高中物理第5章研究力和運動的關系5.4牛頓運動定律的案例分析學案

5.4

牛運定的例析學習目標1.進一步學習物體的受力情況能結合物體的運動情況進行受力分析.重點)2.知動力學的兩類問題.理加速度是解決兩類動力學問題的橋梁(重點3.掌解決動力學問題的基本思路和方法會牛頓運動定律和動學公式解決有關問.難)

知識脈絡牛頓第二定律的適用范圍[先填空1.牛頓第二定律只適用于慣(性慣性參考系即相對地面靜止或勻速直線運動的參考系2.牛頓第二定律只適用于宏(觀、微物體低速高速、低速，與光速相運的情況[再判斷(1)相對于地球靜止或做勻速直運動的參考系才是慣性參考系.((2)很大的物體如星球，才叫宏物體.(×)(3)低速就是速度很小時才適用牛頓運動定律.(×)[后思考牛頓運動定律適用于宏觀和低速運動的物體，這里的宏觀和低速具體指的是什么？【提示】宏物體是指相對于子子來說大的多的物體低指遠小于光速的速度已知受力情況確定運動情況

22[先填空根據(jù)物體的受力情況求出物體受到的合外力應牛頓第二定律F＝求物的加速度根初始條件由運動公式就可以求出物體的運動情況——物體的速度移運動時間[再判斷(1)根據(jù)物體加速度的方向可以斷物體所受合外力的方向.(√)(2)根據(jù)物體加速度的方向可以斷物體受到的每個力的方向.(×)(3)加速度是聯(lián)系運動和力的橋(√)[后思考1.為什么加速度可以把受力和運聯(lián)系起來？【提示】因在牛頓第二定律有加速度與力的關系在運動學公式中有加速度與運動參量的關系，所以加速度作為“橋梁”，把物體的受力與運動聯(lián)系起.2.通?？梢杂媚男╆P系求解物體加速度？【提示】一由運動學公式求體的加速度是通過對物體受力分析確定物體的合外力，再由牛頓第二定律求解物體的加速.[合作探討探討玩梯是小孩非常喜歡的動，在歡樂的笑聲中養(yǎng)他們勇敢的品質如滑梯的傾角為θ，個小孩從靜止開始下滑，小孩與滑梯間的動摩擦因數(shù)μ，梯長度為，怎樣求小孩滑到底端的速度和需要的時間？【提示】

圖541首先分析小孩的受力，利用牛頓定律求出其下滑的加速度，然后根據(jù)公式v

1－＝，＝v＋[核心點擊1.解題思路

即可求得小孩滑到底端的速度和需要的時

2.解題步驟(1)確定研究對象，對研究對象行受力分析，并畫出物體的受力.(2)根據(jù)力的合成與分解，求出體所受的合外包括大小和方向.(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，出物體運動的加速(4)結合物體運動的初始條件，擇運動學公式，求出所需求的運動學量——任意時刻的位移和速度，以及運動軌跡.1.一個物體在水平恒力F的作用下靜開始在一個粗糙的水平面上運動，經過時間，度變?yōu)関，果要使物體的速變?yōu)?，列方法正確的是()A.將水平恒力增加到2F，其他件不變B.將物體質量減小一半，其他條不變C.物體質量不變，水平恒力和作時間都增為原來的兩倍D.將時間增加到原來的2倍，他條件不變F【解析】由頓第二定律得Fμ＝ma，以＝m－g，對比A、、三項，均不能滿足要求，故選項A、B、均錯，由可得選項D對【答案】D2.在交通事故的分析中剎車線長度是很重要的依據(jù)車線是汽車剎車后停轉動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的滑動痕.在某次交通事故中車剎車線長度是14m，設汽車輪胎與地面間的動擦因數(shù)恒為0.7，取10m/s()

，汽車剎車前的速度為【導學號：43212095】A.7m/sC.10m/s

B.14m/sD.20m/s【解析】設車剎車后滑動時加速度大小為a，由牛頓第二定律得μ＝，得：＝μ.由勻速直線運動速度—位移關系式

＝2as可得汽車剎車前的速度為：v＝2＝2gs＝2×0.7×10×14＝14m/s，此正.

