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，核心讲解动力学两类基本问题，通过列车进站实例导入，衔接牛顿第二定律，搭建从受力分析到运动分析的学习支架，帮助学生建立力与运动的联系。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和逻辑推理为核心，结合冰壶滑行、滑雪加速等实例探究，通过流程图和分步解析呈现解题规范。课堂小结系统梳理两类问题思路，助力学生形成严谨解题习惯，教师使用可提升教学效率与学生物理观念的构建。

人教版（2019）必修一教学课件 第四章 运动和力的关系 第五节 牛顿运动定律的应用 课堂练习 课堂小结 目 录 01 导入与素养目标 02 新课讲解 ➤ 导入与素养目标 PART 01 3 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？ 牛顿第二定律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。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。 新课导入 物理观念 理解加速度是联系受力情况与运动情况的桥梁，掌握动力学两类基本问题：由力求运动、由运动求力。 巩固牛顿第二定律、运动学公式的物理内涵，能对水平、斜面情境下的物体进行受力与运动状态分析。 建立力决定运动变化的物理观念，明确合力改变物体运动状态。 科学思维 掌握动力学解题一般流程：确定研究对象→受力分析→求合力→求加速度→结合运动学公式求解。 会运用合成法、正交分解法处理多个力作用的问题；能对多阶段运动进行分段分析。 提升模型建构、逻辑推理，学会把实际情境抽象为物理模型。 素养目标 科学探究 通过冰壶、滑雪等实例，探究受力与运动之间的逻辑关系。 经历实际问题抽象为物理问题的过程，体会理论模型解决现实情境的思路。 科学态度与责任 体会牛顿运动定律在交通、体育等现实场景的实用价值，感受物理对生产生活的指导作用。 养成规范画受力示意图、严谨审题、规范演算的科学解题习惯。 素养目标 ➤ 新课讲解 PART 01 7 牛顿第二定律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。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例。 F合＝ma 桥梁 v＝v0＋at 重力 弹力 摩擦力 新课讲解 8 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 1.已知物体的受力情况，求物体的运动情况； 2.已知物体的运动情况，求物体的受力情况。 动力学的两类基本问题 新课讲解 9 一、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 新课讲解 10 ①确定研究对象，构建模型 ②对这个物体进行受力分析： G → F弹 → F其他 → Ff ③正交分解：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力互不影响 ④应用牛顿第二定律求加速度：F合 = ma ⑤画运动草图，应用运动学公式： 基本规律 导出规律 （无x） （无vt） （无t） （无v0） （无a） 新课讲解 11 观察图片，思考讨论。 将质量为m的冰壶沿冰面以速度v0投出，如何求解它能滑行的距离？ 问题1：如图所示，以一定速度v0将冰壶沿冰面投出，冰壶滑行时受什么力？ 提示：重力、支持力和冰面对它的摩擦力。 新课讲解 12 问题2：冰壶滑行时速度不断变小，如何求加速度？ 冰壶受到的合力等于摩擦力 分析冰壶的受力情况，得到冰壶所受的合力，再根据牛顿第二定律即可求得冰壶滑行时的加速度。 提示： F合＝f＝μmg a＝μg （方向与运动方向相反） 新课讲解 13 问题3：如何求冰壶滑行的距离？ 提示：已知冰壶的初速度、末速度、滑行过程中的加速度，根据运动学公式v2－v02＝2ax，即可求得冰壶滑行的距离。 从受力确定运动情况的一般求解步骤 确定研究对象 进行受力分析，画出受力示意图 求出合外力 根据F=ma，求出加速度 选择运动学公式 求x、v0、v、t等运动学量 新课讲解 14 解题步骤： （1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力、运动示意图。 （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）根据力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出未知力。 新课讲解 15 新课讲解 【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？g取10m/s2 。 （2）若运动员仍以3.4m/s 的速度将冰壶投出，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变为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离？ 16 ①本题中的研究对象是谁？ ②研究对象受多少个力的作用？画出正确的受力分析示意图。 研究对象运动情况是怎样的？画出运动过程的示意简图。 ③分析已知条件，应该如何求加速度？ ④如何确定研究对象最终的运动情况？ 问题讨论 新课讲解 17 解：（1） 选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑动摩擦力Ff，设冰壶的质量为m，以冰壶运动方向为正方向建立一维坐标系， 滑动摩擦力Ff 的方向与运动方向相反，则 Ff =-µ1F N = -µ1mg 根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为 a1===-μ1g =-0.02 ×10 m/s2=-0.2 m/s2 加速度方向与x 轴方向相反。 将 v0 = 3.4 m/s，v = 0 代入 v2 - v02 = 2a1x1，x1=-=- m=28.9 m 分析受力情况求合力 牛顿第二定律求加速度 运动学公式求位移 FN G Ff G FN 新课讲解 18 （2）设冰壶滑行10m后的速度为v10，则对冰壶的前一段运动有v102＝v02 ＋ 2a1x10 冰壶后一段运动的加速度为 a2＝-µ2g＝-0.02×0.9×10m/s2＝-0.18m/s2 滑行10m后为匀减速直线运动，由v2－v102＝2a2x2，v＝0，得 x2＝-=-=- m=21 m 第二次比第一次多滑行了（10＋21－28.9）m＝2.1m 第二次比第一次多滑行了2.1m。 新课讲解 19 二、从运动情况确定受力 1．解题思路 2.解题的一般步骤 （1）确定研究对象，对研究对象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）根据力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出未知力。 新课讲解 20 ①确定研究对象，构建模型 ④对这个物体进行受力分析： G → F弹 → F其他 → Ff ⑤正交分解：建立直角坐标系，水平方向与竖直方向的力互不影响 ③应用牛顿第二定律求合力：F合 = ma ②画运动草图，应用运动学公式： 基本规律 导出规律 （无x） （无vt） （无t） （无v0） （无a） 新课讲解 21 问题1：若已知滑雪运动员以初速度v0 在 t 时间内沿倾斜的直线滑道匀加速下滑的距离为x，那么如何求运动员的加速度？ 已知物体的运动情况，确定物体的受力情况 提示：根据运动学公式 求解 新课讲解 22 问题2：已知滑雪者的质量为m，怎样求滑雪者受到的合力？ 提示：根据受力分析，沿山坡方向有mgsinθ－f＝F合，可求得阻力f。 问题3：已知山坡的倾角为θ，如何求解滑雪者受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)? 提示：根据牛顿第二定律F合＝ma，求得滑雪者受到的合力。 新课讲解 23 解题步骤： （1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力、运动示意图。 （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）根据力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出未知力。 新课讲解 24 1. 模型特点: 证明: 等时圆问题 由x = at2得： x = 2Rcosθ mgcosθ = ma ③有公共竖直直径为斜边 3. 等时轨道前提： 运动时间与斜面的倾角和长短无关 2. 