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高中人教版 (2019)5 牛顿运动定律的应用教案配套课件ppt
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这是一份高中人教版 (2019)5 牛顿运动定律的应用教案配套课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了从受力确定运动情况，从运动情况确定受力，动力学问题的求解，典例分析，受力情况，加速度a，运动情况，Fma，运动学分析，第一类问题等内容，欢迎下载使用。
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？
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。
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。
速度公式 ：v = v0+at
导出公式：v 2－ v02 =2ax
力和运动情况联系在一起
运动学五大物理量：v0、v、a、t、x
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。
牛顿第二定律在许多基础科学和工程技术中有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例，对应于以下两类问题：
处理这类问题的基本思路是：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)。
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。
【例题】：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3.4 m/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 10 m/s2。 （2）若运动员仍以3.4 m/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？
（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 （图 4.5-3）。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 ＝ － µ1FN ＝ － µ1mg
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
加速度为负值，方向跟 x 轴正方向相反
将 v0 ＝ 3.4 m/s，v ＝ 0 代入 v2 － v02 ＝ 2a1x1，得冰壶的滑行距离为
冰壶滑行了 28.9 m
（2）设冰壶滑行 10 m 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 ＝－ µ2 g ＝－ 0.02×0.9×10 m/s2 ＝－ 0.18 m/s2
滑行 10 m 后为匀减速直线运动，由 v2－v102＝2a2 x2 ，v＝0，得
第二次比第一次多滑行了
第二次比第一次多滑行2.1 m。
（10 ＋ 21 － 28.9）m ＝ 2.1 m
【针对练习】一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体4s末的速度和4s内的位移。
【拓展一】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。（g=10m/s2）
【拓展一】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。
【拓展二】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。已知F与水平地面的夹角为37°，物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4s末的速度和4s内的位移。cs37=0.8，g=10m/s2。
解：物体受力分析如图所示
由牛顿第二定律，可得:
Fcsθ-µFN=ma
FN+Fsinθ=mg
高空坠物是很危险的，可是生活中常见的雨滴从数千米的高空落下，却不会砸伤人，这是为什么呢？（若雨滴在下落过程中受到空气阻力的大小与速度大小的二次方成正比）
解：分析质量为m的雨滴从足够高的位置由静止下落过程中的运动情况。
加速a＝0时，速度最大
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).
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）。
【例题】如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75 kg，以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为 30°，在5 s的时间内滑下的路程为60 m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s2。
解:以滑雪者为研究对象。建立如图4.5-5所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。
根据匀变速直线运动规律，有
其中 v0＝ 2 m/s，t＝5s，x＝60 m，则有
FN－mgcsθ ＝ 0
mgsinθ－Ff ＝ma
Ff ＝m（g sin θ－a）
其中，m ＝ 75 kg，θ ＝ 30°，则有
Ff＝75 N，FN＝650 N
根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为 650 N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为 75 N，方向沿山坡向上。
【变式训练】滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从刚上坡即开始计时，至3.8s末，滑雪者速度变为0。如果雪橇与人的总质量为m=80kg，求雪橇与山坡之间的摩擦力为多少？g=10m/s2 .
