高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 4.6 用牛頓定律解決問(wèn)題學(xué)案新人教版必修1

1、第四章 4.6.1用牛頓定律解決問(wèn)題【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1進(jìn)一步學(xué)習(xí)對(duì)物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析的方法。2掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解答有關(guān)問(wèn)題的基本思路和方法?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)】一、由受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況例1 一木箱裝貨物后質(zhì)量為50 kg，木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，某人以200 N斜向下的力推箱，推力的方向與水平面成30角，g取10 m/s2.求：(1)木箱的加速度；(2)第2 s末木箱的速度解析 取木箱為研究對(duì)象，木箱受力情況如右圖所示，建立直角坐標(biāo)系xOy，并取加速度a的方向?yàn)閤軸的正方向(1)根據(jù)牛頓第二定律有X: Fcos 300Ff=maY: FN-Fsin 300-mg=

2、0又有 Ff=FN聯(lián)立解得：a=代入數(shù)據(jù)得：a=1.06 m/s2.(2)第2 s末速度為：v2=at=1.062 m/s=2.12 m/s.歸納總結(jié)： (1)基本思路：首先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力情況和運(yùn)動(dòng)情況分析，把題中所給的情況弄清楚，然后由牛頓第二定律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解(2)一般步驟確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)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(yùn)動(dòng)的加速度結(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【補(bǔ)充學(xué)習(xí)材料】例1一個(gè)滑雪者從靜止開(kāi)始沿山坡滑下，山坡

3、的傾角30，滑雪板與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04(g取10 m/s2)求：(1)滑雪者加速度的大??； (2)滑雪者5 s內(nèi)滑下的路程； (3)滑雪者5 s末速度的大小2 質(zhì)量為m=10kg的物體靜止在水平面上，它們之間的動(dòng)摩擦系數(shù)=0.5， 現(xiàn)在對(duì)物體施加以如圖所示的拉力F=100N ,與水平方向夾角=37 (sin37=0.6，g取10m/s2。）F求:（1）5s末物體的速度大小?（2）5s內(nèi)物體的位移？知識(shí)點(diǎn)二 已知運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況例2 將質(zhì)量為0.5 kg的小球以14 m/s的初速度豎直上拋，運(yùn)動(dòng)中球受到的空氣阻力大小恒為2.1 N，則球能上升的最大高度是多少？解析 通過(guò)對(duì)小球受力分析

4、求出其上升的加速度及上升的最大高度以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力分析如右圖所示在應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)通常默認(rèn)合力方向?yàn)檎较?，題目中求得的加速度為正值，而在運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中一般默認(rèn)初速度方向?yàn)檎较?，因而代入公式時(shí)由于加速度方向與初速度方向相反而代入負(fù)值根據(jù)牛頓第二定律得mgFfma，a m/s214 m/s2上升至最大高度時(shí)末速度為0，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式0v2ax 得最大高度x m7 m.歸納總結(jié)(1)解題思路從物體的運(yùn)動(dòng)情況入手，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得物體的加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律求得所受的合力，進(jìn)而求得所求力(2)解題步驟確定研究對(duì)象對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出物體受力示意圖根據(jù)相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的

5、加速度根據(jù)牛頓第二定律列方程求出物體所受的力根據(jù)力的合成和分解方法，求出所需求解的力3 如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的物體在與水平面成300角的拉力F作用下，沿水平桌面向右做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.5m的距離速度由0.6m/s變?yōu)?.4m/s，已知物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，求作用力F的大小。（g10m/s2）第四章 4.6.1用牛頓定律解決問(wèn)題（1）編號(hào)：4.6 1 1如圖462所示，重10 N的物體以速度v在粗糙的水平面上向左運(yùn)動(dòng)，物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，現(xiàn)給物體施加水平向右的拉力F，其大小為20 N，則物體受到的摩擦力和加速度大小分別為(取g10 m/s2)( )A1 N 19 m