【答案】B3.如圖542

所示，質量為40kg的橇包在與水平方向成37°、大小為200N的拉F作用，沿水平面由靜止開始運動，經過2s撤拉，雪橇與地面間動摩擦因數(shù)為0.20.取10m/s，cos37°0.837°＝0.6.求圖542(1)剛撤去拉力時雪橇的速度的小；(2)撤去拉力后雪橇能繼續(xù)滑行距離s.【導學號：43212096】【解析】(1)對雪橇：豎直方向：＋sin37°，且＝μ由牛頓第二定律：cos37°＝ma由運動學公式：＝t解得：＝5.2(2)撤去拉力后，雪橇的加速度a＝根據(jù)－

＝－2as解得：＝6.76m.【答案】(1)5.2m/s(2)6.76m應用牛頓第二定律解題時求合力的方法1.合成法物體只受兩個力的作用產生加速度時力的方向就是加速度的方向題時要求準確作出力的平行四邊形然運用幾何知識求合力反之，若知道加速度方向就知道合力方向2.正交分解法.當物體受到兩個以上的力作用而產生加速度時常正交分解法解答般力正交分解為加速度方向和垂直于加速度方向的兩個分量即沿加速度方向：F＝ma，垂直于加速度方向：＝

2222已知運動情況確定受力情況[先填空根據(jù)物體的運動情況用動公式求出物體的加速度后再應用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進而求出某些未知[再判斷(1)物體運動狀態(tài)的變化情況是它的受力決定的.(√)(2)物體運動狀態(tài)的變化情況是它對其他物體的施力情況決定的(3)物體運動狀態(tài)的變化情況決了它的受力情況.(×)[后思考1.常用的運動學公式有哪些？【提示】勻速直線運動速度v隨間變化的規(guī)律是＝v＋at位移隨時間變化的1規(guī)律是s＝＋，速度位移關系式是－＝as.2.由牛頓第二定律只能確定物體到的合力嗎？【提示】不.由牛頓第二定可以先求出物體所受的合力，然后根據(jù)力的合成與分解還可以確定某個分.[合作探討探討同學在觀看年月17日30分國發(fā)射“神舟十一號”時的電視直播時當聽到現(xiàn)場指揮倒計時束發(fā)出“點火”命令后刻用秒表計時測得火箭底部通過發(fā)射架的時間是4.8s，他算出火箭受到的推力，試分析還要知道哪些條件？不計空氣阻力，火箭質量認為不.圖543【提示】根牛頓第二定律－＝若求得推力F需知火箭的質量和加速度，1火箭的加速度可以根據(jù)運動學公式＝

求得即需要知道發(fā)射架的高度s和火箭通過發(fā)

22射架的時間t上所述除了時間已經測得外要再知道火箭質量和射架的高度s1就可由公式s＝

和－mg求出火箭受到的推.[核心點擊1.基本思路本類型問題是解決第一類問題的逆過程，其思路如下：2.解題步驟(1)確定研究對象，對研究對象行受力分析和運動過程分析，并畫出受力圖和運動草圖(2)選擇合適的運動學公式，求物體的加速.(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，物體所受的合外.(4)根據(jù)力的合成與分解的方法由合力求出所需的4.質量為1kg的點，受水平力作用，由靜止開始做勻加速直線運動，它在t秒的位移為s，合力的小為)【導學號：43212097】A.C.

2t22＋1

B.D.

22－12t－122【解析】由運動情況可求得質的加速度atm/s，則合力maN故A項對【答案】A5.質量為0.8kg的體在一水平面上運動，如圖544分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時的v像，則拉力和摩擦力之比()A.9C.2

圖544B.3D.4

Δ0.4Δ0.4【解析】由t圖像可知，圖a為受摩擦的運動，加速度大小a＝1.5m/s；圖線b為受平拉力和摩擦力的運動，加速度大小為a＝；牛頓第定律列方程得＝，＝－，解得F∶＝3∶2選項B正確【答案】B6.如圖545

所示為角三角形的木塊于粗糙的水平地面上＝30°.現(xiàn)木塊上有一質量＝1.0kg的滑塊從斜面下滑滑在0.40速度增加了1.4m/s且知滑塊滑行過程中木塊處于靜止狀態(tài)，重力加速度取10，：【導學號：43212098】圖545(1)滑塊滑行過程中受到的摩擦大?。?2)滑塊滑行過程中木塊受到地的摩擦力大小及方Δ1.4【解析】(1)由題意可知，滑滑行的加速度a＝＝m/s

＝3.5m/s

.對滑塊受力分析如圖甲所示根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ－＝ma解f＝1.5N.甲

乙(2)根據(jù)1)問的滑塊受力示意可得N＝cos.對木塊受力分析，如圖乙所示，根據(jù)牛頓第三定律有N′＝N，據(jù)水平方向上的平衡條件可得f＋cosθ＝