4.5 牛顿运动定律的应用（教学课件）物理人教版必修第一册

第四章 运动和力的关系 5. 牛顿运动定律的应用 人教版·高一必修第一册 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解动力学两类基本问题，明确力和运动的相互关联，巩固牛顿运动定律。 02 科学思维 掌握从受力求运动、由运动求受力的解题思路，建构动力学分析模型。 03 科学探究 结合实例体验动力学分析流程，利用牛顿定律推导求解运动物理量。 04 科学态度与责任 规范解题步骤，能用牛顿定律分析、解决生活与工程中的动力学问题。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 掌握动力学两类基本问题的解题思路 2. 学会结合受力分析与运动学公式解题 1. 准确对研究对象进行受力和运动分析 2. 灵活选用规律，规范处理综合动力学问题 场景 1：一辆质量已知的小车，水平方向受到确定的牵引力和阻力，能不能求出它 5s 末的速度、5s 内前进多远？ 场景 2：一个滑雪人沿斜面下滑，已知初速度、下滑位移和末速度，能不能求出斜面对人的摩擦力？ 课堂引入——思考与讨论 知识点1 从受力确定运动情况 典例解析 【例1】如图所示，一个质量m=5kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F=25N的拉力，使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角=37°，物体与水平地面间的动摩擦因数，sin37°=0.60，cos37°=0.80，取重力加速度g=10m/s2 (1)求物体运动的加速度大小； (2)求物体在2末的瞬时速率； (3)若在2.0s末时撤去拉力F，求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。 解：(1)对物体进行受力分析，如图所示，以向右为正方向，根据牛顿第二定律以及平衡条件可以得到： 水平方向： 竖直方向： 根据摩擦力公式： 联立代入数据可以得到： 典例解析 (2)根据速度与时间的关系可以得到： (3)撤去力F后，根据牛顿第二定律得到：则 根据位移与速度关系可以得到： 知识点2 从运动情况确定受力 【例2】如图所示，一位滑雪者以的初速度沿直线冲上一倾角为30°的斜坡，从刚冲上斜坡开始计时，至3.8s末，该滑雪者的速度变为0。已知该滑雪者（含滑雪设备）的质量为，g取。 (1)求出滑雪者的加速度大小； (2)分析滑雪者（含滑雪设备）的受力情况； (3)求出其受到的阻力。 典例解析 典例解析 解： （1）取沿斜坡向上为正方向，因滑雪者上滑减速，设加速度大小为，实际加速度为。 由匀变速直线运动速度与时间的关系得，故， 由前式解得 代入末速度、初速度和， 整理得 （2）对滑雪者（含滑雪设备）进行受力分析：重力竖直向下，斜面支持力垂直斜面向外，阻力沿斜坡向下。取沿斜坡向下为轴、垂直斜面向上为轴，受力图如图所示。 （3）沿斜坡向下为正方向。 由牛顿第二定律，对滑雪者沿斜坡方向有 解得代入，和 整理得 方向沿斜坡向下。 典例解析 (1)通过以上两类问题的分析，你认为对这两类问题要做好哪两个方面的分析？ (2)通过以上两类问题的分析，你认为要把力和运动联系在一起的桥梁是什么？ (3)通过以上两类问题的分析，你认为应该按照怎样的步骤来解决这两类问题？ 探索新知——思考与讨论 1.两个分析 两个分析 过程分析 受力分析 逐一分析不同过程运动特点，找出相邻过程的联系点。 逐过程分析物体受力，注意摩擦力、弹力可能变化。 探索新知——方法总结 2.一个桥梁 受力情况 运动情况 加速度a 由F=ma 运动学公式 由受力情况确定运动情况 由运动情况确定受力情况 探索新知——方法总结 3.两类问题的解题步骤 探索新知——方法总结 课堂小结 牛顿运动定律的应用 两个分析 一个关键 加速度是力和运动联系的桥梁 受力分析 过程分析 逐过程分析物体受力，注意摩擦力、弹力可能变化。 逐一分析不同过程运动特点，找出相邻过程的联系点。 课堂小结 课堂练习 1．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，人员可沿斜面滑行到地面，如图所示。假设某型号的飞机舱口下沿距地面高度为3m，气囊所形成的斜面长度为6m，一个质量为60kg的人在气囊顶端由静止沿斜面滑下时，可视为匀加速直线运动，已知人沿气囊下滑时所受的阻力为120N，g取10m/s2。下列说法正确的是（    ） A．人沿气囊下滑过程中受重力、弹力和下滑力 B．人沿气囊下滑的时间为2s C．人滑至气囊底端时的速度大小为8m/s D．