4.5牛顿运动定律的应用-2023-2024学年高一物理备课高效互动课件（人教2019必修第一册）

高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律 4.5 牛顿运动定律的应用 思考： 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。这是如何做到的呢？ 高中物理必修一 第四章 牛顿运动定律 一 从受力确定运动情况 1、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。 2、处理这类问题的基本思路是：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)。 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 一 从受力确定运动情况 3、解题步骤 (1)确定研究对象，进行受力分析，并画出物体的受力图。 (2)根据力的合成与分解，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，求出物体运动的加速度。 (4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需求的运动学参量——任意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等。 一 从受力确定运动情况 例1、某质量为1 100 kg的汽车在平直路面上进行测试，现测得汽车前进中所受阻力恒为车重的0.04倍，当汽车用2 000 N的牵引力起步加速时，需要多长时间速度能达到100 km/h？如汽车以100 km/h匀速前进时，关闭汽车发动机，则汽车的滑行距离是多少(g取10 m/s2)? 一 从受力确定运动情况 解：如图所示建立平面直角坐标系，在图上作出汽车受力示意图，以初始时汽车运动的方向为x轴的正方向，建立方程 汽车起步加速阶段FN－G＝0① 由牛顿第二定律F－f＝ma1② f＝0.04×1 100×10 N＝440 N③ 将③式代入②式得 由运动学公式v－v0＝at⑤ 一 从受力确定运动情况 汽车关闭发动机后，由牛顿第二定律 －f＝ma2⑥ 二 从运动情况确定受力 1、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）。 2、处理这类问题的基本思路是：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)。 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 二 从运动情况确定受力 3、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过程分析，并画出受力图和运动草图。 (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，求物体所受的合外力。 (4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需要求的力。 二 从运动情况确定受力 例2 、第24届冬奥会于2022年2月4日在北京和张家口举行。如图甲所示为一位滑雪爱好者，人与装置的总质量为50 kg，在倾角为37°的雪坡上，以2 m/s的初速度沿斜坡匀加速直线滑下。他运动的v－t图像如图乙所示。g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)滑雪者受到雪面的支持力大小； (2)滑雪者受到的阻力大小。 二 从运动情况确定受力 解析　(1)滑雪者在斜坡上受力如图所示，建立如图所示的直角坐标系， FN＝mgcos 37°＝400 N。 (2)由v－t 图像可得滑雪者的加速度大小 根据牛顿第二定律得mgsin 37°－Ff＝ma 解得Ff＝mgsin 37°－ma＝100 N。 三　多运动过程问题 1、基本思路 (1)把整个过程拆分为几个子过程，对每个子过程进行受力分析和运动特点分析。 (2)应用运动学公式或者牛顿第二定律求出不同运动过程的加速度。 (3)应用运动学公式求未知物理量或应用牛顿第二定律求未知力。 2、解题关键：求解运动转折点的速度。 该点速度是上一过程的末速度，也是下一过程的初速度，它起到承上启下的作用，对解决问题起重要作用。 三　多运动过程问题 例3、如图所示，一足够长的斜面倾角θ为37°，斜面BC与水平面AB平滑连接，质量m＝2 kg的物体静止于水平面上的M点，M点与B点之间的距离L＝9 m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，现物体受到一水平向右的恒力F＝14 N作用，运动至B点时撤去该力(sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2)，则： (1)物体在恒力F作用下运动时的加速度是多大？ (2)物体到达B点时的速度是多大？ (3)物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少？