4.5 牛顿运动定律的应用（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（粤教版）

该高中物理课件聚焦牛顿运动定律的应用，涵盖动力学两类基本问题、多过程问题、连接体问题、临界问题及传送带、滑块-滑板模型，通过知识辨析和情境探究衔接前后知识，搭建从基础分析到复杂问题解决的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过整体法与隔离法表格对比、传送带典例分步解析、滑块-滑板临界条件归纳等，培养学生受力与运动分析能力。助力学生形成解决动力学问题的系统方法，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第五节　牛顿运动定律的应用 知识点1　动力学的两类基本问题 1.动力学的两类基本问题 　　动力学中的两类基本问题是:一、已知物体的受力情况,确定物体的运动情况;二、已知 物体的运动情况,确定物体的受力情况。牛顿第二定律揭示出物体运动和受力之间的关系, 解决问题的关键是先根据题目中的已知条件求加速度a,然后再求所要求的物理量。 知识 清单破 知识点 1 动力学的两类基本问题 第1讲　描述运动的基本概念 2.动力学两类基本问题的处理方法 　　不管哪一类问题,都要进行受力分析和运动情况分析,求解加速度。知道物体的受力情 况后,常用力的合成与分解的方法求合力。要注意,合成时合力的方向必须是加速度的方向; 分解时通常以加速度a的方向为x轴的正方向,把力分解到坐标轴上,分别求合力,即Fx=ma,Fy=0。 3.解决动力学两类基本问题应把握的关键 (1)两类分析→物体的受力分析和运动过程分析。 (2)一个桥梁→物体的加速度是联系运动与力的桥梁。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　多过程问题 1.将“多过程”分解为多个“子过程”,各“子过程”由“衔接点”连接。 2.对各“子过程”中的研究对象进行受力分析和运动过程分析,必要时画出受力图与运动草 图。 3.根据“子过程”和“衔接点”的模型特点选择合适的规律列方程。 4.分析“衔接点”速度、加速度等的关联,确定各段的时间关联、几何关联,并列出相关的辅 助方程。 5.联立方程,分析求解,对结果进行必要的讨论或验证。 知识点 2 多过程问题 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.滑雪运动员从山坡上滑下时,其运动状态与受力情况无关。 (　    ) 2.物体运动状态的变化情况是由它的受力情况决定的。 (　    ) 3.不知道物体的质量,根据其运动情况也能确定其受力情况。 (　    ) ✕ √ 根据物体的运动情况可以求出加速度,如果不知道物体的质量,就不能求出物体所受的合力,就不能确定其受力情况。 提示 ✕ 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难1　连接体问题 讲解分析 1.连接体及其特点 　　两个或两个以上相互关联(叠放,并排或由绳子、细杆、弹簧连接)的物体构成的系统称 为连接体。连接体一般具有相同(或大小相等)的速度或加速度。 疑难1 连接体问题 第1讲　描述运动的基本概念 整体法 隔离法   将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔 开来分析的方法   研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度,不涉及求内力的情况,用整体法比较简单 研究系统内物体之间的相互 作用力   受力分析时不需要考虑系统内物体间的相互作用 一般隔离受力较少的物体 2.处理连接体问题的常用方法 (1)整体法与隔离法 第1讲　描述运动的基本概念 (2)在较为复杂的连接体问题中常常需要将整体法与隔离法有机地结合起来,交替运用。多 数情况下,求内力时,先整体后隔离;求外力时,先隔离后整体。 3.常见的弹力引起的连接体问题 　　弹力(绳子的拉力或弹簧的弹力等)作用下的连接体之间的力的分配规律如下:(各物体与 接触面间的动摩擦因数相同) (1)相互挤压在一起的连接体   　    A、B之间的弹力FN= F 第1讲　描述运动的基本概念 (2)用细线连接沿水平方向运动的连接体   　　细线的张力FT= F (3)用轻质弹簧连接的连接体   　　弹簧弹力F弹= F 第1讲　描述运动的基本概念 　 (4)用细线连接沿竖直方向运动的连接体   　　细线的张力FT= F 导师点睛 这四种模型求解内力,结果相同,且内力与物体所处的接触面是否光滑无关,与mB和连接体的 总质量的比值有关。 