6、/s2 B0 20 m/s2C1 N 21 m/s2 D條件不足，無(wú)法計(jì)算2用30 N的水平外力F，拉一個(gè)靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為20 kg的物體，力F作用3 s后消失則第5 s末物體的速度和加速度分別是( )Av4.5 m/s，a1.5 m/s2Bv7.5 m/s，a1.5 m/s2Cv4.5 m/s，a0Dv7.5 m/s，a03一光滑斜劈，在力F推動(dòng)下向左勻加速運(yùn)動(dòng)，且斜劈上有一木塊恰好與斜劈保持相對(duì)靜止，如圖所示，則木塊所受合力的方向?yàn)? )A水平向左 B水平向右C沿斜面向下 D沿斜面向上4一間新房要蓋屋頂，為了使下落的雨滴能夠以最短的時(shí)間淌離屋頂，則所蓋屋頂?shù)捻斀菓?yīng)為(設(shè)雨滴沿屋頂

7、下淌時(shí)，可看作在光滑的斜坡上下滑)( )A60 B90 C120 D1505如圖所示，小車(chē)質(zhì)量為M，光滑小球P的質(zhì)量為m，繩質(zhì)量不計(jì)，水平地面光滑，要使小球P隨車(chē)一起勻加速運(yùn)動(dòng)，則施于小車(chē)的水平作用力F是(已知)( )Amgtan B(Mm)gtan C(Mm)gcot D(Mm)gsin 6質(zhì)量為60 kg的物體以4 m/s的速度豎直勻速下降，若向上的力突然變?yōu)?30 N，并持續(xù)2 s，則這2 s內(nèi)物體下落的高度是多少？(g取10 m/s2)7一輛質(zhì)量為1.0103 kg的汽車(chē)，經(jīng)過(guò)10 s由靜止加速到速度為108 km/h后勻速前進(jìn)求：(1)汽車(chē)受到的合力(2)如果關(guān)閉汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)并剎車(chē)

8、，設(shè)汽車(chē)受到的阻力為6.0103 N，求汽車(chē)由108 km/h到停下來(lái)所用的時(shí)間和所通過(guò)的路程8在宇航訓(xùn)練程序中，一位80 kg的宇航員被綁在一個(gè)質(zhì)量為220 kg的火箭運(yùn)載器內(nèi)，這個(gè)運(yùn)載器被安全放在一條無(wú)摩擦的長(zhǎng)軌道上，開(kāi)動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使之很快地加速運(yùn)載器，然后馬達(dá)制動(dòng)運(yùn)載器，vt圖象如圖所示設(shè)噴射燃料的質(zhì)量和運(yùn)載器的質(zhì)量比較可以忽略(1)計(jì)算向前的推力多大；(2)計(jì)算施加在運(yùn)載器上的制動(dòng)力；(3)計(jì)算沿導(dǎo)軌運(yùn)行的路程第四章 4.6.2用牛頓定律解決問(wèn)題（2）編號(hào)：4.6 2 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的原因。2能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決有關(guān)超重和失重問(wèn)題。【學(xué)習(xí)任

9、務(wù)】例1站在電梯中，人的質(zhì)量為m。人和電梯一同靜止時(shí)，人對(duì)地板的壓力為多大？人隨電梯以加速度a勻加速上升，人對(duì)地板的壓力為多大？人以加速度a勻減速下降，這時(shí)人對(duì)地板的壓力又是多大？以重力加速度g加速下降例2 在升降機(jī)中，一個(gè)人站在磅秤上，發(fā)現(xiàn)自己的體重減輕了20%，于是他作出下列判斷，其中正確的是( )升降機(jī)以0.8g的加速度加速上升升降機(jī)以0.2g的加速度加速下降升降機(jī)以0.2g的加速度減速上升升降機(jī)以0.8g的加速度減速下降 A只有和正確 B只有和正確 C只有和正確 D均不正確點(diǎn)評(píng)：超重和失重現(xiàn)象僅與加速度方向有關(guān)，與速度大小和方向均無(wú)關(guān)減速上升與加速下降的加速度方向均豎直向下，均處于失重

10、狀態(tài)。例2 懸掛在電梯天花板上的彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子掛著質(zhì)量為m的物體，電梯靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為Gmg，下列說(shuō)法中，正確的是( )A當(dāng)電梯勻速上升時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)增大，電梯勻速下降時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小B只有電梯加速上升時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才會(huì)增大，只有電梯加速下降時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才會(huì)減小C不管電梯向上或向下運(yùn)動(dòng)，只要加速度的方向豎直向上，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)一定增大D不管電梯向上或向下運(yùn)動(dòng)，只要加速度的方向豎直向下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)一定減小【補(bǔ)充學(xué)習(xí)材料】1容器內(nèi)盛有部分水，現(xiàn)將容器豎直向上拋出，設(shè)容器在上拋過(guò)程中不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，忽略空氣阻力，那么下列說(shuō)法中，正確的是( )A上升過(guò)程中水對(duì)

