高三物理專題二牛頓定律在直線運動中的應用教案及習題

學習目標1．理解質(zhì)點、位移、路程、時間、時刻、速度、加速度、慣性、超重、失重等概念；2．掌握勻速直線運動的基本規(guī)律,并能夠運用圖像解決有關的問題3．理解牛頓運動定律、并能夠熟練運用牛頓運動定律分析解決動力學問題教學重點：對基本概念的理解,勻變速直線運動的基本規(guī)律,對牛頓運動定律的理解,并能熟練運用牛頓運動定律分析解決動力學問題教學難點：對加速度的理解,力與運動的關系問題,勻變速直線運動規(guī)律的綜合運用學習過程:【例1】跳傘運動員在空中的運動可分為兩個階段：開始一段傘未張開，可近似看成自由落體運動；傘張開后，則做勻減速運動。設運動員的初始高度為1500m，第一段的下落高度為500m，試求：（1）張開傘的一瞬間，運動員的速度（2）要運動員充分安全地著地（即著地速度趨于零），第二階段的合適加速度應是多少？【例2】如圖所示，質(zhì)量m=4kg的物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5，在與水平成θ=37°角的恒力F作用下，從靜止起向右前進t1=2.0s后撤去F，又經(jīng)過t2=4.0s物體剛好停下。求：F的大小、最大速度vm、總位移s。(取重力加速度)【例3】一輛公共汽車由靜止開始以1m/s2的加速度沿直線前進，車后相距s0＝25m處，與車開行方向相同，某人同時開始以6m/s的速度勻速追車，問人能否追上汽車？若能追上，求追上的時間；若追不上，求人、車間的最小距離?！纠?】如圖所示，m=4kg的小球掛在小車后壁上，細線與豎直方向成37°角。求：細線對小球的拉力F1和后壁對小球的壓力F2各多大？(取重力加速度)（1）小車以a=g向右加速；（2）小車以a=g向右減速.【例5】一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊（可視為質(zhì)點），煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為。起始時，傳送帶與煤塊都是靜止的?，F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度開始運動，當其速度達到后，便以此速度勻速運動。經(jīng)過一段時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度?！纠?】一質(zhì)量為的小孩子站在電梯內(nèi)的體重計上。電梯從時刻由靜止開始上升，在0到6s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化如圖所示。試問：在這段時間內(nèi)電梯上升的高度是多少？(取重力加速度)。

牛頓定律在直線運動中的應用例證題參考答案【例3】.解析：由題意知，人與車的運動時間相等，設人經(jīng)t追上汽車，當追上時，人的位移s人與車的位移s車的關系是：s人－s車＝s0，即v人t－＝s0，整理后得：由以上式子求t，若有解則能追上，無解則追不上。∵Δ＝122－4×50＝－56＜0，故人追不上公共汽車。在人剛開始追車的過程中，由于人的速度大于車的速度，所以人與車之間的距離逐漸減小；當車速逐漸增至大于人的速度時，人與車的距離會逐漸增大；當車的速度等于人的速度時，人與車之間的距離最小。設從開始追車到距離最小所用時間為t1，則有v人＝v車＝at1故t1＝v人/a＝6s。此時，人與車的距離Δsmin＝s車＋s0－s人＝25＋－6×6＝7m 【例5】根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0，根據(jù)牛頓定律，可得① 設經(jīng)歷時間t，傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0，煤塊則由靜止加速到v，有 ②③ 由，故，煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用。再經(jīng)時間，煤塊的速度由v增加到v0，有④ 此后，煤塊與傳送帶運動速度相同，相對于傳送帶不再滑動，不再產(chǎn)生新的痕跡。 設在煤塊的速度從v增加到v0的整個過程中，傳送帶和煤塊移動的距離分別為s0和s.有⑤⑥傳送帶上留下的黑色痕跡的長度⑦由以上各式得⑧牛頓運動定律在直線運動中的應用練習題1．某質(zhì)點作直線運動，速度隨時間的變化的關系式為v=（2t+4）m/s，則對這個質(zhì)點運動描述，正確的是 （） A．初速度為4m/s B．加速度為2m/s2 C．在3s末，瞬時速度為10m/s D．前3s內(nèi)，位移為30m2．如圖所示，A、B兩小球分別連在彈簧兩端，B端用細線固定在傾角為30°的光滑斜面上，若不計彈簧質(zhì)量，在線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為（）A．都等于B．和0C．和0D．0和3．踢出去的足球在水平面上做勻減速直線運動，在足球停下來前的運動過程中 （） A．加速度越來越小 B．加速度方向總跟運動方向相反C．位移隨時間均勻減小 D．速度隨時間均勻減小4．如圖所示，一個自由下落的小球，從它接觸彈簧開始到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度和所受合外力的變化情況為（） A．速度一直變小直到零B．速度先變大，然后變小直到為零C．合外力一直變小，方向向上D．合外力先變小后變大，方向先向下后向上5．如圖所示，不計繩的質(zhì)量及繩與滑輪的摩擦，物體A的質(zhì)量為M，水平面光滑，當在B端掛一質(zhì)量為m（kg）的物體時，物體A的加速度為a1，當在繩B端施以F=mg（N）的豎直向下的拉力作用時，A的加速度為a2，則a1與a2的關系是（） A．a(chǎn)1=a2B．a(chǎn)1＞a2 C．a(chǎn)1＜a2D．無法確定。6．關于小孩蕩秋千，在下列四種說法中正確的是 （）①秋千蕩到最低點時，孩子有超重感覺②秋千蕩到最低點時，孩子有失重感覺③要使秋千蕩的更高，可以在上升到最高點的過程中提高重心，到最低點降低重心。④秋千蕩到最低點時，繩子最容易斷裂。A．①②④B．①③④C．①②③D．②③④7．放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時間t的關系和物塊速度v與時間t的關系如圖所示。取重力加速度g＝10m/s2。由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)μ分別為（）A．m＝0.5kg，μ＝0.4 B．m＝1.5kg，μ＝C．m＝0.5kg，μ＝0.2 D．m＝1kg，μ＝0.28．如圖所示,傳送帶的水平部分長為L,傳動速度為,在其左端無初速度釋放一小木塊(可視為質(zhì)點),若木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,則木塊從左端運動到右端的時間不可能是()A．B．C．D．9．質(zhì)量為m和4m的物體以細繩連接后放在傾角為θ的斜面上(如圖示)，物體與斜面間動摩擦系數(shù)為μ，現(xiàn)用平行于斜面的力拉物體沿斜面向上運動，則細繩中的張力為：

