4.5牛顿运动定律的应用 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第五节 牛顿运动定律的应用 第四章 运动和力的关系 1 1.物理观念：能用牛顿运动定律解决两类主要问题：已知物体的受力情况确定物体的运动情况、已知物体的运动情况确定物体的受力情况 2.科学思维：掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，即首先对研究对象进行受力分析和运动情况分析，然后用牛顿运动定律把二者联系起来 3.科学探究：会用牛顿运动定律分析解决相关实际问题 4.科学态度与责任：初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，建立应用科学知识解决实际问题的意识 教学目标 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的停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？ 想一想 答：对列车司机来说列车的速度和需要停下来所用的位移是一定的。需要把列车在一定的距离内停下来，由 可知，需要降低加速度。 由 可知，需要减小合力。列车与铁轨之间的摩擦力不变，所以需要减小牵引力就达到目的了。 两类动力学问题 1.从受力确定运动情况 受力分析 求合力 求加速度 运动分析 解题步骤： 1.确定研究对象，进行受力分析 2.求合力 3.用牛顿第二定律求加速度 4.用运动学公式进行求解 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3.4m/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？ 解：由牛顿第二定律得 所以滑行得距离为 （2）若运动员仍以3.4m/s的速度江冰壶投出，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为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离？ 解：设位移为10m时的速度为，对前10m运动过程由牛顿第二定律得 得 ,对于10m之后的过程由牛顿第二定律得 这时运动的距离为 所以多滑行的距离为 两类动力学问题 2.从运动情况确定受力情况 运动分析 求加速度 求合力 受力分析 解题步骤： 1.确定研究对象，进行运动分析 2.用运动学公式求加速度 3.用牛顿第二定律求合力 4.进行受力分析，求所需的力 例题2：一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为300 ，在5s的时间内滑行的路程为60m，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10m/s2 . 分析：由于不知道动摩擦因数及空气阻力与速度的关系，不能直接求滑雪者受到的阻力，应根据匀变速直线运动的位移和时间的关系式求出滑雪者的加速度，然后对滑雪者进行受力分析。最后用牛顿第二定律求出滑雪者所受的阻力。 解：已知滑雪者的质量 由 得 滑雪者受力分析情况如图所示， 根据牛顿第二定律，得 滑雪者对雪面的压力为 牛顿运动定律的应用：分析思路 1.从受力确定运动情况 受力分析 求合力 求加速度 运动分析 2.从运动情况确定受力情况 运动分析 求加速度 求合力 受力分析 例题3：质量为20kg的物体静止在光滑水平面上，如果给这个物体施加两个大小都是50N且互成600 角的水平力，那么，3s末它的速度和3s内的位移各是多少？ 解：用平行四边形定则画出的合力如图所示， 由于两个分力大小相等，所以平行四边形的 两个对角线相互垂直，由三角函数得 得 由牛顿第二定律得 3s末速度为 ,3s内位移为 本题属于：从受力分析求运动情况 300 F F F合 例题4：汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直线道上以54km/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮胎被抱死后在路面上滑动，直至停下来。量得轮胎在公路上摩擦得痕迹长度为17.2m，则路面合轮胎之间得动摩擦因数是多少？ 本题属于：从运动分析求受力情况 汽车初速度为 末速度 ，首先用运动学公式求加速度，然后用牛顿第二定律求合力。 解：汽车初速度为 末速度 ，由 刹车过程中只受滑动摩擦力，所以由牛顿第二定律得 可知，路面的动摩擦因数为0.65 例题5：民航客机都由紧急出口，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，生成一条链接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面。若机舱口下沿距离地面3.2m，气囊所构成的斜面的长度为6.5m，一个质量60kg的人沿气囊滑下时所受阻力是240N，那么人滑至气囊地段时的速度是多少？ 本题属于：从受力分析求运动情况 L=6.5m h=3.2m θ 受力情况右图所示 解： 由牛顿第二定律得 所以到达地面时的速度为 L=6.5m h=3.2m θ $$