4-5-牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用-(2019人教版必修第一冊(cè))(原卷版)

4.5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用考點(diǎn)精講考點(diǎn)1：根據(jù)受力確定運(yùn)動(dòng)情況1．問題界定：已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，指的是在受力情況已知的條件下，判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度和位移。2．解題思路（1）靈活選取研究對(duì)象．（2）將研究對(duì)象提取出來，分析物體的受力情況并畫受力示意圖，分析物體的運(yùn)動(dòng)情況并畫運(yùn)動(dòng)過程簡(jiǎn)圖．（3）利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度．通常用正交分解法建立直角坐標(biāo)系，并將有關(guān)矢量進(jìn)行分解，取加速度的方向?yàn)檎较?，題中各物理量的方向與規(guī)定的正方向相同時(shí)取正值，反之取負(fù)值．（4）列出方程并求解，檢查答案是否完整、合理．3．解題步驟（1）確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖。（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)參量——任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等?！纠?】如圖所示，在海濱游樂場(chǎng)里有一種滑沙運(yùn)動(dòng)。某人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開始滑下，滑到斜坡底端B點(diǎn)后，沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來。若人和滑板的總質(zhì)量m＝60.0kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，斜坡的傾角θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力忽略不計(jì)，取重力加速度g＝10m/s2。（1）人從斜坡上滑下的加速度為多大？（2）若由于場(chǎng)地的限制，水平滑道BC的最大長(zhǎng)度L＝20.0m，則斜坡上A、B兩點(diǎn)間的距離應(yīng)不超過多少？【變式訓(xùn)練】上例中，若人坐在滑板上從底端B處向斜坡上沖去，如果vB′＝20m/s，則沖上斜坡的最大距離是多少？應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí)求合力的方法（1）合成法物體只受兩個(gè)力的作用產(chǎn)生加速度時(shí)，合力的方向就是加速度的方向，解題時(shí)要求準(zhǔn)確作出力的平行四邊形，然后運(yùn)用幾何知識(shí)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(gè)以上的力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)，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(gè)分量。即沿加速度方向Fx＝ma，垂直于加速度方向Fy＝0?！踞槍?duì)訓(xùn)練】1．兒童游樂場(chǎng)里“淘氣堡”生意火爆，成為了小朋友們的歡樂海洋。如圖，一質(zhì)量為50kg的小男孩，從斜面上端由靜止沿斜面向下滑至底端后，沖入“海洋球”中，玩得非常開心。若斜面長(zhǎng)4m，斜面與水平面夾角為37°，男孩與斜面間摩擦因數(shù)μ=0.5，（，）g=10m/s2，則男孩在斜面上滑行時(shí)間為（）A．2s B． C．1s D．0.5s2．北京2022年冬奧會(huì)上，冰壺比賽是賽程最長(zhǎng)的比賽項(xiàng)目。如圖，運(yùn)動(dòng)員將冰壺以一定初速度推出后，冰壺沿水平冰面做直線運(yùn)動(dòng)直到停止，冰面上留下的痕跡長(zhǎng)度是25m，冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.008，取g=10m/s2，則冰壺的初速度為（）A． B．1m/s C．2m/s D．4m/s某×105N，方向與速度方向相同，水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h＝2.05m，飛機(jī)在水平跑道上和傾斜跑道上運(yùn)動(dòng)的過程中受到的平均阻力大小都為飛機(jī)重力的0.2倍，假設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機(jī)質(zhì)量視為不變并可看成質(zhì)點(diǎn)，傾斜跑道看作斜面，不計(jì)水平跑道和傾斜跑道連接處的影響，且飛機(jī)起飛的過程中沒有出現(xiàn)任何故障，取g＝10m/s2.求：（1）飛機(jī)在水平跑道上運(yùn)動(dòng)的末速度大??；（2）飛機(jī)從開始運(yùn)動(dòng)到起飛經(jīng)歷的時(shí)間t.考點(diǎn)2：根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定受力1．