2018版高中人教版物理必修一學(xué)案第6節(jié)用牛頓運動定律解決問題一版含答案正式版

知識脈絡(luò)知識脈絡(luò)6用牛頓運動定律解決問題（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，并能結(jié)合物體的運動情況進(jìn)行受力分析. （重點）知道動力學(xué)的兩類問題.理解加速度是解決兩類動力學(xué)問題的橋梁.（重點）掌握解決動力學(xué)問題的基本思路和方法，會用牛頓運動定律和運動學(xué)公式解決有關(guān)問題.（難點）?基礎(chǔ)初探?［先填空］牛頓第二定律確定了運動和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的運動情況和受力情況聯(lián)系起來.2?如果已知物體的受力情況，可以由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運動學(xué)規(guī)律確定物體的運動情況.［再判斷］1?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. （V）2?根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個力的方向. （X）3?加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁.（V）［后思考］為什么加速度可以把受力和運動聯(lián)系起來？【提示】 因為在牛頓第二定律中有加速度與力的關(guān)系， 而在運動學(xué)公式中有加速度與運動參量的關(guān)系，所以加速度作為“橋梁” ，把物體的受力與運動聯(lián)系起來. O核仙突破? ［合作探討］玩滑梯是小孩非常喜歡的活動，在歡樂的笑聲中，培養(yǎng)了他們勇敢的品質(zhì)，如果滑梯的傾角為0，一個小孩從靜止開始下滑，小孩與滑梯間的動摩擦因數(shù)為 卩，滑梯長度為L,怎樣求小孩滑到底端的速度和需要的時間？

【提示】 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1v2—v2=2ax,x=vot+2at2即可求得小孩滑到底端的速度和需要的時間.［核心點擊］1?解題思路分析物體受力情況平行四邊形定則分析物體受力情況平行四邊形定則 >求合力正交分解法a=m求加'速度解題步驟確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖.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).根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運動的加速度.結(jié)合物體運動的初始條件，選擇運動學(xué)公式，求出所需求的運動學(xué)參量 任意時刻的位移和速度，以及運動軌跡等.一個物體在水平恒力F的作用下，由靜止開始在一個粗糙的水平面上運動，經(jīng)過時間t,速度變?yōu)関，如果要使物體的速度變?yōu)?v,下列方法正確的是()將水平恒力增加到2F,其他條件不變將物體質(zhì)量減小一半，其他條件不變物體質(zhì)量不變，水平恒力和作用時間都增為原來的兩倍將時間增加到原來的2倍，其他條件不變【解析】 由牛頓第二定律得F—卩mg=ma所以a=m_卩g,對比AB、C三項，均不能滿足要求，故選項A、BC均錯，由v=at可得選項D對.

【答案】D(多選)在水平地面上，AB兩物體疊放如圖4-6-2所示，在水平力F的作用下一起勻速運動，若將水平力 F作用在A上，兩物體可能發(fā)生的情況是( )A、B一起勻速運動A加速運動，B勻速運動A加速運動，B靜止A與B一起加速運動【解析】若AB間的最大靜摩擦力大于F,則AB仍一起做勻速直線運動，故A正確；若A、B間的最大靜摩擦力小于F,則A在拉力F的作用下做勻加速直線運動，而B受到A的滑動摩擦力小于B與地面間的滑動摩擦力(由題意可知此力大小與F相等)，故B保持靜止，故C正確.【答案】AC如圖4-6-3所示，在傾角0=37°的足夠長的固定的斜面底端有一質(zhì)量 mi=1.0kg的物體.物體與斜面間動摩擦因數(shù) 卩=0.25，現(xiàn)用輕細(xì)繩將物體由靜止沿斜面向上拉動. 拉力F=10N，方向平行斜面向上?經(jīng)時間 t=4.0s繩子突然斷了，求:繩斷時物體的速度大?。粡睦K子斷了開始到物體再返回到斜面底端的運動時間. (已知sin37°=0.60,cos237°=0.80,g取10m/s)【解析】 (1)物體受拉力向上運動過程中，受拉力 F、斜面支持力Fn、重力mg和摩擦力Ff，設(shè)物體向上運動的加速度為 a,根據(jù)牛頓第二定律有：F-mgsin0—R=ma又Ff=卩Fn,Fn=mg^os02解得：a1=2.0m/st=4.0s時物體的速度大小 V1=ad=8.0m/s.(2)繩斷時物體距斜面底端的位移為12X1=2&1t=16m繩斷后物體沿斜面向上做勻減速直線運動， 設(shè)運動的加速度大小為a2,則根據(jù)牛頓第二

