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4.5牛顿运动定律的应用
高中物理必修第一册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第一册课件
温故知新
已知力求运动
已知运动求力
巩固提升
新课引入
01.
高中物理必修第一册课件
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。让力与运动的关系在生活中完美呈现。这是如何做到的呢？
首先，我们一起来回顾一下力和运动的知识。
温故知新
第一部分
力与运动
01.
高中物理必修第一册课件
牛顿第二定律F合＝ma，确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。
F合＝ma
桥梁
v＝v0＋at
x＝v0t＋????????at2
?
＝2ax
重力
弹力
摩擦力
问题与思考
02.
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牛顿第二定律在许多基础科学和工程技术中有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例，对应于以下两类问题：
1.从受力确定运动情况
2.从运动情况确定受力
具体如何应用呢？
从受力确定
运动情况
第二部分
处理问题的思路
01.
高中物理必修第一册课件
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。
处理这类问题的基本思路：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)。
教材例题
02.
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例题1
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）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g 取10 m/s2。
（2）若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出，
其队友在冰壶自由滑行10m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%，冰壶多滑行了多少距离？
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解析
典例分析
03.
（1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为 0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g 取 10 m/s2。
1.明确研究对象
2.受力情况分析
mg
FN
Ff
3.运动过程分析
【解析】（1）冰壶运动方向为正方向建立一维坐标系
Ff ＝ -?1FN ＝-?1mg
a1=-0.2m/s2
-μmg=ma1
由
vt 2－ v02 =2a1x1
x1=28.9m
冰壶滑行了 28.9 m
典例分析
04.
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解析
（2）设冰壶滑行 10 m 后的速度为 v10，则
v102 ＝ v02 ＋ 2a1x10
冰壶的加速度
a2 ＝－?2 g ＝－0.02×0.9×10 m/s2 ＝－0.18 m/s2
滑行 10 m 后为匀减速直线运动，由 v2－ v102＝2a2x2 ， v＝0，得
第二次比第一次多滑行了
（10＋21－28.9）m＝2.1m
若已知运动情况又如何知道受力呢？
精选习题
05.
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练习1
如图，放在水平面上的物体质量????=4kg，受到一个斜向下的与水平方向成????=37°角的推力????=20N的作用，从静止开始运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数????=0.25，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求：
（1）物体在推力作用下的加速度大小；
（2）物体4s内的位移大小是多少；
（3）若4s末撤去推力，物体在水平面上运动的总位移大小是多少。
?
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解析
习题解析
06.
【答案】（1）0.75m/s2；（2）6m；（3）7.8m
【解析】（1）物体受力分析，据牛顿第二定律，竖直方向上
??????????????????sin????=0
水平方向上 ????cos?????????=????????
又?????????=????????
代入数据解得?????????=0.75m/s2
（2）4s内的位移????=12????????2=6m
?
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解析
习题解析
06.
（3）撤去力F后，据牛顿第二定律有?????′=????????′
竖直方向????′?????????=0
又????′=????????′
代入数据，撤去外力时物块的加速度????′=?????????=?2.5m/s2
物体4s末的速度????=????????=0.75×4m/s=3m/s
减速运动的位移为????′=0?????22????′=1.8m
所以总位移为????总=????+????′=7.8m
?
从运动情况
确定受力
第三部分
处理问题的思路
01.
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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）。
处理这类问题的基本思路：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).
教材例题
02.
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例题2
如图，一位滑雪者，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。
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解析
典例分析
03.
以滑雪者为研究对象。建立如图所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。
根据匀变速直线运动规律，有
其中 v0＝ 2 m/s，t＝5s，x＝60 m，则有
根据牛顿第二定律，有
y 方向
x方向
FN－mgcosθ ＝ 0
mgsinθ－Ff ＝ma
a = ?
x = 60 m；t = 5 s;
v0 = 2 m/s
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得
FN ＝ mgcosθ
Ff ＝m（g sin θ－a）
其中，m ＝ 75 kg，θ ＝ 30°，则有
Ff＝75 N，FN＝650 N
根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为 650 N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为 75 N，方向沿山坡向上。
解析
典例分析
04.
精选习题
05.
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练习2
如图，有一倾角为????、质量M的木楔ABC静置于粗糙水平地面上，有一质量m的光滑物块在木楔上由静止开始沿斜面下滑。在此过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力和支持力大小。
?
思考：若斜面有摩擦力呢？
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解析
习题解析
06.
【答案】????????sin????cos????，????????+????????cos2????
【解析】利用隔离法解题：先取物块m为研究对象，受力分析如图，
可得????=????sin????，再取木楔为研究对象，受力分析如图，水平方向上
????=????1′sin????，由牛顿第三定律有????1′=????1，而对物块可得????1=????????cos????
由以上各式联立，可得????=????????sin????cos????
竖直方向上????2=????????+????1′cos????=????????+????????cos2????
如利用整体法分析，受力分析与运动分析如图，其中将物块加速度沿水平、竖直方向正交分解。
?
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解析
习题解析
07.
在水平方向上，由加速度的水平分量不难确定地面对木楔的摩擦力方向水平向左，大小由牛顿第二定律可得????=????????cos????=????????sin????cos????
竖直方向上????????+?????????????=????????sin????=????????sin2????
可得????=????????+????????1?sin2????=????????+????????cos2????
?
动力学的两个基本解题思路
08.
高中物理必修第一册课件
一、 从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力
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
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
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课堂小结
研究对象
m
分析受力
分析运动过程
v0
v
t
x
F1
F2
Fn
…
合力
F
加速度
a
合成、正交分解
F＝ma
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课堂小结
研究对象
m
分析受力
分析运动过程
v0
v
t
x
F1
F2
Fn
…
合力
F
加速度
a
合成、正交分解
F＝ma
THANKS
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