对滑雪者受力分析，如图所示
联立①②，代入数据，解得
根据牛顿第二定律，可得
【变式训练】某大厦内装有自动扶梯，电梯扶手的倾角为θ 。一位质量为m的乘客站在自动扶梯上不动，此时扶梯正在向上以加速度a加速启动。重力加速度为g，自动扶梯对人脚底的支持力和摩擦力多大？
FN－mg＝ma sin θ
得 FN＝ mg＋ma sin θ
【变式训练】一质量为m＝1 kg的小球用细线悬挂在一辆加速度a＝2 m/s2匀加速向右运动的小车内，球与车厢壁接触。细线与竖直方向的夹角为30°，车厢壁对球的摩擦力可忽略不计。求小球与车厢壁之间的压力大小。取 g＝10 m/s2。
＝(11.5×0.5－1×2 )N＝3.8 N
解：对小球进行受力分析
拓展一：如果车的加速度稍变大，FT、FN的大小如何变化？
车的加速度多大时， FN会减小到0？
a＝g tan 30°＝5.77 m/s2
拓展二：如果车的加速度继续变大，将会出现什么情况？
小球将离开车厢壁细线与车厢壁间夹角将发生变化
拓展三：车的加速度aʹ＝10 m/s2时，小球随车一起运动，细线的拉力为多大？
FT cs θ－mg＝0
FT sin θ＝ma
一、 从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力
动力学的两类基本问题的解题思路
(1)确定研究对象；(2)分析受力情况和运动情况，画示意图(受力和运动过程)；(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。
1、在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取 10 m/s2,则汽车刹车前的速度为( )A.7 m/s B.14 m/s C.10 m/s D.20 m/s
2、若竖直上抛运动过程中物体受到的空气阻力Ff大小恒定，物体上升到最高点时间为t1，从最高点再落回抛出点所需时间为t2，上升时加速度大小为a1，下降时加速度大小为a2，则( ) A.a1>a2，t1a2，t1>t2 C.a1t2
上升过程中，由牛顿第二定律，得mg＋Ff＝ma1，①设上升高度为h，则h＝a1t12，②下降过程，由牛顿第二定律，得mg－Ff＝ma2，③h＝a2t22，④由①②③④得，a1>a2，t1
6、战士拉车胎进行100 m赛跑训练体能．车胎的质量m＝8.5 kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ＝37°，车胎与地面间的动摩擦因数μ＝0.7.某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20 m达到最大速度(这一过程可看作匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15 s．重力加速度g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8.求：(1)战士加速所用的时间t1和达到的最大速度大小v；(2)战士匀加速运动阶段绳子对车胎的拉力大小F.
7、如图甲所示为一风力实验示意图．开始时，质量m=2kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点．现用沿杆水平向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t=1s后撤去风力．小球沿细杆运动的v﹣t图象如图乙所示（g取10m/s2）．试求：⑴小球沿细杆滑行的距离；⑵小球与细杆之间的动摩擦因数；⑶风力F的大小．
μmg＝ma2 得：μ＝0.1；
得：F＝ma1+μmg＝6N；
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？
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。
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。
速度公式 ：v = v0+at
导出公式：v 2－ v02 =2ax
力和运动情况联系在一起
运动学五大物理量：v0、v、a、t、x
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。
牛顿第二定律在许多基础科学和工程技术中有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例，对应于以下两类问题：
处理这类问题的基本思路是：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)。
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。
【例题】：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3.4 m/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 10 m/s2。 （2）若运动员仍以3.4 m/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？
（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 （图 4.5-3）。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 ＝ － µ1FN ＝ － µ1mg
根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为
加速度为负值，方向跟 x 轴正方向相反
将 v0 ＝ 3.4 m/s，v ＝ 0 代入 v2 － v02 ＝ 2a1x1，得冰壶的滑行距离为
冰壶滑行了 28.9 m
（2）设冰壶滑行 10 m 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 ＝－ µ2 g ＝－ 0.02×0.9×10 m/s2 ＝－ 0.18 m/s2
滑行 10 m 后为匀减速直线运动，由 v2－v102＝2a2 x2 ，v＝0，得
第二次比第一次多滑行了
第二次比第一次多滑行2.1 m。
（10 ＋ 21 － 28.9）m ＝ 2.1 m
【针对练习】一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体4s末的速度和4s内的位移。
【拓展一】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。（g=10m/s2）
【拓展一】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。
【拓展二】一个静止在水平地面上的物体，质量是2Kg，在6.4N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。已知F与水平地面的夹角为37°，物体与地面的动摩擦因数为0.25，求物体在4s末的速度和4s内的位移。cs37=0.8，g=10m/s2。
解：物体受力分析如图所示
由牛顿第二定律，可得:
Fcsθ-µFN=ma
FN+Fsinθ=mg
高空坠物是很危险的，可是生活中常见的雨滴从数千米的高空落下，却不会砸伤人，这是为什么呢？（若雨滴在下落过程中受到空气阻力的大小与速度大小的二次方成正比）
解：分析质量为m的雨滴从足够高的位置由静止下落过程中的运动情况。
加速a＝0时，速度最大
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).
