牛顿运动定律的实际应用
牛顿运动定律的应用+++导学案 高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
4.5 牛顿运动定律的应用学习目标1.进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的运动情况进行受力分析。
2. 通过对动力学的两类问题的分析，理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁。
3．掌握解决动力学问题的基本思路和方法，会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题。
情境：(据报载)某市区一路段发生了一起交通事故：一辆汽车在公路上匀速行驶，突然前面有一位老太太横穿马路，司机发现后立刻刹车，但老太太还是被撞倒了。
事故发生后交警测得刹车过程中车轮在路面上擦过的笔直的痕迹长9 m，从厂家的技术手册中查得该车轮胎和地面间的动摩擦因数是0.8。
据悉，交通部门规定该路段的速度不得超过36 km/h。
假如你就是这位交警，请你判断该车是否超速行驶。
(假定刹车后汽车做匀减速直线运动)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3.4 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/s 2。
（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？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。
若机舱口下沿距地面3.2 m，气囊所构成的斜面长度为6.5 m，一个质量为60 kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240 N，那么，人滑至气囊底端时的速度是多少？g取10m/s 2。
已知物体的受力情况求解运动情况的一般思路是什么？例题2、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60 m 。
牛顿三大定律的概念及应用
牛顿三大定律的概念及应用_牛顿三大定律的概念及应用牛顿三大定律是在力学当中重要的定律，在这里，我们一起来回顾学习一下牛顿三大定律的概念解读及其应用。
一、概念及解读1、牛顿第一定律(惯性定律)：任何一个物体在不受外力或受平衡力的作用时，总是保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
解读：力改变物体的运动状态，惯性维持物体的运动状态，直至受到可以改变物体运动状态的外力为止。
2、牛顿第二定律(加速度定律)：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
解读：(1)适用范围：一般只适用于质点的运动。
(2)表达式为：F=kma(k=1)=ma，这是一个矢量方程，注意规定正方向，一般取加速度的方向为正方向。
(3)牛顿第二定律解题常用的两种方法：①合成法;②正交分解法：已知受力情况时，正交分解力;已知运动情况时，正交分解加速度。
3、牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。
解读：注意相互作用力与平衡力的区别：(1)一对相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、且分别在两个物体上，一定是同性质力。
而一对平衡力是作用在同一个物体上的两个大小相同、方向相反，作用在同一直线上的力，两个力不一定是同性质力。
(2)一对平衡力中的两个力不一定同时存在，可以单独存在，但一对相互作用力同时存在，同时消失。
二、应用例1.(牛顿第一定律)根据牛顿运动定律，以下选项中正确的是( )。
A.人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位臵B.人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方C.人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方D.人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方答案：C。
解析：AB、除了在静止车厢外，在匀速直线前进的车厢内，跳起后，由于水平方向的惯性，人在水平方向依然保持原来的速度，故也将落在车厢的原来位置。
牛顿运动定律的应用：牛顿运动定律的应用之“滑块—木板模型”
一、模型特征上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动，滑块－木板模型(如图所示)，涉与摩擦力分析、相对运动、摩擦生热，多次互相作用，属于多物体多过程问题，知识综合性较强，对能力要求较高，故频现于高考试卷中。