問題界定：已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況(如物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、速度、加速度或位移)已知的條件下，要求得出物體所受的力。2．解題思路3．解題步驟（1）確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖。（2）選擇合適的運(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?！纠?】在游樂場(chǎng)，有一種大型游樂設(shè)施跳樓機(jī)，如圖所示，參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，提升到離地最大高度64m處，然后由靜止釋放，開始下落過程可認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)，然后受到一恒定阻力而做勻減速運(yùn)動(dòng)，且下落到離地面4m高處速度恰好減為零。已知游客和座椅總質(zhì)量為1500kg，下落過程中最大速度為20m/s，重力加速度g取10m/s2。求：（1）游客下落過程的總時(shí)間；（2）恒定阻力的大小。從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的兩點(diǎn)提醒（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，求合力時(shí)，則F合＝ma，求某一分力時(shí)根據(jù)力的合成或分解列式求解?！踞槍?duì)訓(xùn)練】1．新冠肺炎疫情期間，無人機(jī)發(fā)揮著非常重要的作用(圖甲)，可利用無人機(jī)空投藥品，將藥品送到隔離人員手中。在某次無人機(jī)豎直送貨中，無人機(jī)的質(zhì)量M＝1.5kg，貨物的質(zhì)量m＝1kg，無人機(jī)與貨物間通過輕繩固定在無人機(jī)下端。無人機(jī)從地面開始加速上升一段時(shí)間后關(guān)閉動(dòng)力，其運(yùn)動(dòng)v-t圖像如圖乙所示。無人機(jī)所受阻力恒定，不考慮貨物受到的阻力，g取10m/s2，下列判斷正確的是()A．無人機(jī)上升的最大高度為36mB．無人機(jī)所受阻力大小為3NC．無人機(jī)所受的升力大小為30ND．加速階段繩的拉力大小為12N2．（多選）質(zhì)量為0.3kg的物體在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)，圖中的兩條直線分別表示物體受水平拉力和不受水平拉力的v﹣t圖象，則下列說法中不正確的是（

）A．水平拉力可能等于0.3NB．水平拉力一定等于0.1NC．物體受到的摩擦力可能等于0.1ND．物體受到的摩擦力可能等于0.2N3．機(jī)動(dòng)車禮讓行人是一種文明行為。如圖所示，質(zhì)量m＝1.0×103kg的汽車以v1＝36km/h的速度在水平路面上勻速行駛，在距離斑馬線s＝20m處，駕駛員發(fā)現(xiàn)小朋友排著長(zhǎng)l＝6m的隊(duì)伍從斑馬線一端開始通過，立即剎車，最終恰好停在斑馬線前。假設(shè)汽車在剎車過程中所受阻力不變，且忽略駕駛員反應(yīng)時(shí)間。(1)求開始剎車到汽車停止所用的時(shí)間和所受阻力的大??；(2)若路面寬L＝6m，小朋友行走的速度v0＝0.5m/s，求汽車在斑馬線前等待小朋友全部通過所需的時(shí)間；(3)假設(shè)駕駛員以v2＝54km/h超速行駛，在距離斑馬線s＝20m處立即剎車，求汽車到斑馬線時(shí)的速度?？键c(diǎn)一根據(jù)受力確定運(yùn)動(dòng)情況1．如圖所示，沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)懸掛一小球，懸掛小球的細(xì)繩向左偏離豎直方向，小球相對(duì)車廂靜止。關(guān)于車廂的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是()A．車廂向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．車廂向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．車廂向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．車廂向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)2．在交通事故的分析中，剎車線的長(zhǎng)度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉(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，汽車的剎車線長(zhǎng)度是15m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為0.75，該路段限速60km/h，g取10m/s2，則汽車剎車前的速度以及是否超速的情況是()A．速度為7.5m/s，超速 B．速度為15m/s，不超速C．速度為15m/s，超速 D．速度為7.5m/s，不超速3．用30N的水平外力F拉一靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失，則第5s末物體的速度和加速度分別是()A．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2B．