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）。
【例题】如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75 kg，以2 m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为 30°，在5 s的时间内滑下的路程为60 m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s2。
解:以滑雪者为研究对象。建立如图4.5-5所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。
根据匀变速直线运动规律，有
其中 v0＝ 2 m/s，t＝5s，x＝60 m，则有
FN－mgcsθ ＝ 0
mgsinθ－Ff ＝ma
Ff ＝m（g sin θ－a）
其中，m ＝ 75 kg，θ ＝ 30°，则有
Ff＝75 N，FN＝650 N
根据牛顿第三定律，滑雪者对雪面的压力大小等于雪面对滑雪者的支持力大小，为 650 N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为 75 N，方向沿山坡向上。
【变式训练】滑雪者以v0=20m/s的初速度沿直线冲上一倾角为30°的山坡，从刚上坡即开始计时，至3.8s末，滑雪者速度变为0。如果雪橇与人的总质量为m=80kg，求雪橇与山坡之间的摩擦力为多少？g=10m/s2 .
对滑雪者受力分析，如图所示
联立①②，代入数据，解得
根据牛顿第二定律，可得
【变式训练】某大厦内装有自动扶梯，电梯扶手的倾角为θ 。一位质量为m的乘客站在自动扶梯上不动，此时扶梯正在向上以加速度a加速启动。重力加速度为g，自动扶梯对人脚底的支持力和摩擦力多大？
FN－mg＝ma sin θ
得 FN＝ mg＋ma sin θ
【变式训练】一质量为m＝1 kg的小球用细线悬挂在一辆加速度a＝2 m/s2匀加速向右运动的小车内，球与车厢壁接触。细线与竖直方向的夹角为30°，车厢壁对球的摩擦力可忽略不计。求小球与车厢壁之间的压力大小。取 g＝10 m/s2。
＝(11.5×0.5－1×2 )N＝3.8 N
解：对小球进行受力分析
拓展一：如果车的加速度稍变大，FT、FN的大小如何变化？
车的加速度多大时， FN会减小到0？
a＝g tan 30°＝5.77 m/s2
拓展二：如果车的加速度继续变大，将会出现什么情况？
小球将离开车厢壁细线与车厢壁间夹角将发生变化
拓展三：车的加速度aʹ＝10 m/s2时，小球随车一起运动，细线的拉力为多大？
FT cs θ－mg＝0
FT sin θ＝ma
一、 从受力确定运动情况
二、从运动情况确定受力
动力学的两类基本问题的解题思路
(1)确定研究对象；(2)分析受力情况和运动情况，画示意图(受力和运动过程)；(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。
1、在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取 10 m/s2,则汽车刹车前的速度为( )A.7 m/s B.14 m/s C.10 m/s D.20 m/s
2、若竖直上抛运动过程中物体受到的空气阻力Ff大小恒定，物体上升到最高点时间为t1，从最高点再落回抛出点所需时间为t2，上升时加速度大小为a1，下降时加速度大小为a2，则( ) A.a1>a2，t1
上升过程中，由牛顿第二定律，得mg＋Ff＝ma1，①设上升高度为h，则h＝a1t12，②下降过程，由牛顿第二定律，得mg－Ff＝ma2，③h＝a2t22，④由①②③④得，a1>a2，t1
6、战士拉车胎进行100 m赛跑训练体能．车胎的质量m＝8.5 kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ＝37°，车胎与地面间的动摩擦因数μ＝0.7.某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20 m达到最大速度(这一过程可看作匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15 s．重力加速度g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8.求：(1)战士加速所用的时间t1和达到的最大速度大小v；(2)战士匀加速运动阶段绳子对车胎的拉力大小F.
7、如图甲所示为一风力实验示意图．开始时，质量m=2kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点．现用沿杆水平向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t=1s后撤去风力．小球沿细杆运动的v﹣t图象如图乙所示（g取10m/s2）．试求：⑴小球沿细杆滑行的距离；⑵小球与细杆之间的动摩擦因数；⑶风力F的大小．
μmg＝ma2 得：μ＝0.1；
得：F＝ma1+μmg＝6N；
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