A．F—μmgcosαB．F/5+μmgcosα

C．4F/5D．4F/5+4μmgcosα10．一輛汽車沿著一條平直的公路行駛，公路旁邊與公路平行有一行電線桿，相鄰電線桿間的間隔均為50m。取汽車駛過某一根電線桿的時刻為零時刻，此電線桿作為第1根電線桿，此時刻汽車行駛的速度為5m/s。若汽車的運動為勻變速直線運動，在10s末汽車恰好經(jīng)過第3根電線桿。下列說法正確的是()A.汽車運動的加速度大小為1.0m/s2B.汽車繼續(xù)行駛，經(jīng)過第7根電線桿時的瞬時速度為25m/sC.汽車在第3根至第7根電線桿間運動所用的時間為10sD.以上說法都不正確11.汽車以10m/s的速度在平直公路上行駛，突然發(fā)現(xiàn)前方3m處有一自行車正以4m/s的速度做同方向的勻速直線運動，汽車司機立即剎車做勻減速運動，則汽車的加速度至少多大才能避免與自行車相撞?12．質(zhì)量為10kg的物體在F=200N的水平推力作用下，從粗糙斜面的底端由靜止開始沿斜面運動，斜面固定不動，與水平地面的夾角θ=37°，力F作用2s后撤去，物體在斜面上繼續(xù)上滑了1.25s后，速度減為零。求：物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ和物體的總位移S.（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）13．質(zhì)量為40kg的雪撬在傾角θ=37°的斜面上向下滑動，如圖甲所示，所受的空氣阻力與速度成正比。今測得雪撬運動的v-t圖象如圖乙所示，且AB是曲線的切線，B點坐標為（4，15），CD是曲線的漸近線。試求空氣的阻力系數(shù)k和雪撬與斜坡間的動摩擦因數(shù)μ（g=10m/s2）14．一質(zhì)量為，長的木板，用的水平外力拉此木板，使其以速度的初速度在水平地面上勻速運動。某一時刻將質(zhì)量為的鐵塊（可視為質(zhì)點）輕輕放在木板的最右端，如圖所示，鐵塊與木塊之間的動摩擦因數(shù)為0.1。鐵塊和木塊的加速度分別為多大？鐵塊能否最后與木塊保持相對靜止？如果能，鐵塊在木塊上滑行多長時間二者相對靜止？如果不能，鐵塊將在木板上滑行多長時間后掉下來？

牛頓定律在直線運動中的應用練習參考答案13．由圖象可得，A點加速度aA＝2.5m/s2最終雪橇勻速運動時最大速度vm=10m/