高中物理课件 4.5牛顿运动定律的应用

4.5牛顿运动定律的应用一、牛顿运动定律第二定律：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。温故而知新：公式:F=ma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。复习回顾：匀变速直线运动五大物理量三大公式

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？知识要点1、从受力确定运动情况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)。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？（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＝3.4m/s，v＝0代入v2－v02＝2a1x1，得冰壶的滑行距离为冰壶滑行了28.9m（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＝－µ2

g＝－0.02×0.9×10m/s2＝－0.18m/s2滑行10m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2.1m。（10＋21－28.9）m＝2.1m练1.一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。F

练1.一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。由牛顿第二定律可得:F-f=ma4s末的速度4s内的位移解：如图，物体受力分析mgFNFf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4s末的速度和4s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4s末的速度和4s内的位移。FN=mg物体受力分析如图所示由牛顿第二定律可得:F-µFN=ma解：mgFNFf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。cos37=0.8，g=10m/s2。F370解：物体受力分析如图所示4s末的速度由牛顿第二定律，可得:Fcosθ-µFN=maFNmgFfθFN+Fsinθ=mg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370，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。cos37=0.8，g=10m/s2。4s内的位移知识要点2、从运动情况确定受力基本思路：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).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）。【例题2】如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60m。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10m/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＝2m/s，t＝5s，x＝60m，则有根据牛顿第二定律，有y方向x方向FN－mgcosθ＝0mgsinθ－Ff＝ma得FN＝mgcosθFf＝m（gsinθ－a）其中，m＝75kg，θ＝30°，则有Ff＝75N，FN＝650N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650N，方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为75N，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.fmgFN对滑雪者受力分析，如图所示联立①②，代入数据，解得解:根据牛顿第二定律，可得①②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。如雪橇与人的总质量为m=80kg，求雪橇与山坡间的摩擦力为多少？g=10m/s2一、

从受力确定运动情况二、从运动情况确定受力

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动力学的两类基本问题加速度a是联系力和运动的桥梁

牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速直线运动v=v0+at,x=v0t+at2/2,v2－v02=2ax等)中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。

由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。

可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系力和运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。解题步骤：

(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。动力学问题的求解【练习1】质量为40kg的物体静止在水平面上,当在400N的水平拉力作用下由静止开始经过16m时,速度为16m/s,求物体受到的阻力是多少?F【答案】80N【练习2】用弹簧秤拉着一个物体在水平面上做匀速运动,弹簧秤的示数是0.40N。然后用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变速运动,测得加速度是0.85m/s2,弹簧秤的示数是2.10N。这个物体的质量是多大?

【答案】m=2kg【练习3】一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑，初速度是零，经过5.0s的时间,滑下的路程是10m,斜面的夹角是300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取10m/s2)【答案】μ=0.481．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20m/s的速度行驶时，突然制动，它还能继续滑行的距离约()A．40m

B．20mC．10m D．5mB

2.我国运动员何雯娜获得2008年奥运会蹦床比赛的冠军。已知何雯娜的体重为49kg，设她从3.2m高处自由下落后与蹦床的作用时间为1.2s，离开蹦床后上升的高度为5m，试求她对蹦床的平均作用力？（g取10m/s2）。根据牛顿第二定律,得F－mg＝ma解得：蹦床对她的平均作用力F＝1225N方向竖直向上。对运动员接触床时受力分析，如图所示mgF由牛顿第三定律知：她对蹦床的平均作用力F′=1225N，方向竖直向下。+3.某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加速度为多大?（假定试车过程中汽车受到的阻力不变）【解析】在试车阶段关闭发动机后做匀减速直线运动.