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.出现临界问题的标志 (1)若题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,一般表明存在临界点。 (2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,一般表明题述的过程存在 起止点,而这些起止点往往对应临界点。 (3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,一般表明题述的过程存在极值 点,这个极值点往往是临界点。 疑难2 动力学中的临界问题 第1讲　描述运动的基本概念 2.三种临界条件的动力学特征 种类 动力学特征 接触与分离 (1)分离瞬间两物体的速度和加速度仍相同,分离之后速度和加速度不相同 (2)分离瞬间两物体还接触,但接触面间弹力FN=0 断裂与松弛 (1)绳子断与不断的临界条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力 (2)绳子松弛的临界条件是绳子张力FT=0 静止与滑动 两物体间接触面粗糙,且相互挤压、相对静止且存在相对运动趋势时,存在静摩擦力;发生相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值 第1讲　描述运动的基本概念 疑难3　动力学的两个经典相对运动模型 情境探究 　　如图甲所示为应用于机场和火车站的安全检查仪,用于对旅客的行李进行安全检查。其 传送装置可简化为如图乙所示模型,绷紧的传送带始终保持恒定的速率向左运行。旅客把行 李(可视为质点)无初速度地放在传送带的右端,行李最终被传送至左端。 疑难3 动力学的两个经典相对运动模型 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 　　行李刚放到传送带上时受到几个力的作用?摩擦力的方向向左还是向右? 问题2 　　行李在传送带上做怎样的运动? 问题3 　　传送带问题的一般分析思路是怎样的?   行李受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用,摩擦力的方向向左。 提示   行李在传送带上可能一直做匀加速直线运动,也可能先做匀加速直线运动,后做匀速 直线运动。 提示 (1)初始时刻,根据v物、v带的关系,确定物体的受力情况,进而确定物体的运动情况。 (2)确定临界状态v物=v带时物体的受力情况,判断之后的运动形式。 (3)运用相应规律,进行相关计算。 提示 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.“传送带”模型 (1)基本特点 ①传送带上物体的位移是以地面为参考系的,与传送带是否转动无关; ②物体的位移、相对路程和痕迹长度是三个不同的物理量。 (2)临界状态 物体与传送带速度相同(v物=v带)是临界状态,此时会出现: ①摩擦力发生突变:可能是摩擦力突然消失,也可能是滑动摩擦力突变为静摩擦力等。 ②物体的加速度发生改变。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)解答思路 传送带问题的实质是相对运动问题,这样的相对运动将直接影响摩擦力的方向。因此,搞清 楚物体与传送带间的相对运动方向是解决该类问题的关键。 ①水平传送带问题 a.根据物体的受力和传送带的速度v带计算物体加速的时间t加和位移s。 b.再由位移s和传送带长度的关系判断物体的运动情况。 ②倾斜传送带问题 第1讲　描述运动的基本概念 典例1 如图所示,传送带与水平地面间的夹角θ=37°,传送带顶端A到底端B的长度L=23.2 m,传 送带始终以v0=8 m/s的速度逆时针转动【1】。在传送带顶端A轻放【2】一质量m=0.5 kg的煤块, 已知煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5【3】,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2, 求:煤块从传送带顶端A运动到底端B所需的时间t。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】传送带速度不变。 