4.6 牛顿运动定律的应用 课件-2025-2026学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

该高中物理课件聚焦牛顿运动定律的应用，涵盖动力学方法测质量及从受力确定运动、从运动确定受力两类基本问题。通过“温故知新”环节复习牛顿第二定律与运动学公式，搭建力与运动的连接桥梁，形成学习支架。 其亮点在于结合太空测宇航员质量、冬奥会滑雪赛道等真实情境，渗透科学态度与责任；通过问题链引导科学推理，助力学生构建动力学问题模型，强化科学思维。结构化小结梳理研究对象、受力与运动分析等要点，帮助学生深化物理观念，教师使用可提升教学实效。

“4.6 牛顿运动定律的应用” 开始 菜单 环节一：温故知新 牛顿第二定律F合＝ma，确定了运动和力的关系。 F合＝ma 桥梁 v＝v0＋at x＝v0t＋at2 ＝2ax 重力 弹力 摩擦力 环节二：动力学方法测质量 物体的质量可用天平测量 如果没有天平或者天平不能使用时，我们还有没有其它的方法来测量物体的质量呢？ 环节二：动力学方法测质量 一个物体受到竖直向上的拉力，由静止开始向上运动。已知向上的拉力F为640N，物体在最初的2s内的位移为6m，问物体的质量是多少？ 问1：已知量有哪些？要求的是什么？ 问2：由已知的初速度为0、时间t=2s、位移y=6m，可求出什么？ 问3：a与F有联系吗？ 环节二：动力学方法测质量 教材P129 根据牛顿第二定律来测量质量，给航天员施加一个力F，测量一段时间内航天员的速度变化量，根据运动学规律求出其加速度a，由公式 F＝ma 即可求出质量。 (2024·凉山州高一期末)在太空，物体完全失重，无法用天平测量质量，航天员用动力学的方法测质量。如图为我国航天员在“天宫一号”空间实验室测量自己的质量：航天员可以把自己固定在支架的一端，另一位航天员把支架拉开到与初始位置(舱壁)相距s的位置；松手后，支架能够产生一个恒定拉力F，拉着航天员从静止返回到初始位置(舱壁)，不计其他外力，仪器记录下这段时间为t。由此可测出航天员的质量为 A. B. C. D. 例1 √ 环节二：动力学方法测质量 动力学方法测质量的基本思路 由运动学公式及物体的运动情况确定物体的加速度，再分析物体的受力情况，由牛顿第二定律F=ma求出物体的质量。 环节三：从受力确定运动情况 1.基本思路 分析物体的受力情况，求出物体所受的合力，由牛顿第二定律求出物体的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。 2.流程图 已知物体受力情况 求 得 a 求得x、v0、 v、t等 　如图所示，小孩与冰车的总质量为30 kg，静止在冰面上。大人用与水平方向夹角为θ＝37°、F＝60 N的恒定拉力，使其沿水平冰面由静止开始移动。已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ＝0.05，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)小孩与冰车的加速度大小； 例2 答案　1.16 m/s2 (2)冰车运动3 s时的速度大小； 答案　3.48 m/s (3)冰车运动5 s时的位移大小。 答案　14.5 m 1.明确研究对象 2.受力情况分析 3.运动过程分析 　2022年2月第24届冬季奥林匹克运动会在北京和张家口举行。如图，为一滑雪赛道的简化示意图。AB为一条倾角θ＝37°的长直滑道，AB长度L＝60 m。BC为水平滑道，在B处与AB滑道平滑连接。滑板与滑雪赛道之间的动摩擦因数均为μ＝0.25。现有滑雪运动员(可视为质点)，从A点以2 m/s的初速度沿长直滑道AB匀加速下滑，运动员通过B点后速度大小不变，方向变为水平向右，过B点后运动员在水平滑道BC上做匀减速直线运动，最终停止在C处，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)运动员到达B点时瞬时速度的大小； 例3 答案　22 m/s (2)水平滑道BC的长度。 答案　96.8 m 环节三：从运动情况确定受力 1.基本思路 分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合力或某一个力。 2.流程图 环节三：从运动情况确定受力 教材P131 　(2024·内江市高一期末)如图所示的机车，质量为100 t，设它从停车场出发以恒定加速度经225 m后速度达到15 m/s，此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶了125 m才停在站上，设机车所受的阻力保持不变，求： (1)机车在匀加速阶段和匀减速阶段的加速度大小； 例4 答案　0.5 m/s2　0.9 m/s2 (2)机车关闭发动机前所受的牵引力大小。 答案　1.4×105 N 　民航客机都有紧急出口，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(如图甲所示)。斜面的倾角θ＝30°(如图乙所示)，人员可沿斜面匀加速滑行到地上。如果气囊所构成的斜面长度为8 m，一个质量为50 kg的乘客从静止开始沿气囊滑到地面所用时间为2 s，求乘客与气囊之间的动摩擦因数(g＝10 m/s2)。 