2018-2019學(xué)年高中物理滬科版必修1檢測(cè)： 第5章 5.4　牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析

1、.5.4牛頓運(yùn)動(dòng)定律的案例分析學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1學(xué)會(huì)結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)展受力分析重點(diǎn)2知道動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)問(wèn)題理解加速度是解決兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的橋梁重點(diǎn)3掌握解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的根本思路和方法，學(xué)會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決有關(guān)問(wèn)題難點(diǎn)自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知知識(shí)梳理一、牛頓第二定律的適用范圍1牛頓第二定律只適用于慣性慣性、非慣性參考系，即相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系2牛頓第二定律只適用于宏觀宏觀、微觀物體、低速高速、低速，與光速相比運(yùn)動(dòng)的情況二、牛頓第二定律的應(yīng)用1受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況根據(jù)物體的受力情況求出物體受到的合外力，然后應(yīng)用牛頓第二定律Fma求出物體的加速度，再根據(jù)初始

2、條件由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以求出物體的運(yùn)動(dòng)情況物體的速度、位移或運(yùn)動(dòng)時(shí)間2運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，然后再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進(jìn)而求出某些未知力根底自測(cè)1考慮判斷1相對(duì)于地球靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系才是慣性參考系2很大的物體如星球，才叫宏觀物體【提示】宏觀物體是比原子、分子大得多的物體3低速就是速度很小時(shí)才適用于牛頓運(yùn)動(dòng)定律【提示】低速是指遠(yuǎn)小于光速的速度4根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體所受合外力的方向5根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個(gè)力的方向【提示】根據(jù)物體加速度的方向只能判斷合外力的方向6加速度是聯(lián)絡(luò)運(yùn)動(dòng)和力的橋梁7

3、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由它的受力決定的8物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由它對(duì)其他物體的施力情況決定的【提示】物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況由物體受力情況決定9物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況決定了它的受力情況【提示】物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由受力情況決定的2靜止在光滑程度地面上的物體的質(zhì)量為2 kg，在程度恒力F推動(dòng)下開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，4 s末它的速度到達(dá)4 m/s，那么F的大小為 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：79092121】A2 NB1 NC4 N D8 NA在程度恒力F推動(dòng)下物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a m/s21 m/s2.由牛頓第二定律得Fma21 N2 N3如圖541所示，底板光滑的小車(chē)上用兩個(gè)量程為20 N，完全一樣的彈簧

4、測(cè)力計(jì)甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量為1 kg的物塊在程度地面上，當(dāng)小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)均為10 N，當(dāng)小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)? N，這時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小是圖541A2 m/s2 B4 m/s2C6 m/s2 D8 m/s2B當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)? N時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)乙的示數(shù)變?yōu)?2 N，這時(shí)物塊所受的合力為4 N由牛頓第二定律Fma得物塊的加速度a4 m/s2，應(yīng)選項(xiàng)B正確合 作 探 究攻 重 難受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況1.解題思路2解題步驟1確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)展受力分析，并畫(huà)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

5、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)量任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等樓梯口一傾斜的天花板與程度地面成37角，一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板，如圖542所示工人所持木桿對(duì)刷子的作用力始終保持豎直向上，大小為F10 N，刷子的質(zhì)量為m0.5 kg，刷子可視為質(zhì)點(diǎn)，刷子與天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，天花板長(zhǎng)為L(zhǎng)4 m，取sin 370.6，g取10 m/s2試求：圖5421刷子沿天花板向上的加速度2工人把刷子從天花板底端推到頂端所用的時(shí)間解析1以刷子為研究對(duì)象，受力分析如圖，以平行和垂直斜面建立坐標(biāo)系設(shè)向上推力為F，滑動(dòng)

6、摩擦力為Ff，天花板對(duì)刷子的彈力為FN，由牛頓第二定律，得Fmgsin 37Fmgcos 37ma，代入數(shù)據(jù)，得a2 m/s2.2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得Lat2代入數(shù)據(jù)，得t2 s.答案12 m/s222 s合成法與正交分解法1當(dāng)物體受兩個(gè)力的時(shí)候，可用合成法分析它們的合力2當(dāng)物體受到兩個(gè)以上的力產(chǎn)生加速度時(shí)，通常用正交分解法處理一般將力正交分解為沿加速度方向和垂直加速度方向的分量，沿加速度方向Fxma，垂直于加速度方向Fy0.針對(duì)訓(xùn)練1一個(gè)物體在程度恒力F的作用下，由靜止開(kāi)場(chǎng)在一個(gè)粗糙的程度面上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，速度變?yōu)関，假如要使物體的速度變?yōu)?v，以下方法正確的選項(xiàng)是 A將程度恒力增加到2F，其

7、他條件不變B將物體質(zhì)量減小一半，其他條件不變C物體質(zhì)量不變，程度恒力和作用時(shí)間都增為原來(lái)的兩倍D將時(shí)間增加到原來(lái)的2倍，其他條件不變D由牛頓第二定律得Fmgma，所以ag，比照A、B、C三項(xiàng)，均不能滿(mǎn)足要求，應(yīng)選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò)，由vat可得選項(xiàng)D對(duì)2如圖543所示，質(zhì)量為40 kg的雪橇包括人在與程度方向成37角、大小為200 N的拉力F作用下，沿程度面由靜止開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)2 s撤去拉力F，雪橇與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20.g取10 m/s2，cos 370.8，sin 370.6.求：圖5431剛撤去拉力時(shí)雪橇的速度v的大小2撤去拉力后雪橇能繼續(xù)滑行的間隔 s.解析1對(duì)雪橇：豎直方向：N1

