【高中物理】牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用-2023-2024學(xué)年高一物理備課高效互動(dòng)課件（人教2019必修第一冊）

高中物理必修一

第四章

牛頓運(yùn)動(dòng)定律

4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用思考：

為了盡量縮短停車時(shí)間，旅客按照站臺(tái)上標(biāo)注的車門位置候車。列車進(jìn)站時(shí)總能準(zhǔn)確地?？吭趯?yīng)車門的位置。這是如何做到的呢？

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第四章

牛頓運(yùn)動(dòng)定律

一

從受力確定運(yùn)動(dòng)情況

1、已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況：指的是在受力情況已知的條件下，要求判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度、位移等。

2、處理這類問題的基本思路是：先分析物體受力情況求合力，據(jù)牛頓第二定律求加速度，再用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求所求量(運(yùn)動(dòng)學(xué)量)。物體運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況一

從受力確定運(yùn)動(dòng)情況

3、解題步驟(1)確定研究對象，進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖。(2)根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合外力(包括大小和方向)。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度。(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需求的運(yùn)動(dòng)學(xué)參量——任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等。一

從受力確定運(yùn)動(dòng)情況

例1、某質(zhì)量為1100kg的汽車在平直路面上進(jìn)行測試，現(xiàn)測得汽車前進(jìn)中所受阻力恒為車重的0.04倍，當(dāng)汽車用2000N的牽引力起步加速時(shí)，需要多長時(shí)間速度能達(dá)到100km/h？如汽車以100km/h勻速前進(jìn)時(shí)，關(guān)閉汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，則汽車的滑行距離是多少(g取10m/s2)?一

從受力確定運(yùn)動(dòng)情況

解：如圖所示建立平面直角坐標(biāo)系，在圖上作出汽車受力示意圖，以初始時(shí)汽車運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)閤軸的正方向，建立方程汽車起步加速階段FN－G＝0①由牛頓第二定律F－f＝ma1②f＝0.04×1100×10N＝440N③將③式代入②式得由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v－v0＝at⑤一

從受力確定運(yùn)動(dòng)情況

汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，由牛頓第二定律－f＝ma2⑥二

從運(yùn)動(dòng)情況確定受力

1、已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況（知道三個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)量）已知的條件下，要求得出物體所受的力或者相關(guān)物理量（如動(dòng)摩擦因數(shù)等）。

2、處理這類問題的基本思路是：先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度，再在分析物體受力情況的基礎(chǔ)上，用牛頓第二定律列方程求所求量(力)。物體運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度

a牛頓第二定律物體受力情況二

從運(yùn)動(dòng)情況確定受力3、解題步驟(1)確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖。(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力。(4)根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需要求的力。二

從運(yùn)動(dòng)情況確定受力例2、第24屆冬奧會(huì)于2022年2月4日在北京和張家口舉行。如圖甲所示為一位滑雪愛好者，人與裝置的總質(zhì)量為50kg，在傾角為37°的雪坡上，以2m/s的初速度沿斜坡勻加速直線滑下。他運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖乙所示。g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)滑雪者受到雪面的支持力大??；(2)滑雪者受到的阻力大小。二

從運(yùn)動(dòng)情況確定受力解析(1)滑雪者在斜坡上受力如圖所示，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，F(xiàn)N＝mgcos37°＝400N。(2)由v－t圖像可得滑雪者的加速度大小根據(jù)牛頓第二定律得mgsin37°－Ff＝ma解得Ff＝mgsin37°－ma＝100N。三多運(yùn)動(dòng)過程問題1、基本思路(1)把整個(gè)過程拆分為幾個(gè)子過程，對每個(gè)子過程進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析。(2)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或者牛頓第二定律求出不同運(yùn)動(dòng)過程的加速度。(3)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求未知物理量或應(yīng)用牛頓第二定律求未知力。2、解題關(guān)鍵：求解運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度。

該點(diǎn)速度是上一過程的末速度，也是下一過程的初速度，它起到承上啟下的作用，對解決問題起重要作用。三多運(yùn)動(dòng)過程問題例3、如圖所示，一足夠長的斜面傾角θ為37°，斜面BC與水平面AB平滑連接，質(zhì)量m＝2kg的物體靜止于水平面上的M點(diǎn)，M點(diǎn)與B點(diǎn)之間的距離L＝9m，物體與水平面和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，現(xiàn)物體受到一水平向右的恒力F＝14N作用，運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)撤去該力(sin37°＝0.6，取g＝10m/s2)，則：(1)物體在恒力F作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度是多大？(2)物體到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度是多大？(3)物體沿斜面向上滑行的最遠(yuǎn)距離是多少？三多運(yùn)動(dòng)過程問題解：(1)在水平面上，對物體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可得

F－μmg＝ma(3)在斜面上，對物體進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma′代入數(shù)據(jù)得加速度的大小為a′＝10m/s2四

連接體問題的分析1、常見連接體模型四

連接體問題的分析2、連接體問題的處理方法 (1)整體法：把整個(gè)連接體系統(tǒng)作為一個(gè)研究對象，分析系統(tǒng)受到的外力，

不必考慮系統(tǒng)的內(nèi)力，然后運(yùn)用牛頓第二定律列方程求解。 (2)隔離法：把系統(tǒng)中的一部分隔離出來作為研究對象，進(jìn)行受力分析，

此時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)力就有可能成為該研究對象所受的外力。

四

連接體問題的分析3、整體法與隔離法的選擇

（1）整體法的研究對象少、受力少、方程少，所以連接體問題優(yōu)先采用整體法。

（2）涉及物體間相互作用的內(nèi)力時(shí)，必須采用隔離法。

（3）若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度且需要求解物體間的相互作用力，就可以先用整體法求出加速度，再用隔離法分析其中一個(gè)物體的受力，即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”。

（4）若已知某個(gè)物體的受力情況，可先隔離該物體求出加速度，再以整體為研究對象求解外力。四

連接體問題的分析例4、如圖所示，在光滑的水平桌面上有一物體A，通過細(xì)繩與物體B相連，假設(shè)繩子的質(zhì)量以及繩子與輕質(zhì)定滑輪之間的摩擦都可以忽略不計(jì)，繩子不可伸長且與A相連的繩水平，重力加速度為g。如果mB＝3mA，則繩子對物體A的拉力大小為(

)B四

連接體問題的分析例5、質(zhì)量分別為m和M的物塊A、B用輕彈簧相連，它們的質(zhì)量之比m∶M＝1∶2。如圖甲所示，兩物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)用水平力F作用于B上且兩物塊以相同的加速度向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的伸長量為x1；如圖乙所示，當(dāng)用同樣大小的力F豎直向上拉B且兩物塊以相同的加速度豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的伸長量為x2，則x1∶x2等于(

)A、1∶1 B、1∶2C、2∶1 D、2∶3四

連接體問題的分析解析甲圖中，將兩個(gè)物塊作為一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律可得F－μ(M＋m)g＝(M＋m)a再對A進(jìn)行受力分析，可得T1－