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0D．v＝7.5m/s，a＝04．如圖為某小球所受的合力與時(shí)間的關(guān)系，各段的合力大小相等，作用時(shí)間相同，且一直作用下去。設(shè)小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)，由此可判定()A．小球向前運(yùn)動(dòng)，再返回停止B．小球向前運(yùn)動(dòng)再返回不會(huì)停止C．小球始終向前運(yùn)動(dòng)D．小球向前運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停止5．一個(gè)小球從靜止開始沿如圖所示的光滑斜面軌道AB勻加速下滑，然后進(jìn)入水平軌道BC勻速滾動(dòng)，之后靠慣性沖上斜面軌道CD，直到速度減為零。設(shè)小球經(jīng)過水平面和兩斜面的銜接點(diǎn)B、C時(shí)速度的大小不變。下表是測(cè)出的不同時(shí)刻小球速度的大小，重力加速度g取10m/s2，求：時(shí)刻t/s00.61.21.85.0101315速度v/(m·s－1)03.06.09.015159.03.0(1)斜面AB的傾角是多少？(2)小球從開始下滑直至在斜面CD上速度減為零通過的總路程是多少？考點(diǎn)二根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定受力6．光滑水平面上，質(zhì)量為4kg的物體在水平推力F1的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，0～2s內(nèi)的位移為6m；質(zhì)量為2.5kg的物體在水平推力F2的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，0～3s內(nèi)的位移為9m。則F1與F2的比值為()A．1∶3 B．3∶4C．12∶5 D．9∶87．質(zhì)量為m＝3kg的木塊放在傾角為θ＝30°的足夠長(zhǎng)斜面上，木塊可以沿斜面勻速下滑。如圖所示，若用沿斜面向上的力F作用于木塊上，使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t＝2s時(shí)間物體沿斜面上升4m的距離，則推力F為(g取10m/s2)()A．42N B．6NC．21N D．36N8．質(zhì)量為0.8kg的物體在一水平面上運(yùn)動(dòng)，如圖所示，a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時(shí)的v-t圖線，則拉力和摩擦力之比為()A．9∶8B．3∶2C．2∶1D．4∶39．一質(zhì)量為m＝2kg的滑塊在傾角為θ＝30°的足夠長(zhǎng)的斜面上以加速度a＝2.5m/s2勻加速下滑。如圖所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑塊，使滑塊由靜止開始在0～2s內(nèi)沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移x＝4m。(g取10m/s2)求：(1)滑塊和斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)恒力F的大小。鞏固提升10．某物理興趣小組用頻閃照相機(jī)測(cè)小球在豎直上拋過程中受到的空氣阻力。將一質(zhì)量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出，用頻閃照相機(jī)記錄了全過程，圖甲和圖乙分別是上升過程和下降過程的頻閃照片，O是運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)。設(shè)小球所受阻力大小不變，則小球受到的阻力大小約為()A.eq\f(1,4)mg B．eq\f(1,3)mgC.eq\f(1,2)mg D．mg11．如圖所示，粗糙水平桌面上有一個(gè)玩具小屋，小紅將一工藝品“旺狗”放在玩具小屋的屋頂斜面上，發(fā)現(xiàn)只要給“旺狗”一個(gè)向下的初速度，它便可沿屋頂斜面勻速下滑，此過程中小屋保持靜止。已知小屋的質(zhì)量為M，“旺狗”的質(zhì)量為m，在“旺狗”勻速下滑的過程中，下列說法正確的是()A．桌面對(duì)小屋有水平向右的摩擦力B．桌面對(duì)小屋有水平向左的摩擦力C．桌面對(duì)小屋的支持力等于(M＋m)gD．桌面對(duì)小屋的支持力小于(M＋m)g12．如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy，該平面內(nèi)有AM、BM、CM三條光滑固定軌道，其中A、C兩點(diǎn)位于同一個(gè)圓上，C是圓上任意一點(diǎn)，A、M分別為此圓與y、x軸的切點(diǎn)。B點(diǎn)在y軸上且∠BMO＝60°，O′為圓心?，F(xiàn)將a、b、c三個(gè)小球分別從A、B、C點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放，它們將沿軌道運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，若所用時(shí)間分別為tA、tB、tC，則tA、tB、tc大小關(guān)系是()A．tA<tC<tBB．tA＝tC<tBC．tA＝tC＝tBD．由于C點(diǎn)的位置不確定，無法比較時(shí)間