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(共35张PPT)
第五节　牛顿运动定律的应用
[学习目标]
1．明确动力学的两类基本问题．　
2.掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法．
3．应用动力学方法分析多运动过程问题．
一、从受力确定运动情况
1．牛顿第二定律确定了________和______的关系，使我们能够把物体的运动情况与________________联系起来．
2．如果已知物体的受力情况，可以由______________________求出物体的加速度，再通过__________________确定物体的运动情况．
二、从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据____________________求出物体的加速度，结合受力分析，再根据____________________求出力．
牛顿第二定律
运动
力
受力情况
牛顿第二定律
运动学规律
运动学规律
判断下列说法是否正确．
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向．(　　)
(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向．(　　)
(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力所决定的．(　　)
(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的．(　　)
×
√
√
×
课堂 深度探究
知识点一　已知物体的受力分析运动情况
玩滑梯是小孩非常喜欢的活动，如果滑梯的倾角为θ，
一个小孩从静止开始下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因
数为μ，滑梯长度为L，怎样求小孩滑到底端的速度和
需要的时间？
1．基本思路
2．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)结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量．
　　　
(2024·广州五中期末)高速避险车道是高速道路上为刹车失控车辆所设置的紧急避险通道，一般为上坡车道，表面为铺满沙石或松软沙砾的制动层，末端设有防撞设施．图甲是某地高速避险通道，该避险通道与水平地面的夹角为37°，长为100 m，简化图如图乙．一辆满载矿粉的重型半挂货车制动突然失灵，司机急忙关闭油门将车驶入避险车道．货车受到的阻力恒为车重的20%，货车以v0＝ 24 m/s 的速度冲上避险车道，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，以下说法正确的是(　　)
A．货车在避险车道上的加速度大小为2 m/s2
B．货车在避险车道向上滑行的时间为4 s
C．货车将在避险车道向上滑行72 m
D．货车驶入该避险车道的初速度若为v0＝40 m/s，则货车恰好不与防撞设施相撞
√
如图，质量为2.5 kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动，铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1为0.3.这时铁箱内一个质量为0.5 kg的木块恰好能静止在后壁上．木块与铁箱内壁间的动摩擦因数μ2为0.25.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2.
(1)求木块对铁箱压力的大小．
[解析]　设木块的质量为m1，铁箱的质量为m2，木块恰好静止在铁箱的后壁上时，木块在竖直方向受力平衡，有μ2FN＝m1g
解得铁箱对木块的支持力的大小FN＝20 N
根据牛顿第三定律可知，木块对铁箱压力的大小FN′＝20 N.
[答案]　20 N　
(2)求水平拉力F的大小．
[解析]木块在水平方向的加速度设为a，根据牛顿第二定律有FN＝m1a
以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有
F－μ1(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a
联立解得F＝129 N.
[答案]　129 N
(3)减小拉力F，经过一段时间，木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹，当铁箱的速度为6 m/s时撤去拉力，又经1 s时间木块从左侧到达右侧，则此时木块相对于铁箱运动的距离是多少？
[答案]　0.3 m
知识点二　已知物体的运动分析受力情况
某运动员在练习滑雪时的照片如图所示．
(1)知道在下滑过程中的运动时间；
(2)知道在下滑过程中的运动位移．
结合上述情况讨论：由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的？
1．基本思路
分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而可以求出物体所受的其他力．流程图如下所示
2．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，求出物体所受的合力．
(4)根据力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出未知力．
(2025·中山期末)一个滑雪的人，质量m＝50 kg，以v0＝2 m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡倾角θ＝37°，在t＝5 s的时间内滑下的路程s＝60 m.已知sin 37°＝0.6，g取 10 m/s2，求滑雪的人受到的阻力大小．
[答案]　100 N
知识点三　多运动过程问题
1．问题介绍
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子过程组成，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．注意问题
由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一个过程都要分别进行受力分析，分别求加速度．
3．解题关键
对于多过程问题，关键是分析和求解运动转折点的速度．
第九届哈尔滨亚冬会于2025年2月7日至14日在哈尔滨市举办．一个无风晴朗的冬日，小华乘坐游戏滑雪车从静止开始沿长为50 m斜直雪道下滑，滑行了5 s后进入水平雪道，继续滑行45 m后减速到0.已知小华和滑雪车的总质量为60 kg，斜直雪道倾角为37°(sin 37°＝0.6).求小华和滑雪车：
(1)在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大小；
[答案]　120 N　
(2)在水平雪道滑行的时间．
[答案]　4.5 s
如图，质量为0.4 kg的小物块在水平向左的外力F作用下静止在斜面上，且恰好与斜面间无摩擦．撤去外力F后，物块由静止开始从A点沿斜面下滑，经过斜面底端B点，沿水平面滑行一段距离后停在C点．斜面与水平面平滑连接，不计在连接处的能量损失．斜面倾角θ为37°，物块与斜面、水平面之间的动摩擦因数均相同，且AB段与BC段长度相等．不计空气阻力，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
(1)求外力F的大小．
[解析]　对A点的物块受力分析有
F＝mg tan θ＝3 N.
[答案]　3 N
(2)求物块与斜面、水平面之间的动摩擦因数．
(3)若测得物块经过B点时速度大小为2 m/s，求经过B点后1 s内物块的位移大小．
[答案]　0.6 m
(2025·广州期末)如图所示，沿倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)的足够长斜面向上拉一个质量为m＝1 kg的木箱，拉力F＝10 N且方向与斜面平行，木箱从斜面底端由静止出发，被拉上距离为s＝4 m后撤去拉力F，已知木箱与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，重力加速度g取10 m/s2.求：
(1)撤去拉力F前木箱加速度的大小；
规范一练　动力学方法的综合应用
[解析]　对物体进行受力分析如图所示，
有F－f－mg sin 37°＝ma1
FN＝mg cos 37°
又f＝μFN，解得a1＝2 m/s2.
[答案]　2 m/s2　
(2)拉力F作用的时间；
[答案]　2 s　
(3)撤去拉力F后，木箱还能向上运动的最远距离．
[解析]　拉力F撤去时有v2＝2a1s
之后向上减速运动，有v2＝2a2s′
又μmg cos 37°＋mg sin 37°＝ma2
联立并代入数据解得s′＝1 m.
[答案]　1 m
随堂 巩固落实
√
1．(动力学两类基本问题)发生交通事故进行事故分析的时候，刹车线的长度是重要的分析指标之一．在某次交通事故中，汽车刹车线的长度为12 m，假设汽车的轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.6(g取10 m/s2)，则汽车刹车开始时的速度大小为(　　)
A．6 m/s　　　　　　 B．8 m/s
C．10 m/s D．12 m/s
√
3．(多运动过程问题)如图所示，物体的质量m＝ 4 kg，与水平地面间的动摩擦因数为μ＝0.2，在倾角为37°、F＝10 N的恒力作用下，由静止开始加速运动，当t＝5 s时撤去F，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.
(1)求物体做加速运动时的加速度a的大小．
答案：0.3 m/s2　
(2)撤去F后，物体还能滑行多长时间？
答案：0.75 s

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