二、常见的两种位移关系滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度。
三、滑块—木板类问题的解题思路与技巧：1．通过受力分析判断滑块和木板各自的运动状态（具体做什么运动）；2．判断滑块与木板间是否存在相对运动。
滑块与木板存在相对运动的临界条件是什么？⑴运动学条件：若两物体速度或加速度不等，则会相对滑动。
⑵动力学条件：假设两物体间无相对滑动，先用整体法算出共同加速度，再用隔离法算出其中一个物体“所需要”的摩擦力f；比较f与最大静摩擦力f m的关系，若f> f m，则发生相对滑动；否则不会发生相对滑动。
3. 分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；4. 对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程．特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.5. 计算滑块和木板的相对位移（即两者的位移差或位移和）；6. 如果滑块和木板能达到共同速度，计算共同速度和达到共同速度所需要的时间；7. 滑块滑离木板的临界条件是什么？当木板的长度一定时，滑块可能从木板滑下，恰好滑到木板的边缘达到共同速度（相对静止）是滑块滑离木板的临界条件。
[名师点睛]1. 此类问题涉与两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口。
求解中应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。
物理学牛顿三大定律的解释与应用
物理学牛顿三大定律的解释与应用牛顿三大定律是经典力学的基石，对于物体运动的解释和描述起着重要的作用。
这些定律由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪末提出，为后来的物理学研究奠定了坚实的基础。
本文将对牛顿三大定律进行解释，并探讨其在实际应用中的重要性。
第一定律：惯性定律牛顿的第一定律，也称作惯性定律，指出一个物体如果处于静止状态，将继续保持静止状态；而如果一个物体处于运动状态，将以相同的速度和方向继续运动，除非受到外力的作用。
此定律强调物体在没有受到外力作用时会保持其原有状态。
惯性定律的解释非常简单：物体有一种存在的“惯性”，即在不受外力作用时，物体将保持其原来的状态。
这一定律常常被用于解释为什么乘坐车辆突然加速或刹车时，我们会向前或向后倾斜。
根据惯性定律，在车辆加速或刹车时，我们的身体趋向保持原来的运动状态，而车辆的运动状态发生了改变，因此产生了身体的倾斜。
此外，在惯性定律的指导下，我们还可以解释为什么离心力会使得转动的物体向外部移动，或者为什么人在转弯时会感到向外推的力道。
这都是因为当物体偏离直线运动时，它会保持惯性，不受力的作用就会向外部移动。
第二定律：运动定律牛顿的第二定律，也被称为运动定律，是最为著名的定律之一。
它表明一个物体所受的力等于质量乘以加速度。
换言之，物体的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比。
运动定律的数学表达方式是 F=ma，其中F表示力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
这个定律告诉我们，当我们对物体施加更大的力时，物体的加速度也会随之增加；而当物体的质量增加时，加速度则会减小。
第二定律的应用非常广泛。
例如，通过运动定律，我们可以计算出汽车的加速度，以评估汽车对应用的力和驾驶员的反应能力。
此外，运动定律也被应用于航空航天工程中，用于计算火箭或飞机的加速度和负载能力。
第三定律：作用与反作用定律牛顿的第三定律，又称作作用与反作用定律，指出对于任何施加在物体上的力，物体都会给予同样大小的反作用力，且方向相反。
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的应用牛顿第二定律是经典力学中最基本且重要的定律之一，被广泛应用于解决各种力学问题。
它描述了物体的加速度与作用在物体上的净力之间的关系。
本文将讨论牛顿第二定律在不同领域的应用。
1. 机械领域中的应用在机械领域中，牛顿第二定律被用于计算物体的加速度和所受的力。
根据牛顿第二定律，一个物体的加速度正比于作用在它上面的净力，而与物体的质量成反比。
数学表达式为 F = ma，其中 F代表物体所受的净力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
利用这个公式，可以计算出物体所受的力或者求解物体的加速度。
2. 飞行器的设计与控制牛顿第二定律的应用远不止在机械领域中，它在飞行器的设计与控制中也起到了重要的作用。
