放放，与与水水平平面面的的夹夹角角依依次次为为30、45、60，用，用t1、t2、t3依次依次v1、v2、v3表示各滑环到达表示各滑环到达O点所用的时间和速度大小，则点所用的时间和速度大小，则()A.t1t2t3 B.v1v2v3 C.t1=t2=t3 D.t1、t3一定相同一定相同BBDD结论：结论：=45时时tmin=30和和=60时时t相同相同同同底底不同不同高高:证明：证明：等时圆问题等时圆问题DACBOmgsin=ma由由v=at得：得：例例1.如如图图所所示示，一一滑滑块块以以v0=0m/s的的速速度度滑滑上上长长度度为为L的的水水平平传传送送带带，已已知知传传送送带带以以v=4m/s的速度的速度顺时针顺时针转动，传送带与物块间的摩擦因数为转动，传送带与物块间的摩擦因数为=0.2，g=10m/s2。（1）滑块在传送带上的受力情况？）滑块在传送带上的受力情况？（2）滑块在传送带上做什么运动？有几种可能？）滑块在传送带上做什么运动？有几种可能？（3）这几种可能情况当中，哪一种可以作为临界？）这几种可能情况当中，哪一种可以作为临界？对传送带的长度对传送带的长度L有什么要求？有什么要求？（4）物块滑离传送带时，与传送带间的相对位移？）物块滑离传送带时，与传送带间的相对位移？v0v（划痕多长？）（划痕多长？）传送带模型传送带模型中途共速：中途共速：到末端刚好共速：到末端刚好共速：到末端还未共速：到末端还未共速：GFNf例例1.如如图图，质质量量M=4kg的的长长木木板板静静止止处处于于粗粗糙糙水水平平地地面面上上，长长木木板板与与地地面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数1=0.1，现现有有一一质质量量m=3kg的的可可看看成成质质点点的的小小木木块块以以v0=14m/s的的速速度度从从一一端端滑滑上上木木板板，恰恰好好未未从从木木板板上上滑滑下下，木木块块与与长长木木板板间间的的动动摩摩擦擦因因数数2=0.5，g取取10m/s2，求：求：（1）木块刚滑上木板时，木块和木板的加速度大小？）木块刚滑上木板时，木块和木板的加速度大小？（2）木板的长度？）木板的长度？（3）木板在地面上运动的最大位移？）木板在地面上运动的最大位移？板块模型板块模型f2f2f1f3例例1.如如图图甲甲所所示示，质质量量m=1kg的的物物块块在在平平行行斜斜面面向向上上的的拉拉力力F作作用用下下从从静静止止开开始始沿沿斜斜面面向向上上运运动动，t=0.5s时时撤撤去去拉拉力力，利利用用速速度度传传感感器器得得到到其其速速度度随随时时间间变变化化的的关关系系图图像像(v-t图像图像)如图乙所示，如图乙所示，g取取10 m/s2，求：，求：（1）2s内物块的位移大小内物块的位移大小x和通过的路程和通过的路程L？（2）拉力）拉力F的大小？的大小？（3）斜面对物块的滑动摩擦力）斜面对物块的滑动摩擦力Ff的大小？的大小？动力学中图像问题动力学中图像问题