4.5 牛顿运动定律的应用 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

5　牛顿运动定律的应用 1 学科素养与目标要求 1.明确动力学的两类基本问题. 2.理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁. 3.熟练掌握应用牛顿运动定律解动力学问题的思路和方法. 科学思维： 2 课前复习: 1、牛顿第二定律表达式： F合=ma 求合力的常见方法： 合成法、正交分解法 2、匀变速直线运动基本公式： 速度公式 ：v = vo+at 位移公式：x= vot +at2 /2 位移速度关系式：vt 2－ vo 2 =2ax 玩滑梯是小孩非常喜欢的活动,如果滑梯的倾角为θ,一个小孩从静止开始下滑,小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ,滑梯长度为L,怎样求小孩滑到底端的速度大小和需要的时间? 首先分析小孩的受力,利用牛顿第二定律求出其下滑的加速度,然后根据公式v2=2ax和x= at2即可求得小孩滑到底端的速度大小和需要的时间。 情境探究 一、从受力确定运动情况 1.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力分析图。 (2)根据力的合成与分解,求合力(包括大小和方向)。 (3)根据牛顿第二定律列方程,求加速度。 (4)结合物体运动的初始条件,选择运动学公式,求运动学量——任意时刻的位移和速度,以及运动时间等。 2.流程 例1 如图所示,固定在地面上的斜面足够长,其倾角为30°,一质量为1 kg的物块放在斜面底端,在平行于斜面向上F=10 N的力的作用下沿斜面向上运动,物块与斜面之间的动摩擦因数为 ,g取10 m/s2,则2 s后物块的速度为(　B　) A.1 m/s B.5 m/s C.8 m/s D.10 m/s 小结：规律方法 应用牛顿第二定律解题时求合力的方法 (1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,合力的方向就是加速度的方向,解题时要求准确作出力的平行四边形,然后运用几何知识求合力 F合。反之,若知道加速度方向就知道合力方向。 (2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,通常用正交分解法解答,一般把力正交分解为沿加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量。即沿加速度方向Fx=ma,垂直于加速度方向Fy=0。 情境探究 一运动员滑雪时的照片如图所示,如果:(1)知道在下滑过程中的运动时间。(2)知道在下滑过程中的运动位移。 试结合上述情况讨论:由物体的运动情况确定其受力情况的思路是怎样的? 要点提示 先根据运动学公式,比如v=v0+at,x=v0t+ at2,v2- =2ax等,求得物体运动的加速度,再由牛顿第二定律求物体的受力。 二、从运动情况确定受力 1.从运动情况确定受力的基本思路 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外力；再分析物体的受力，求出物体受到的作用力.流程图如下： 2.从运动情况确定受力的解题步骤 (1)确定研究对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图. (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，求出物体所受的合力. (4)选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力. 9 1.解题步骤 (1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,画出力的示意图; (2)选取合适的运动学公式,求加速度a; (3)根据牛顿第二定律列方程,求合力; (4)根据力的合成与分解的方法,由合力求所需的力。 2.流程 例2　一质量为m＝2 kg的滑块在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上在无外力F的情况下以加速度a＝2.5 m/s2匀加速下滑.如图4所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑块，使滑块由静止开始在0～2 s内沿斜面运动的位移x＝4 m.求：(g取10 m/s2) 滑块和斜面之间的动摩擦因数μ； 11 小结：规律方法 由运动情况确定受力应注意的两点问题 (1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向和加速度的方向混淆。 (2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。 三、多过程问题分析 三 1.当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程. 联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系、时间关系等. 2.注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度. 13 情境探究 游乐园内有一种大型游戏机叫“跳楼机”。参加游戏的游客质量为m,从离地面h高处由静止释放。忽略座椅与轨道间的摩擦力,让人与座椅沿轨道下落t时间后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,下落到地面时速度刚好减小到零。如果把上述复杂的运动过程分为两个简单的过程,你认为这两个过程分别属于已知运动还是已知力的过程?你能提出哪些用牛顿定律和运动学公式可解决的问题?(重力加速度为g) 例3如图甲所示,一水平传送带沿顺时针方向以恒定速率转动,在传送带左端A处轻放一可视为质点的小物块,小物块从A端向B端运动的速度随时间变化的关系图像如图乙所示,t=6 s时恰好到B点,重力加速度g取10 m/s2,由以上信息可求得(　ABD　) A.传送带的速度大小 B.传送带A、B间的长度 C.小物块的质量 D.小物块与传送带间的动摩擦因数 小结:规律方法 多过程问题的分析方法 (1)明确整个过程由几个子过程组成,分析每个过程的受力情况和运动情况,根据每个过程的受力特点和运动特点确定解题方法(正交分解法或合成法)及选取合适的运动学公式。 (2)找到相邻过程的联系点:前一过程的末速度是后一过程的初速度,另外还有位移关系等。 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 动力学的两类基本问题 课堂小结 欢迎来到学科王物理频道http://wuli.xuekewang.com 17 解题步骤： (1)确定研究对象； (2)分析受力情况和运动情况，画示意图(受力图和运动草图)； (3)用牛顿第二定律或运动学公式求加速度； (4)用运动学公式或牛顿第二定律求所求量。 欢迎来到学科王物理频道http://wuli.xuekewang.com 18 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2ｍ高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0ｍ高处。已知运动员与网接触的时间为1.2ｓ，若把在与网接触这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小（g取10m/s2）。 F = 1.5×103N 练习1： 19 受力情况→合力F求a求x、v0、v、t。 运动情况a受力情况。 答案　　 $