4.5 牛顿运动定律的应用 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四章 运动和力的关系 第5节 牛顿运动定律 的应用 视频《天宫二号“回家”》 导入新课 科学家是如何确定施加怎样的力能使天宫二号改变运动轨迹进入预定轨道呢？ 科学家是如何精确判定天宫二号的回收落点呢？ 预定的运动情况 → 受力情况 受力情况 → 运动情况 导入新课 交流讨论 假设汽车突然紧急制动后所受的阻力的大小与汽车所受 的重力的大小近似，当汽车以20 m/s的速度行驶时突然 制动，它还能继续滑行的距离约为多少米？ 已知： Ff = G = mg v0 = 20 m/s v = 0 一、从受力确定运动情况 汽车受到哪几个力的作用？受合力是多少？ 制动后汽车的运动是匀变速运动吗？依据是什么？ 竖直方向的重力与支持力平衡，故 F合 = Ff F合 = Ff 保持不变，是匀变速运动。 已知： Ff = G = mg v0 = 20 m/s v = 0 求：x 思考： FN G Ff 一、从受力确定运动情况 制动后汽车的加速度大小为多少？ 要求滑行距离，应选用哪个运动学公式？ 由牛顿第二定律 F = ma 变形得 已知v0、a、v，求 x → v2－v02 = 2ax 已知： Ff = G = mg v0 = 20 m/s v = 0 求：x FN G Ff 思考： 一、从受力确定运动情况 已知： Ff = G = mg v0 = 20 m/s v = 0 求：x FN G Ff 由牛顿第二定律 F = ma 变形得 解：以汽车运动方向为正方向建立一维坐标系 由 v2－v02 = 2ax 得汽车的滑行距离 一、从受力确定运动情况 从以上解题过程，总结运用牛顿定律解决“由受力情况确定运动情况”问题的一般步骤。 分析物体的受力、画出受力分析图； 运用正交分解等方法求出合力； 运用牛顿第二定律，求出加速度； 运用运动学公式求解其它量。 一、从受力确定运动情况 牛顿第二定律 运动学公式 受力情况 加速度 运动参量 运动学的方法（包括运动公式和运动图像） 动力学的方法（牛顿第二定律） 为什么加速度可以把受力和运动联系起来？ 通常可以用哪些关系求物体的加速度？ 一、从受力确定运动情况 基本思路 梳理深化 已知物体 受力情况 求得 a 求得 v0、v、 t、x ？ ？ 一、从受力确定运动情况 分析物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体的加速度， 再由运动学公式确定物体的运动情况。 基本思路 梳理深化 已知物体 受力情况 求得 a 求得 v0、v、 t、x F = ma 一、从受力确定运动情况 解题的一般步骤： 确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动情况 分析，并画出物体的受力分析图。 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）。 根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度。 运用匀变速直线运动规律求解相关量。 一、从受力确定运动情况 巩固提升 例1．如图是一架航模遥控飞行器，其质量 m＝2 kg，动力系统提供恒定升力F＝28 N。 试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。 设飞行器飞行时所受的空气阻力恒为Ff＝4 N，g取10 m/s2。 （1）第一次试飞，飞行器飞行t1＝8 s时到达的高度H 等于多少？ （2）第二次试飞，飞行器飞行t2＝6 s时遥控器出现故障，飞行器 立即失去升力，求飞行器减速上升阶段的加速度的大小。 一、从受力确定运动情况 已知：m＝2 kg，F＝28 N，Ff＝4 N，g＝10 m/s2， 　　　t1＝8 s，v0＝0 F Ff G （1）对飞行器受力分析如图，以竖直向上为正方向建立一维坐标系； 由牛顿第二定律得飞行器的加速度： 飞行8 s时到达的高度： 一、从受力确定运动情况 Ff G 由牛顿第二定律得失去升力后飞行器的加速度 已知：m＝2 kg，F＝28 N，Ff＝4 N，g＝10 m/s2， 　　　t1＝8 s，v0＝0 （2）失去升力后，飞行器受力分析如图， 一、从受力确定运动情况 练习1．为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离， 已知某高速公路的最高限速v＝90 km/h。假设前方车辆突然停 止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所 经历的时间（即反应时间）为t＝0.50 s，刹车时汽车受到阻力的 大小F 为汽车重力的0.40倍， 该高速公路上汽车间的距离 s 至少应为多少？（取重力 加速度 g＝10 m/s2） 一、从受力确定运动情况 t＝0.50 s v＝90 km/h 匀速 匀减速 v末＝0 s = ? G FN Ff = 0.4mg 运动情况 受力分析 一、从受力确定运动情况 当汽车速度为最高限速 v＝90 km/h＝25 m/s 反应时间内行驶的距离 x1＝vt1＝ 25×0.5 m＝12.5 m 解：以汽车行驶方向为正方向建