8、Fsin 37mg，且f1N1由牛頓第二定律：Fcos 37f1ma1由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：va1t1解得：v5.2 m/s.2撤去拉力后，雪橇的加速度a2g根據(jù)v22a2s，解得：s6.76 m.答案15.2 m/s26.76 m運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況1.根本思路本類(lèi)型問(wèn)題是解決第一類(lèi)問(wèn)題的逆過(guò)程，其思路如下：2解題步驟1確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)展受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，并畫(huà)出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖2選擇適宜的運(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，由合力求出所需的力如圖544所示的機(jī)車(chē)，質(zhì)量為100 t，設(shè)它從停車(chē)場(chǎng)出發(fā)經(jīng)225 m后速度到達(dá)5

9、4 km/h，此時(shí)，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓機(jī)車(chē)進(jìn)站機(jī)車(chē)又行駛了125 m才停在站上，設(shè)機(jī)車(chē)所受的阻力保持不變，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前機(jī)車(chē)所受的牽引力不變，求機(jī)車(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受的牽引力圖544解析設(shè)機(jī)車(chē)在加速階段的加速度為a1，減速階段的加速度為a2那么：v22a1x1，v22a2x2，解得：a10.5 m/s2，a20.9 m/s2，由牛頓第二定律得FFfma1，F(xiàn)fma2，解得：F1.4105 N.答案1.4105 N從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的本卷須知1由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求加速度，要特別注意加速度的方向，從而確定合外力的方向，不能將速度的方向和加速度的方向混淆2題目中所求的力可能是合力，也可能是某一特定的力，均要先

10、求出合力的大小、方向，再根據(jù)力的合成與分解求分力針對(duì)訓(xùn)練3.質(zhì)量為0.8 kg的物體在一程度面上運(yùn)動(dòng)，如圖545 a、b分別表示物體不受拉力作用和受到程度拉力作用時(shí)的vt圖像，那么拉力和摩擦力之比為圖545A98B32C21D43B由vt圖像可知，圖線a為僅受摩擦力的運(yùn)動(dòng)，加速度大小a11.5 m/s2；圖線b為受程度拉力和摩擦力的運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a20.75 m/s2；由牛頓第二定律列方程得ma1f，ma2Ff，解得Ff32，選項(xiàng)B正確4.如圖546所示，截面為直角三角形的木塊置于粗糙的程度地面上，其傾角30.現(xiàn)木塊上有一質(zhì)量m1.0 kg的滑塊從斜面下滑，測(cè)得滑塊在0.40 s內(nèi)速度增加

11、了1.4 m/s，且知滑塊滑行過(guò)程中木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度g取10 m/s2，求：圖5461滑塊滑行過(guò)程中受到的摩擦力大小2滑塊滑行過(guò)程中木塊受到地面的摩擦力大小及方向解析1由題意可知，滑塊滑行的加速度a m/s23.5 m/s2.對(duì)滑塊受力分析，如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin fma，解得f1.5 N.甲乙2根據(jù)1問(wèn)中的滑塊受力示意圖可得Nmgcos .對(duì)木塊受力分析，如圖乙所示，根據(jù)牛頓第三定律有NN，根據(jù)程度方向上的平衡條件可得f地fcos Nsin ，解得f地3.03 N，f地為正值，說(shuō)明圖中標(biāo)出的方向符合實(shí)際，故摩擦力方向程度向左答案11.5 N23.03 N方向程度

12、向左當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)，受程度恒力作用，由靜止開(kāi)場(chǎng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，它在t秒內(nèi)的位移為s m，那么合力F的大小為 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：79092122】A.B.C. D.A由運(yùn)動(dòng)情況可求得質(zhì)點(diǎn)的加速度a m/s2，那么合力Fma N，故A項(xiàng)對(duì)2多項(xiàng)選擇如圖547所示，質(zhì)量為2 kg的物體在程度恒力F的作用下在地面上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，位移隨時(shí)間的變化關(guān)系為xt2t，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，g取10 m/s2，以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是圖547A勻變速直線運(yùn)動(dòng)的初速度為1 m/sB物體的位移為12 m時(shí)速度為7 m/sC程度恒力F的大小為4 ND程度恒力F的大小為12 NAB

13、D根據(jù)xv0tat2和xt2t，知v01 m/s，a2 m/s2，故A正確；根據(jù)v2v2ax得，v m/s7 m/s，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)mgma，解得Fmamg12 N，故C錯(cuò)誤，D正確3在交通事故的分析中，剎車(chē)線的長(zhǎng)度是很重要的根據(jù)，剎車(chē)線是汽車(chē)剎車(chē)后，停頓轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡在某次交通事故中，汽車(chē)的剎車(chē)線長(zhǎng)度是14 m，假設(shè)汽車(chē)輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.7，g取10 m/s2，那么汽車(chē)剎車(chē)前的速度為 A7 m/sB14 m/sC10 m/s D20 m/sB設(shè)汽車(chē)剎車(chē)后滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：mgma，解得：ag.由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度位移關(guān)系式v2as，可得汽車(chē)剎車(chē)前的速度為：v0 m/s14 m/s，因此B正確4如圖548所示，木楔ABC靜置于粗糙程度地面上，在木楔的傾角為30的斜面上，有一質(zhì)量m1.0