例如，在航空航天领域中，飞机的推进系统利用了牛顿第二定律。
飞机通过喷射出高速气流来提供后向的反作用力，从而推进自身前进。
牛顿第二定律可以帮助工程师计算出所需的推力和加速度，从而使飞机能够平稳地起飞和飞行。
3. 汽车的制动系统在车辆的制动系统中，牛顿第二定律同样起到了关键的作用。
汽车制动时，刹车片对轮胎施加了一个与车辆运动方向相反的摩擦力，这个摩擦力通过牛顿第二定律可以计算出来。
根据该定律，刹车片的净力与汽车质量乘以刹车片的摩擦系数之积相等，即 F = ma，其中F代表刹车片的净力，m代表汽车质量，a代表汽车的加速度。
通过控制刹车片的压力和摩擦系数，司机可以准确地控制汽车的制动效果。
4. 物体的竖直上抛运动在物理学中，牛顿第二定律被用于分析物体的竖直上抛运动。
当我们将一个物体从地面上抛出时，它所受的力由重力和空气阻力组成。
根据牛顿第二定律，物体的净力等于物体的重力减去空气阻力。
这个净力与物体的质量和加速度之间存在着简单的线性关系。
通过求解这个关系式，我们可以计算出物体的加速度和抛射初速度。
5. 摩天轮的运动模拟摩天轮是一个经典的游乐设施，它的运动过程可以通过牛顿第二定律进行模拟和分析。
摩天轮的运动受到重力和张力的影响，通过在摩天轮上设置电机或者其他驱动装置，可以产生一个向心力来维持摩天轮的运动。
牛顿运动定律研究牛顿三大运动定律的应用
应用领域：在物理学、工 程学、航空航天等领域有
广泛应用
推导过程：通过理想实验 和逻辑推理，推翻了亚里 士多德的Leabharlann 力是维持物体运动的原因”的观点
意义：奠定了经典力学的 基础，成为物理学发展史
上的重要里程碑
牛顿第二定律
内容：物体加速度的大小跟它 受到的力成正比，跟它的质量 成反比
公式：F=ma
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牛顿第三定律在声学领域的应用
声波的发射与接收：牛顿第三定律指出，对于每一个作用力，都有一个大小相等、 方向相反的反作用力。在声学领域，这一原理表现为声波的发射和接收。当声源 产生声波时，会产生一个向外的压力波，使周围介质产生振动。同样地，当声波 遇到障碍物或接收器时，会产生一个相反方向的声波，即反作用力。 声音的传播：在声音的传播过程中，牛顿第三定律也起着重要的作用。声音通过 介质传播时，会产生连续的振动，这些振动会对介质产生反作用力，推动介质中 的粒子运动。这种运动又会产生新的声波，使声音得以传播。
牛顿运动定律的应用
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牛顿运动定律在科 技领域的应用
牛顿三大运动定律 概述
牛顿运动定律在物 理学研究中的应用
牛顿运动定律在日 常生活中的应用
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牛顿三大运动定律概 述
牛顿第一定律
定义：物体在不受外力作 用时，将保持静止状态或
重要意义。
牛顿运动定律在日常 生活中的应用
牛顿第一定律的应用
惯性：保持静止或匀速直线运动的状态 刹车：车辆在行驶过程中需要减速或停车时，利用摩擦力来减小速度 跑步：在跑步过程中，人体通过不断改变速度和方向来保持平衡 滑行：在滑行过程中，利用摩擦力来减小速度
牛顿三大定律在太空中的应用
牛顿三大定律在太空中的应用牛顿三大定律是物理学中最基本、最重要的定律之一，它们指导着宇宙中的一切物体运动规律。
在太空中，这些定律的应用非常重要，因为太空中没有任何摩擦力和空气阻力，这使得太空飞行器的运动非常复杂。
在本文中，我们将介绍牛顿三大定律在太空中的应用。
第一定律：惯性定律牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出一个物体如果不受到任何力的作用，它将保持不动或者匀速直线运动的状态。
在太空中，没有空气阻力和摩擦力，所以太空飞行器在没有外部力作用时可以保持匀速直线飞行状态。
但是，在太空中，天体之间的引力会影响太空飞行器的运动状态。
例如，如果一个太空探测器被引力定向向一个天体移动，如果没有任何动力，探测器将一直保持向该天体移动的状态。
这说明惯性定律只有在没有其他力的情况下才能适用，而在太空中，由于引力的作用，它只能是近似正确的。
牛顿第二定律，也称为加速度定律，指出一个物体的加速度与它所受的力成正比，与它的质量成反比。
在太空中，加速度定律非常重要，因为太空飞行器的速度和运动状态可以通过施加加速度来改变。
在太空中，推进器是一个常见的加速器，它将推进剂排出以产生推力。
由于没有空气阻力和摩擦力，所以太空飞行器只要施加一个小的推力就可以加速到非常高的速度。
但是，在太空中，由于引力的作用，宇宙飞船的加速度受到局限，因为引力可能会抵消飞船施加的推力。
第三定律：作用反作用定律牛顿第三定律，也称为作用反作用定律，指出每一个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。