【2】煤块刚放到传送带上时初速度为零。 【3】动摩擦因数μ=0.5<tan 37°=0.75,即重力沿传送带向下的分力大于滑动摩擦力。 思路点拨    以煤块为研究对象,对煤块进行受力分析,煤块运动过程分为两段。第一段,煤块 刚放到传送带上时摩擦力沿传送带向下【4】,煤块做匀加速运动,根据牛顿第二定律和运动学 公式【5】求出达到共速所需要的时间等物理量;第二段,煤块和传送带共速后摩擦力反向,根据 运动学公式和牛顿第二定律求出共速后煤块到达底端B所需要的时间,煤块从传送带顶端A 运动到底端B所需的时间t为两段时间之和。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    煤块刚放到传送带上时,受到的摩擦力沿传送带向下,设煤块的加速度大小为a1,从开 始加速到速度与传送带速度相等需要的时间为t1,对应的位移大小为s1,则有 a1=g(sin θ+μ cos θ) t1=  s1= a1  解得a1=10 m/s2,t1=0.8 s,s1=3.2 m(由【2】、【4】、【5】得到) 煤块速度达到v0后,受到向上的摩擦力,此时重力沿传送带向下的分力大于摩擦力,煤块继续 加速下滑,设之后煤块的加速度大小为a2,还需时间t2到达传送带底端B,则有 a2=g(sin θ-μ cos θ) L-s1=v0t2+ a2  第1讲　描述运动的基本概念 解得a2=2 m/s2,t2=2 s(t2=-10 s不符合实际,舍去)(由【3】、【5】得到) 煤块从传送带顶端A运动到底端B所需的时间t=t1+t2=2.8 s。 答案    2.8 s 第1讲　描述运动的基本概念 2.“滑块-滑板”模型 (1)滑块与滑板是否发生相对滑动的判断 ①运动学角度:若滑块与滑板的速度或加速度不等,则会相对滑动。 ②摩擦力角度:通常采用整体法、隔离法和假设法等,解题思路如下: 第1讲　描述运动的基本概念 (2)滑块滑离滑板的临界条件:滑块恰好滑到滑板的边缘时,两者达到共同速度。   滑板B带动滑块A,A恰好不从B上掉下的临 界条件是A滑到B左端时二者速度恰好相等, 位移关系为xB=xA+L   滑块A带动滑板B,A恰好不从B上掉下的临 界条件是A滑到B右端时二者速度恰好相等, 位移关系为xB+L=xA 第1讲　描述运动的基本概念 (3)分析“滑块-滑板”模型时要抓住一个转折和两个关联 第1讲　描述运动的基本概念 典例2 如图所示,薄板A长L=16 m,质量M=5 kg,放在水平桌面上,A右端与桌边相齐。在A上距 A右端s=12 m处放一物体B(可看成质点),其质量m=2 kg。已知A、B间的动摩擦因数μ1=0.1,A 与桌面间、B与桌面间的动摩擦因数均为μ2=0.2,原来系统静止【1】。现在A的右端施加一水 平恒力F持续作用在A上直到将A从B下抽出才撤去【2】,且使B最后停于桌面的右边缘【3】。(g 取10 m/s2)求: (1)B运动的时间; (2)恒力F的大小。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】两物体初速度为零; 【2】B到达桌面边缘之前从A上掉下; 【3】B到达桌面边缘时速度为零。 思路点拨    以B为研究对象,它的运动过程分为两段。第一段,B在A上做匀加速运动,根据牛 顿第二定律【4】和运动学公式【5】求出B从A上掉下去时的速度、B在A上运动的时间等物理量; 第二段,B在桌面上做匀减速运动,根据运动学公式求出B做匀减速运动的时间。以A为研究 对象,根据运动学公式和牛顿第二定律求出拉力大小。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)根据牛顿第二定律得,B在A上滑动的加速度大小为 a1= =μ1g(由【4】得到) B在桌面上滑动的加速度大小为 a2= =μ2g 设B刚离开A时的速度为v,由题可知 s= + (由【1】、【2】、【3】、【5】得到) B在A上滑动的时间为t1= (由【1】、【5】得到) B在桌面上滑动的时间为t2=  代入数据得B运动的时间t=t1+t2=6 s。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)设B在A上滑动过程中A的加速度大小为a,则有L-s= a - a1 (由【1】、【5】得到) 对A有F-μ1mg -μ2 g=Ma(由【4】得到) 联立解得F=23.5 N。 答案    (1)6 s    (2)23.5 N 第1讲　描述运动的基本概念 $