人沿气囊下滑过程中的加速度大小为5m/s2 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】A．对人进行受力分析，人受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力（弹力）和沿斜面向上的阻力，故A错误； D．设斜面的倾角为，由题意可知根据牛顿第二定律解得加速度，故D错误； B．人从静止开始做匀加速直线运动，根据位移时间公式可得下滑时间，故B正确； C．人滑至气囊底端时的速度大小为，故C错误； 故选B。 2．2025年3月7日，国际雪联单板滑雪坡面障碍技巧亚洲杯在吉林北大湖滑雪场开幕，在女子个人组比赛中，中国队张小楠、甘佳佳、熊诗芮分获金银铜牌。如图所示，若滑雪运动员以初速度沿倾角为、足够长的滑雪轨道匀加速直线下滑，在3s的时间内下滑的路程为30m，已知滑板和运动员的总质量为，g取，，。则（　　） A．运动员下滑的加速度大小为 B．运动员5s末的速度大小为20m/s C．运动员受到的阻力大小为60N D．运动员受到斜轨道支持力的大小为600N 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】A．运动员沿斜轨道向下做匀加速直线运动。根据匀变速直线运动规律有 解得，故A正确； B．5s末的速度，故B错误； C．运动员在下滑过程中，受到重力mg、轨道的支持力以及阻力的共同作用。以运动员为研究对象，根据牛顿第二定律，沿斜轨道向下方向有，解得，故C错误； D．垂直于斜轨道方向有，解得，故D错误。 故选A。 3．2024年11月14日凌晨，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。当返回舱距离地面高度为2m时，返回舱的速度为8m/s，此时返回舱底部的4台反推发动机同时点火工作，返回舱触地前的瞬间速度降至零，从而实现软着陆。若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为，重力加速度g取，则平均每台反推发动机提供的推力大小为（   ） A． B． C． D． 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】当返回舱距离地面高度为2m时，返回舱的速度为8m/s，返回舱触地前的瞬间速度降至零，根据速度与位移的关系，有解得对返回舱，由牛顿第二定律得解得。 故选C。 4．某同学在进行无人机操作练习时，无人机在距地面高处，以的速度水平向右匀速飞行，某时刻关闭无人机动力系统，瞬间失去一切动力，无人机做抛物线下落，一段时间后该同学开启3倍原来的升力，不久，无人机恰好轻触地面，随即腾空。空气阻力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．无人机重新开启动力后的轨迹是圆弧 B．无人机重新开启动力后的加速度大小是 C．无人机关闭动力的时间是 D．无人机触地点距开始关闭动力处的水平距离是 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】AB．由题意可知，无人机匀速飞行时，根据平衡条件，有重新开启动力后有解得方向竖直向上，所以无人机重新开启动力后的轨迹是抛物线，故AB错误； C．设无人机关闭动力的时间为，重新开启动力至轻触地面的时间为，在无人机失去动力后，无人机做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，下降的高度重新开启动力时距地面的高度且又无人机重新开启动力时竖直方向的分速度解得，故C错误； D．无人机触地点距开始关闭动力处的水平距离为故D正确。 故选D。 5．如图所示,质量的物体静止放在足够长的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为，有一大小为的水平恒力作用于物体上，使之加速前进，重力加速度大小为，5s末撤去力，则物体运动的总时间为（　　） A．15s B．13s C．11 s D．9s 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】拉力作用时，对物体，根据牛顿第二定律有代入数据解得 根据运动学公式可知，物体在末的速度为 撤去拉力之后，根据牛顿第二定律有代入数据解得 设物块后减速到零，根据运动学公式，由题意可知，，可得 则物体运动的总时间为故BCD错误，A正确。 故选A。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $