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

4.5 牛顿运动定律的应用 习题课 第四章 力和运动的关系 如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。 从受力确定运动情况 1 物体受力分析 加速度 a 求得x、v0、v、t 速度公式：vt=vo+at 位移公式：x=vot+at² /2 导出公式： 2 mg FN F f 解：如图，物体受力分析如图 练1. 一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4 N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力为4.2N。 求物体4s末的速度和4s内的位移。 由牛顿第二定律可得： F - f= ma 4s末的速度 4s内的位移 从受力确定运动情况 1 FN mg F f θ 2.一个静止在水平地面上的物体，质量是2 kg，在6.4 N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。已知F与水平地面的夹角为370，物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。cos37=0.8，g=10 m/s2。 解：物体受力分析如图所示 4s末的速度 由牛顿第二定律，可得： Fcosθ-µFN=ma FN+Fsinθ=mg 4s内的位移 跟踪训练 4 跟踪训练 4 2、民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地上。若机舱口下沿距地面3.2m，气囊所构成的斜面长度为6.5m，一个质量60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N，人滑至气囊底端时速度有多大？ 转换成物理模型——斜面 解：人在气囊上下滑的加速度为 如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力。 运动情况反映受力情况 F合 （未知力？） 运动学 公式 运动情况 (v，x，t ) a 从运动确定受力 2 受力分析 6 例题1、以15m/s的速度在水平路面行驶的无轨电车，在关闭电动机后，经过10s停了下来，电车的质量是4.0×10³kg，求电车所受的阻力。 电车所受的阻力F=ma=-6.0×10³N，负号表示阻力方向与初速度方向相反 从运动确定受力 2 G FN Ff 解：物体受力分析如图所示 f mg FN 练2.滑雪者以v0=20 m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从刚上坡即开始计时，至2s末，滑雪者速度变为0。如雪橇与人的总质量为m=80 kg，求雪橇与山坡间的摩擦力为多少？ g=10 m/s2 对滑雪者受力分析，如图所示 从运动确定受力 2 解： 根据牛顿第二定律，可得 联立并代入数据，解得 应用牛顿运动定律解题的基本思路 力 G=mg F=μFN F=kx 其他力 F合 a 运动规律 v0 v x t 桥 运动 物理量 v = v0 + at x = v0t + at2 v 2－ v02 = 2ax 受力情况F1、F2… 运动情况v0、s… F合 a 力的合成与分解 牛顿第二定律 运动学公式 受力情况决定运动情况 运动情况反映受力情况 总结 3 例题、质量为m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图所示的力F，F＝10 N，θ＝37° (sin 37°＝0.6)，经t1＝10 s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止。 (g取10 m/s²)则： (1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态。 (2)物体运动过程中最大速度是多少？ (3)物体运动的总位移是多少？ 多过程运动 4 多过程运动 4 解： G FN Ff 竖直方向 水平方向 由匀变速运动规律得 当有拉力F作用时，物体做匀加速直线运动 解： G FN Ff G FN Ff 撤去拉力F 多过程运动 4 V V a 撤去F作用，物体做匀减速运动，减速到0 多过程运动 4 (1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态。 (2)物体运动过程中最大速度是多少？ (3)物体运动的总位移是多少？ 解： （1）当有拉力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F作用，物体做匀减速运动，减速到0 （2）最大速度为5m/s （3）总位移X1+X2=25+2.5=27.5m 多过程问题分析 要明确整个过程由几个子过程组成 合理分段 找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程 注意：不同过程中力发生变化，是否会引起a发生变化 练习、一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×10³kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求： (1)关闭发动机时汽车的