等时轨道结论： 物体从静止开始，沿着竖直平面圆的竖直直径为公共斜边的光滑轨道 所用时间都相同，且都等于自由下落发生位移为直径的时间 ①v0=0 ②无摩擦力 新课讲解 25 例1. (多选)OB、OC、OD是竖直面内三根固定的光滑细杆，每根杆上都套有一个小球，三个小球分别从O点由静止释放，用t1、t2、t3依次v1、v2、v3表示各滑环到达B、C、D点所用的时间和速度大小，则( ) A. t1<t2<t3 B. v1=v2=v3 C. t3>t1>t2 D. t1=t2=t3 AB O A D C B 结论： ①角度越大，时间越小 ②到达底端的v相同 同高不同底： θ越大，a越大，并且L越小，故时间小 证明： 由x = at2得： x = mgsinθ = ma 由v = at得： 新课讲解 26 例1. 如图所示，一滑块以v0=0m/s的速度滑上长度为L的水平传送带，已知传送带以v=4m/s的速度顺时针转动，传送带与物块间的摩擦因数为μ=0.2 ，g=10m/s2。 （1）滑块在传送带上的受力情况？ （2）滑块在传送带上做什么运动？有几种可能？ （3）这几种可能情况当中，哪一种可以作为临界？ 对传送带的长度L有什么要求？ （4）物块滑离传送带时，与传送带间的相对位移？ v0 v （划痕多长？） 传送带模型 ①中途共速： ②到末端刚好共速： ③到末端还未共速： G FN f 新课讲解 27 例1. 如图所示，一滑块以v0=0m/s的速度滑上水平传送带，已知传送带以v=4m/s的速度顺时针转动，传送带与物块间摩擦因数为μ=0.2 ，g=10m/s2。试分析： （1）滑块在传送带上的受力情况？ （2）滑块在传送带上做什么运动？有几种运动的可能？ （3）这几种可能情况当中，哪一种可以作为临界？ 对传送带的长度L有什么要求？ （4）物块滑离传送带时，与传送带间的相对位移？ v0 v 思考：划痕多长？ 拓展1：若v0=6m/s，情况如何？ 拓展2：若v0=6m/s，传送带逆时针，情况如何？ 拓展3：若v0=2m/s，传送带逆时针，情况如何？ 新课讲解 28 ➤ 课堂练习 PART 01 29 课堂练习 如图所示，轻质滑轮两侧绳子上分别系有小球A和小球B，两球质量关系为mA=3mB。两球从静止开始运动，经过时间t后A、B两个小球运动到同一水平面，此时恰好细线断裂。此后A向下运动，B向上运动（未碰到滑轮）最后落地。不计摩擦阻力与空气阻力，则两小球先后落地的时间差为( ) A. B.t C. D. B 课堂练习 答案：B 解析：开始时两小球运动的加速度 经过时间t时两球的速度均为 则绳子断裂后A向下做竖直下抛运动，B做竖直上抛运动，则两小球先后落地的时间差等于小球B从开始上抛到回到抛出点的时间即 故选B。 课堂练习 小滑块以4.6m/s的初速度沿倾角为 的固定斜面上滑。已知滑块与斜面间的动摩擦因数为0.4，设斜面足够长。则滑块上滑时的加速度大小为______m/s2，滑块上滑过程的时间为____s。（ ， ， ） 9.2 0.5 课堂练习 答案：9.2；0.5 解析：根据牛顿第二定律可知滑块上滑时的加速度大小为 根据运动学规律可知滑块上滑过程的时间为 课堂练习 如图所示，放在光滑水平面上的两个相同的物体A和B，A、B接触面的倾角是θ，接触面光滑，两物体的质量都为m，在力F的作用下，A和B一起向右做匀加速运动，若要保持A、B间相对静止，力F的大小不超过________。 2mgtanθ 课堂练习 答案：2mgtanθ 解析：如图所示，AB间相互作用力大小为FN，对B受力分析，水平方向，根据牛顿第二定律有 竖直方向，根据平衡条件有 对AB整体，根据牛顿第二定律有 联立，可得 ➤ 课堂小结 PART 01 36 一、从受力确定运动情况 基本思路：（1）先分析物体受力情况求合力； （2）根据牛顿第二定律a=F/m求加速度； （3）再用运动学公式求所求量。 二、从运动情况确定受力 基本思路：（1）先分析物体的运动情况； （2）根据运动学公式求加速度； （3）用牛顿第二定律F=ma列方程求出物体受力情况。 课堂小结 感谢观看 38 eq \x(\a\al(已知物体,运动情况))eq \o(―――――――――――→,\s\up17(\a\al(由匀变速直线运动公式)),\s\do15(运动分析)) eq \x(\a\al(求得a))eq \o(―――――→,\s\up17(由F＝ma),\s\do15(受力分析))eq \x(\a\al(确定物体,受力情况)) $