定律，對物體沿斜面向上運動的過程有:mcsin0+Ff=ma2解得a2=8.0m/sVi物體勻減速運動的時間t2=—=1.0s物體勻減速運動的時間a2減速運動的位移為1減速運動的位移為1X2=?vit2=4.0m此后物體沿斜面勻加速下滑，設(shè)物體下滑的加速度為 a3,根據(jù)牛頓第二定律可得 m?in20-Ff=ma,得a3=4.0m/s1設(shè)物體由最高點下滑的時間為 t3,根據(jù)運動學(xué)公式可得 Xi+X2=2a3t3,t3=T10S=3.2s,所以物體返回斜面底端的時間為 t=t2+13=4.2s【答案】(1)8.0m/s (2)4.2s應(yīng)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(chǎn)生加速度時， 合力的方向就是加速度的方向， 解題時要求準(zhǔn)確作出力的平行四邊形，然后運用幾何知識求合力 F合.反之，若知道加速度方向就知道合力方向.2.正交分解法.當(dāng)物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時， 通常用正交分解法解答，一般把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：Fy=0.I ?基礎(chǔ)初探?［先填空］如果已知物體的運動情況，根據(jù)運動學(xué)公式求出物體的加速度， 再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的力.［再判斷］TOC\o"1-5"\h\z物體運動狀態(tài)的變化情況是由它的受力決定的. （V）物體運動狀態(tài)的變化情況是由它對其他物體的施力情況決定的. （X）物體運動狀態(tài)的變化情況決定了它的受力情況. （X）

［后思考］1?常用的運動學(xué)公式有哪些？【提示】 勻變速直線運動速度v隨時間變化的規(guī)律是v=vo+at,位移隨時間變化的1規(guī)律是x=vot+§at2，速度位移關(guān)系式是v2-v0=2ax.2.由牛頓第二定律只能確定物體受到的合力嗎？【提示】 不是.由牛頓第二定律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力. O核心突破O ［合作探討］李偉同學(xué)在觀看2016年9月15日22時04分09秒我國發(fā)射“天宮二號”的電視直播時，當(dāng)聽到現(xiàn)場指揮倒計時結(jié)束發(fā)出“點火”命令后， 立刻用秒表計時，測得火箭底部通過發(fā)射架的時間約是4.8s,他想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(zhì)量認(rèn)為不變.【提示】根據(jù)牛頓第二定律F【提示】根據(jù)牛頓第二定律F—mg=ma若想求得推力F,需知火箭的質(zhì)量和加速度,火箭的加速度可以根據(jù)運動學(xué)公式x火箭的加速度可以根據(jù)運動學(xué)公式x=；at2求得，即需要知道發(fā)射架的高度x和火箭通過發(fā)射架的時間t,綜上所述除了時間射架的時間t,綜上所述除了時間t已經(jīng)測得外，只要再知道火箭質(zhì)量m和發(fā)射架的高度x,12一就可由公式x=2at和F—mg=ma求出火箭受到的推力.［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:應(yīng)用運動學(xué)公式求出加速度應(yīng)用Fmfru應(yīng)用運動學(xué)公式求出加速度應(yīng)用Fmfru求物體所受合力求出物休所愛的英他力2.解題步驟(1)確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析和運動過程分析，并畫出受力圖和運動草圖.選擇合適的運動學(xué)公式，求出物體的加速度.根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力.根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力. O題組沖關(guān)? 4?用細(xì)線將籃球拴在升降機光滑的側(cè)壁上，當(dāng)升降機加速下降時，出現(xiàn)如圖 4-6-5所示的情形?四位同學(xué)對此現(xiàn)象做出了分析與判斷，其中可能正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：57632076】圖4-6-5升降機的加速度大于g,側(cè)壁對球無擠壓升降機的加速度小于g,側(cè)壁對球有擠壓升降機的加速度等于g,側(cè)壁對球無擠壓升降機的加速度等于g,側(cè)壁對球有擠壓【解析】 當(dāng)升降機加速下降時，加速度等于 g,則小球在豎直方向上僅受重力，拉力為零，由于小球在水平方向上平衡，可知側(cè)壁對小球無擠壓，故 C正確，D錯誤?當(dāng)升降機加速下降時，加速度大于 g,小球受重力，繩子的拉力，由于水平方向上平衡，則側(cè)壁對小球有彈力，即側(cè)壁對球有擠壓，故 A錯誤?當(dāng)升降機加速下降時，加速度小于 g,不會出現(xiàn)如圖所示的情況，球會在懸點下方，故 B錯誤.【答案】 C5?如圖4-6-6所示，截面為直角三角形的木塊置于粗糙的水平地面上，其傾角0=30°.現(xiàn)木塊上有一質(zhì)量m^1.0kg的滑塊從斜面下滑，測得滑塊在0.40s一 咼上掃一掃內(nèi)速度增加了1.4m/s，且知滑塊滑行過程中木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度 g■-2取10m/s，求：圖4-6-6滑塊滑行過程中受到的摩擦力大小；滑塊滑行過程中木塊受到地面的摩擦力大小及方向.【解析】△v1.4 2 2(1)由題意可知，滑塊滑行的加速度 a=t=040m/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mgin0-Ff=mq解得Ff=1.5N.(2)根據(jù)(1)問中的滑塊受力示意圖可得 Fn=mgcos0.對木塊受力分析，如圖乙所示,sin根據(jù)牛頓第三定律有 Fn'=Fn,根據(jù)水平方向上的平衡條件可得