例5 答案　 环节四：动力学两类基本问题的解题思路 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 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 环节五：课堂小结 记下来！！！记到教材P128 课时对点练 考点一　动力学方法测质量 1.(2024·自贡市高一期末)一艘在太空飞行的宇宙飞船，开动推进器后受到的推力是800 N，开动5 s的时间，速度的改变为2 m/s，则宇宙飞船的质量为 A.1 000 kg B.2 000 kg C.3 000 kg D.4 000 kg 基础对点练 √ 2.用与斜面平行的力F拉着物体在倾角为θ的光滑固定斜面上运动，如改变拉力F的大小，物体的加速度随外力F变化的图像如图所示，已知外力F沿斜面向上，重力加速度g取10 m/s2，请根据图像中所提供的信息计算出斜面的倾角和物体的质量分别是 A.30°和2 kg B.60°和3 kg C.30°和3 kg D.60°和2 kg √ 考点二　从受力确定运动情况 3.(2024·攀枝花市高一期末)用30 N的水平外力F拉一静止在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，外力作用3 s后撤去，则第5 s末物体的速度和加速度大小分别是 A.4.5 m/s，1.5 m/s2 B.7.5 m/s，1.5 m/s2 C.4.5 m/s，0 D.7.5 m/s，0 √ 4.滑雪是冬奥会的比赛项目之一，如图所示，若滑板和运动员以16 m/s的初速度无动力地冲上倾角为θ＝37°足够长的滑雪轨道，已知滑板的质量为m＝2 kg，运动员质量为M＝73 kg，滑板与斜坡间动摩擦因数μ＝0.25，不计空气阻力。重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则运动员沿斜坡上滑的最大距离为 A.4 m B.6 m C.8 m D.16 m √ 考点三　从运动情况确定受力 5.航母阻拦索是航母阻拦装置的重要组成部分，实现了舰载机在有限长度的航母甲板上的安全着舰，一舰载机的质量为2×104 kg，以速度216 km/h着舰的同时其尾钩钩住阻拦索，此后舰载机视为做匀减速直线运动，运动90 m时速度为零，如图所示，某时刻两条阻拦索之间的夹角为74°，不计着舰过程中的其他阻力，cos 37°＝0.8，此时阻拦索 上的弹力为 A.2.5×105 N B.5×105 N C.6.5×106 N D.1.3×107 N √ 6.(多选)如图所示，质量m＝2 kg的滑块以v0为20 m/s的初速度沿倾角θ＝37°的足够长的斜面向上滑动，经t＝2 s滑行到最高点。g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。下列说法正确的是 A.滑块运动的加速度大小为10 m/s2 B.滑块运动的加速度大小为5 m/s2 C.滑块与斜面间的动摩擦因数为0.5 D.滑块与斜面间的动摩擦因数为0.2 √ √ 7.(2023·自贡市高一期末)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12 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＝2×103 kg，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速度大小； 答案　6 m/s (2)汽车运动过程中所受到的阻力大小； 答案　6×103 N (3)汽车牵引力的大小。 答案　9×103 N 10.(2024·成都市高一期末)如图所示，总质量为200 kg的热气球，从地面由静止开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，当热气球上升到225 m时，开始以5 m/s的速度向上匀速运动。假设在运动过程中热气球总质量不变，所受浮力保持不变，所受空气阻力随速度增大而增大，重力加速度g取10 m/s2。关于热气球在运动中的受力情况，以下说法正确的是 A.运动过程中所受浮力大小为2 100 N B.加速上升过程中所受空气阻力大小不变 C.加速上升过程一共需要用时30 s D.匀速上升时所受空气阻力大小为200 N √ 11.如图甲所示，一质量m＝0.4 kg的小物块，以v0为2 m/s的初速度，在与斜面平行的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速直线运动，经t＝2 s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10 m。已知斜面倾角θ＝30°， 物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝。重力加速度g取10 m/s2。求： (1)物块到达B点时速度和加速度的大小； 答案　8 m/s　3 m/s2 (2)拉力F的大小； 答案　5.2 N (3)若拉力F与斜面的夹角为α，如图乙所示，试写出拉力F的表达式(用题目所给物理量的字母表示)。 答案　F＝ $