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

该高中物理课件聚焦牛顿运动定律的应用，涵盖从受力确定运动、从运动确定受力两类问题及传送带、板块等模型。以列车进站停靠车门实例导入，衔接牛顿定律，搭建理论到应用的学习支架。 其亮点是通过流程图梳理解题思路，表格分类传送带等模型运动情况，连接体问题强调整体与隔离法。结合科学思维的模型建构、科学推理，检测题覆盖多模型，助学生掌握方法，教师教学更高效。

第5节 牛顿运动定律的应用 第四章 运动和力的关系 1 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地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？ 新知导入 2 1.理解牛顿运动定律，能运用牛顿运动定律解答一般的动力学问题。 2.理解运用牛顿运动定律解题的基本方法，即首先对研究对象进行受力和运动情况的分析，然后用牛顿运动定律把二者联系起来。 3.在分析解题过程中学习体会可以采取一些具体有效的方法，比如建立恰当的坐标系进行解题等。 学习目标 3 知识点一：从受力确定运动情况 1.牛顿运动定律 公式：F=ma 第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 第二定律：物体加速度的大小跟所受到的作用力成正比，跟它的质量成反比； 加速度方向跟作用力方向相同。 第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。 新知探究 4 速度公式 ：v = v0+at 位移公式：x= v0t + 导出公式：v2－v02 =2ax 运动学五大物理量：v0、v、a、t、x 2.运动学规律 新知探究 牛顿第二定律F合＝ma，确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。 F合＝ma 桥梁 v＝v0＋at x＝v0t＋at2 ＝2ax 重力 弹力 摩擦力 新知探究 基本思路：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。 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 3.已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。 新知探究 知识点二：从运动情况确定受力 加速度 a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 运动学 公 式 物体运 动情况 已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。 基本思路：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。 新知探究 知识点三：多过程问题 1.当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要将复杂的过程拆分为几个子过程。 2.分析每一个子过程的受力情况，由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一个过程都要重新分析，分别求加速度，用相应规律解决。 3.特别注意两个子过程交接的位置，该交接点速度是上一过程的末速度，也是下一过程的初速度，它起到承上启下的作用，对解决问题起重要作用。 新知探究 知识点四：传送带模型 1.水平传送带常见类型及物体运动情况分析 图示 物体运动情况 (1)可能一直加速。 (2)可能先加速后匀速 (1)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速后匀速。 (2)v0=v时,一直匀速。 (3)v0<v时,可能一直加速,也可能先加速后匀速 新知探究 图示 物体运动情况 (1)传送带较短时,物体一直减速到达左端。 (2)传送带较长时: ①当v0>v时物体先向左减速运动,减速到零后再向右加速运动回到右端,回到右端时速度大小为v; ②当v≥v0时,物体回到右端时速度为v0 新知探究 2.分析传送带水平运动时应注意的问题 (1)摩擦力的突变和物体运动状态的变化。摩擦力的突变,常常导致物体的受力情况和运动性质突变。 (2)静摩擦力达到最大值是物体和传送带恰好保持相对静止的临界状态。 (3)物体与传送带的速度达到相同时,滑动摩擦力要发生突变。 新知探究 3.倾斜传送带两种常见类型及物体运动情况 图示 物体运动情况 (1)可能一直加速。 (2)可能先加速后匀速 (1)可能一直加速。 (2)若μ≥tan θ,可能先加速后匀速。 (3)若μ<tan θ,可能先以a1加速,再以a2加速 新知探究 4.倾斜传送带向下传送物体,当物体加速运动到与传送带速度相等时： (1)若μ≥tan θ,物体随传送带一起匀速运动。 (2)若μ<tan θ,物体不能与传送带保持相对静止,物体将以较小的加速度a=gsin θ-μgcos θ继续做加速运动。 新知探究 知识点五：板块模型 解决板块问题的基本思路 1.明确滑块和木板之间的相对运动情况，确定摩擦力的性质，分别画出两物体所受摩擦力的方向。 2.分别隔离滑块和木板求各自的加速度。要注意当滑块与木板的速度相同时，摩擦力发生突变的情况。 3.明确位移关系：滑块与木板叠放在一起运动时，应仔细分析滑块与木板的运动过程，明确滑块与木板对地的位移和滑块与木板之间的相对位移之间的关系。一般情况下，若同向运动，则x1-x2=L；若反向运动，则x1+x2=L。 新知探究 知识点六：等时圆问题 1.“等时圆”模型 所谓“等时圆”就是物体沿着位于同一竖直圆上的所有光滑细杆由静止下滑,到达圆周的最低点(或从最高点到达同一圆周上各点)的时间相等,都等于物体沿直径做自由落体运动所用的时间。 2.基本规律 (1)物体从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等,如图甲所示。 (2)物体从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等,如图乙所示。 (3)两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点,物体沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等,如图丙所示。 新知探究 知识点七：连接体问题 1.常见连接体模型 两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同运动状态的整体叫连接体。常见模型如图所示。 2.外力和内力 如果以物体(包括物体间的绳、弹簧等)组成的系统为研究对象,则系统之外的作用力为该系统受到的外力,而系统内各物体间的相互作用力为该系统的内力。 新知探究 3.连接体问题的处理方法 (1)整体法:把整个连接体系统作为一个研究对象,分析系统受到的外力,不必考虑系统的内力,然后运用牛顿第二定律列方程求解。 (2)隔离法:把系统中的一部分隔离出来作为研究对象,进行受力分析,此时系统的内力就有可能成为该研究对象所受的外力,在分析时应加以注意。 新知探究 (3)整体法与隔离法的选择 ①整体法的研究对象少、受力少、方程少,所以连接体问题优先采用整体法。 ②涉及物体间相互作用的内力时,必须采用隔离法。 ③若连接体内各物体具有相同的加速度且需要求解物体间的相互作用力,就可以先用整体法求出加速度,再用隔离法分析其中一个物体的受力,即“先整体求加速度,后隔离求内力”。 ④若已知某个物体的受力情况,可先隔离该物体求出加速度,再以整体为研究对象求解外力。 新知探究 4.“串接式”连接体中弹力的“分配协议” 如图所示,对于一起做加速运动的物体系统,m1和m2间的弹力F12或中间绳的拉力FT的大小遵守以下力的“分配协议”: (1)若外力F作用于m1上,则F12=FT=。 (2)若外力F作用于m2上,则F12=FT=。 注意:①此“协议”与有无摩擦无关(若有摩擦,两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同); ②此“协议”与两物体间有无连接物、何种连接物(轻绳、轻杆、轻弹簧)无关; ③物体系统处于水平面、斜面或竖直方向上一起加速运动时此“协议”都成立。 5.跨过光滑轻质定滑轮的物体速度、加速度大小相等,但方向不同,一般采用隔离法,即对每个物体分别进行受力分析,根据牛顿第二定律列方程,然后联立求解。 新知探究 知识点八：临界问题 临界状态 临界条件 两物体接触或脱离 弹力FN=0 两物体由相对静止开始相对滑动 静摩擦力达到最大值 绳子断裂 张力等于绳子所能承受的最大张力 绳子松弛 张力FT=0 加速度最大或最小 当所受合力最大时,具有最大加速度;合力最小时,具有最小加速度 速度最大或最小 加速度为零 新知探究 牛顿运动定律的应用 两类问题 板块模型 加速度、速度、位移三个关系 两个分析 一个关键 受力分析和过程分析 加速度 传送带模型 关键点：v物与v带的关系；传送带的长度 过多程问题 将复杂的过程拆分为几个子过程 等时圆问题 “等时圆”模型 基本规律 连接体问题 利用整体法和隔离法交替处理 临界问题 课堂小结 1.假设汽车紧急制动后，受到的阻力与汽车所受重力的大小差不多。当汽车以20 m/s的速度行驶时，突然制动，它还能继续滑行的距离约( ) A.40 m　　　　　　 B.20 m C.10 m D.5 m B 当堂检测 2.如图A、B、C 三个小球质量均为m，A、B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起，B、C之间用轻弹簧连接，整个系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态.现将A上面的细线剪断，则在剪断细线的瞬间，A、B、C 三个小球的加速度分别是（ ）(已知重力加速度为g) A.1.5g,1.5g,0 B.g,2g,0 C.g,g,g D.g,g,0 A 当堂检测 3.(多选)如图所示,MA、MB、NA是竖直面内三根固定的光滑细杆,M、N、A、B、C位于同一圆周上,C、A两点分别为圆周的最高点和最低点,O点为圆心。每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),3个滑环分别从M点和N点无初速度释放,t1、t2依次表示滑环从M点到达B点和A点所用的时间,t3表示滑环从N点到达A点所用的时间,则(　　) A.t1=t2 B.t1>t2 C.t2=t3 D.t2<t3 BC 当堂检测 4.如图所示,水平桌面上的小物块a通过轻绳跨过光滑定滑轮连接小物块b,物块a与物块b的质量之比为2∶1。将物块a从P点由静止释放,1 s后到达桌面上距离P点1 m的Q点(b未落地),不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,则物块a与桌面间的动摩擦因数μ为(　　) A.0.1 B.0.2 C.0.4 D.0.5 B 当堂检测 5.如图所示,质量为M的长木板位于光滑水平面上,质量为m的物块静止在长木板上,两者之间的动摩擦因数为μ,现对物块施加水平向右的恒力F,若恒力F超过某一临界数值,长木板与物块将发生相对滑动,重力加速度大小为g,物块与长木板之间的最大静摩擦力等于两者之间的滑动摩擦力,则恒力F的临界值为(　　) A.μmg B.μMg C.μmg D.μmg C 当堂检测 6.(多选)如图所示,质量为m的小球置于倾角为θ的斜面上,被一个竖直挡板挡住。现用一个水平力F拉斜面,使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动,重力加速度为g,忽略一切摩擦,以下说法正确的是(　　) A.斜面对小球的弹力为 B.斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为ma C.若增大加速度a,斜面对小球的弹力一定增大 D.若增大加速度a,竖直挡板对小球的弹力一定增大 AD 当堂检测 $