在太空中，作用反作用定律的应用非常复杂。
例如，在太空中开展任务时，一个航天器必须将货物带离地球，但是由于反作用力，它也必须施加一个等量的作用力，以保持自身的稳定性。
此外，太空中的太阳帆可以利用太阳光的压力来产生推力，这需要满足作用反作用定律的条件。
其他应用包括制造联合船体，利用互相作用的悬挂和反作用力制造能源等。
总结在太空中，牛顿三大定律的应用是关键因素之一，它们将太空飞行器的运动和操控规律化，并促进了人类对宇宙的探索。
经典力学中牛顿三大定律的应用
经典力学中牛顿三大定律的应用经典力学是物理学的基础，而牛顿的三大定律则是经典力学的基石。
这些定律被广泛应用于各个领域，从天文学到工程学，从运动学到力学，无不展现着其强大的实用性和普适性。
在本文中，我们将探讨牛顿三大定律在这些领域中的应用。
首先，让我们回顾一下牛顿三大定律。
第一定律，也被称为惯性定律，表明一个物体如果没有外力作用于它，将保持静止或匀速直线运动。
第二定律则指出力的大小与物体的质量和加速度成正比。
最后，第三定律指出对于每一个物体施加的力都有一个等大而相反方向的反作用力作用于施力物体本身。
天文学是应用牛顿三大定律最广泛的领域之一。
通过运用这些定律，天文学家能够预测和解释天体的运动。
以行星运动为例，根据第一定律，如果没有其他行星或恒星的干扰，行星将沿着椭圆轨道绕太阳运动；根据第二定律，行星的轨道半长轴与椭圆轨道周期的平方成正比；而根据第三定律，太阳对行星施加的引力与行星对太阳施加的引力大小相等，方向相反。
通过这些定律，天文学家能够准确地描述和预测行星的运动轨迹，帮助我们更好地理解宇宙中的运动规律。
在工程学领域，牛顿三大定律也发挥着重要的作用。
特别是在机械工程方面，这些定律常常被用于设计和预测机械系统的运动和性能。
以汽车为例，根据第一定律，当车辆静止或以恒定速度行驶时，驾驶员和车内乘客会感觉不到车辆的运动。
根据第二定律，汽车加速度的大小取决于发动机输出的动力和汽车的质量。
根据第三定律，汽车对地面施加的反作用力与地面对汽车施加的支持力相等，使得汽车能够顺利行驶。
通过对牛顿定律的运用，工程师们能够设计出更加高效和安全的机械系统。
运动学是研究物体运动的一个重要分支，其中牛顿三大定律也被广泛应用。
运动学研究物体的位置、速度和加速度之间的关系。
通过运用牛顿定律，我们能够用数学的方式描述和计算物体的运动情况。
以自由落体为例，根据第一定律，当没有其他力作用时，物体将以恒定速度自由下落；根据第二定律，物体的加速度将与重力成正比，与质量成反比；根据第三定律，物体受到地面对其施加的重力，同时物体也对地面施加一个等大而相反方向的反作用力。
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牛顿运动定律的实际应用
牛顿运动定律是经典力学的基础，它对我们生活中的许多现象和技
术应用都具有重要的指导意义。
本文将从不同角度探讨牛顿运动定律
的实际应用。
一、牛顿第一定律在交通运输中的应用
牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指明了物体在没有受到外力作
用时将保持静止或匀速直线运动的状态。
这一定律在交通运输中有着
广泛的应用。
举个例子，当一辆汽车在高速行驶时，如果突然刹车，乘车人员会
因惯性律定的作用而前倾，因为车上的人物并未得到与车身一致的减速。
这就解释了为什么在紧急刹车时，乘客会感到身体向前倾的现象。
二、牛顿第二定律在机械工程中的应用
牛顿第二定律是指物体受力的加速度与作用在物体上的合力成正比，与物体质量成反比。
这一定律在机械工程中的应用非常广泛。
例如，当我们使用各种机械设备时，都离不开受力的分析以及合力
的计算。
通过运用牛顿第二定律，我们可以确定机械设备所需要的驱
动力大小，从而保证工程机械正常运转。
三、牛顿第三定律在航天工程中的应用
牛顿第三定律是指任何一个物体受到的力都有一个等大而方向相反
的作用力。
这一定律在航天工程中的应用尤为显著。
在火箭发射过程中，牛顿第三定律解释了为什么火箭能够推进。
火箭喷射出的废气作为一种反作用力，向后推动火箭本身，从而使火箭向前加速。
四、牛顿运动定律在体育运动中的应用
牛顿运动定律在体育运动中也有着广泛的应用。
比如，在田径运动中，运动员发力跳远时，根据牛顿第三定律，他们在离地之前会用力蹬地，产生向上的反作用力，从而达到更高的起跳高度。
此外，在游泳比赛中，泳手腿部的蹬水动作也是应用了牛顿运动定律。
蹬水时，泳手的脚通过向后蹬水产生反作用力，推动泳手向前快速游进。
总结：
通过以上几个方面的实际应用，我们可以看到牛顿运动定律在交通运输、机械工程、航天工程和体育运动等领域具有重要的作用。
不仅深化了我们对经典力学的理解，更为科学技术的发展提供了指导和支持。
结尾，牛顿运动定律的实际应用不仅局限于上述领域，还延伸到更广泛的领域，如建筑工程、电子通讯等。
通过理解和应用牛顿运动定律，我们能够更好地解释和预测周围世界中的各种运动现象，推动科学的进步和技术的发展。