【课件】牛顿运动定律的应用++课件高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.pptx

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1、第四章第四章 运动和力的关系运动和力的关系 4.54.5 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用列车进站时总能准确地停靠在对应车门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？的位置。这是如何做到的呢？1知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题 2掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法 3能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析 4能根据物体的受力情况推导物体的运动情况学 习 目 标一、一、从从受力受力确定确定运动运动情况情况二、从二、从运动运动情况确定情况确定受力受力 物体运动情况物体运动情况物体运动情况物体运动情况x x x x、v v v v、t t t t运动学运动

2、学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度a a a a合外力合外力合外力合外力 F F F F物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况F=maF=maF=maF=ma合外力合外力合外力合外力 F F F F运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a a aF=maF=maF=maF=ma物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况物体运动情况物体运动情况物体运动情况物体运动情况x x x x、v v v v、t t t t动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题一、从受力确定运动情况一、从受力确定运动情况 已知已知物体受力情况确定运动

3、情况，指的是在受力情况已知的条件下，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、时间、加速度等要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移、时间、加速度等。练练1.1.一一个静止在水平面上的物体，质量是个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在，在6.4N的水平的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为力为4.2N。求物体。求物体4s4s末的速度和末的速度和4s4s内的位移。内的位移。F F 从受力确定运动情况从受力确定运动情况基本思路：（1）确定研究对象，对

4、研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；（2）根据力的合成与分解的方法，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，求出物体的加速度；（4）结合给定的物体的运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。由牛顿第二定律可得由牛顿第二定律可得:F-f=ma F-f=ma4s4s末的速度末的速度4s4s内的位移内的位移解：解：mgmgF FN NF Ff f如图建立坐标系，物体受力分析如图建立坐标系，物体受力分析物体运动情况物体运动情况物体运动情况物体运动情况x x x x、v v v v、t t t t运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度

5、加速度加速度加速度a a a a求合外力求合外力求合外力求合外力 F F F F受力分析受力分析受力分析受力分析画示意图画示意图画示意图画示意图F=maF=maF=maF=ma研究对象研究对象研究对象研究对象拓展一：拓展一：一个静止在水平地面上的物体，一个静止在水平地面上的物体，质量是质量是2Kg2Kg，在在6.46.4N N的拉力的拉力F F作作用下沿水平地面向右运动。用下沿水平地面向右运动。已知已知F F与水平地面的夹角为与水平地面的夹角为3 37 70 0，物体与地物体与地面的动摩擦因数为面的动摩擦因数为0.20.25 5，求物体在，求物体在4 4s s末的速度和末的速度和4s4s内的位

6、移。内的位移。cos37=0.8cos37=0.8，g=10m/sg=10m/s2 2。F F3 37 70 0解：解：如图建立坐标系及如图建立坐标系及物体受力分析物体受力分析4s4s末的速度末的速度由牛顿第二定律，可得由牛顿第二定律，可得水平：水平：F Fcos-F FN N=ma=maF FN NmgmgF Ff f竖直：竖直：F FN N+F+Fsin=mg=mg4s s内的位移内的位移例题例题1.1.运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶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

7、，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。以调节冰壶的运动。（1 1）运动员以）运动员以 3.4 m/s 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为 0.020.02，冰壶能在冰面上滑行多远？，冰壶能在冰面上滑行多远？g g 取取 10 m/s 10 m/s2 2。（2 2）若运动员仍以）若运动员仍以 3.4 m/s 3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队友在

8、冰壶自由滑行的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行 10 10 m m 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%90%，冰壶多滑行了多少距离？，冰壶多滑行了多少距离？（1 1）选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑）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动摩擦力 F Ff f 。设冰壶的质量为。设冰壶的质量为 m m ，以冰壶运动方向为正，以冰壶运动方向为正方向建立一维坐标系，滑动摩擦力方向建立一维坐标系，滑动摩擦力 F Ff f 的方向与运动方向相的方向与运动方向相反，则反，则Ff

9、 -1FN-1mg根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为加速度为负值，方向跟加速度为负值，方向跟 x x 轴正方向相反轴正方向相反.将将 v v0 0 3.4 m/s 3.4 m/s，v v 0 0 代入代入 v v2 2 v v0 02 2 2 2a a1 1x x1 1，得冰壶的滑行距离为得冰壶的滑行距离为冰壶滑行了冰壶滑行了 28.9 m 28.9 m（2）设冰壶滑行）设冰壶滑行 10 m 后的速度为后的速度为 v10，则对冰壶的前一，则对冰壶的前一段运动有段运动有v102 v02 2a1x10冰壶后一段运动的加速度为冰壶后一段运动的加速度为a2 2 g 0.0

10、20.910 m/s2 0.18 m/s2滑行滑行 10 m 后为匀减速直线运动，由后为匀减速直线运动，由 v2 v1022a2x2，v0，得，得第二次比第一次多滑行了第二次比第一次多滑行了第二次比第一次多滑行第二次比第一次多滑行2.1m。（102128.9）m2.1m二、从运动情况确定受力二、从运动情况确定受力 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）。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）。例2、如图，一位

11、滑雪者，人与装备的总质量为75 kg，以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，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（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s2。解解:以滑雪者为研究对象。如图以滑雪者为研究对象。如图建立建立直角坐标系。直角坐标系。根据匀变速直线运动根据匀变速直线运动规律规律 设设m m 75 kg 75 kg，v v0 0 2 m/s 2 m/s，t t5s5s，x x60 m60 m，根据根据牛顿第二定律牛顿第二定律y y方向方向x x方向方向F FN Nmgmgcoscos3030 0 0mgsinmgsin303

12、0F Ff f mama代入数据得：代入数据得：F Ff f75 N75 N，F FN N650 N650 N根据根据牛顿第三定律牛顿第三定律，雪面受压力，雪面受压力F F压压 =F FN N=650 N650 N，方向垂直斜面向下。，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为滑雪者受到的阻力大小为 75 N 75 N，方向沿山坡向上。，方向沿山坡向上。合外力合外力合外力合外力 F F F F运动学运动学运动学运动学公公公公 式式式式加速度加速度加速度加速度 a a a aF=maF=maF=maF=ma物体受物体受物体受物体受力情况力情况力情况力情况物体运动情况物体运动情况物体运动情况物体运动

13、情况x x x x、v v v v、t t t t研究对象研究对象研究对象研究对象从运动情况确定受力从运动情况确定受力基本思路：（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；（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，求出物体的所受的合外力；（4）根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。拓展二：拓展二：滑雪者以滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角的初速度沿直线冲上一倾角为为30的山坡，从刚上坡即开始计时，至的山坡，从刚上坡即开始计时，至3.8s末，滑雪末，滑雪者速度变为者速度变为0。如果雪橇与人的总质量为。如果雪橇与人的总质量为m=80kg，求雪，求雪橇与山坡之间的摩擦力为多少？橇与山坡之间的摩擦力为多少？g=10m/s2.f fmgmgF FN N如图建立坐标系及如图建立坐标系及滑雪者受力分析滑雪者受力分析联立联立，代入数据，解得：，代入数据，解得：解解:根据牛顿第二定律，可得根据牛顿第二定律，可得滑雪者加速度滑雪者加速度三、课堂小结同学们思考开始输入研究对象知道物体运动情况v=v0+atx=v0t+(1/2)at2求aF合=ma输出力是否知道物体受力情况否是a=F合/mv=v0+atx=v0t+(1/2)at2 输出v，x结束流程图流程图