11、容器底面的壓力逐漸增大B下降過(guò)程中水對(duì)容器底面的壓力逐漸減小C在最高點(diǎn)水對(duì)容器底面的壓力大小等于水的重力大小D整個(gè)過(guò)程中水對(duì)容器底面都沒(méi)有壓力點(diǎn)評(píng)：物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，物體與重力有關(guān)的一些現(xiàn)象就會(huì)全部消失，比如：與重力有關(guān)的一些儀器如天平、臺(tái)秤等不能再使用；豎直上拋的物體再也回不到地面；杯口向下時(shí)，杯中的水也不流出。2. 質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？(g10 m/s2)(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以3 m/s2的加速度加速上升；(3)升降機(jī)以4 m/s2的加速度加速下降第四章 4.6.2用牛頓定律解決問(wèn)題（2）編號(hào)：4.6

12、 2 1物體P、Q疊放在一起(P在上)，現(xiàn)從某一高度由靜止釋放，若不計(jì)空氣阻力，則它們?cè)谙侣溥^(guò)程中( )AP對(duì)Q有向下的彈力BP、Q間無(wú)相互作用的彈力CQ對(duì)P的彈力小于P的重力DP對(duì)Q的彈力小于Q的重力2一個(gè)人站在體重計(jì)的測(cè)盤(pán)上，在人下蹲的過(guò)程中，指針示數(shù)變化應(yīng)是( )A先減小，后還原 B先增大，后還原C始終不變 D先減小，后增大，再還原3質(zhì)量為m的物體放置在升降機(jī)內(nèi)的臺(tái)秤上，升降機(jī)以加速度a在豎直方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)若物體處于失重狀態(tài)，則( )A升降機(jī)加速度方向豎直向下B臺(tái)秤示數(shù)減少maC升降機(jī)一定向上運(yùn)動(dòng)D升降機(jī)一定做加速運(yùn)動(dòng)4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

13、大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示取重力加速度g10 m/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(dòng)摩擦因數(shù)分別為( )Am0.5 kg，0.4 Bm1.5 kg，0.4Cm0.5 kg，0.2 Dm1 kg，0.25.一質(zhì)量為m40 kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上電梯從t0時(shí)刻由靜止開(kāi)始上升，在0到6 s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化如圖10所示試問(wèn)：在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度是多少？(重力加速度g取10 m/s2.)6如圖表示某小球所受的合力與時(shí)間的關(guān)系，各段的合力大小相同，作用時(shí)間相同，設(shè)小球從靜止開(kāi)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

14、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7.用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的重物，從深為H的井底提起重物并豎直向上作直線運(yùn)動(dòng)，重物到井口時(shí)速度恰為零，已知細(xì)繩的最大承受力為T(mén)，則用此細(xì)繩子提升重物到井口的最短運(yùn)動(dòng)時(shí)間為多少？8物體靜止在一水平面上，它的質(zhì)量為m，物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力現(xiàn)用平行于水平面的力F拉物體，得到加速度a和拉力F的關(guān)系圖象如圖6所示(1)根據(jù)圖象可以求出物體的質(zhì)量m.王敏同學(xué)分析的過(guò)程是：從圖象中得到F12 N時(shí)，物體的加速度a4 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律Fma，求得質(zhì)量m3 kg.請(qǐng)判斷王敏同學(xué)的分析過(guò)程是否正確，并分析原因，

15、最后給出正確的結(jié)果(2)根據(jù)圖象計(jì)算物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)的數(shù)值(g10 m/s2)9兩個(gè)完全相同的物塊a、b質(zhì)量均為m0.8 kg，在水平面上以相同的初速度從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)如圖所示，圖中的兩條直線表示物體受到水平拉力F作用和不受拉力作用的vt圖象，求：(1)物塊b所受拉力F的大??；(2)8 s末a、b間的距離10如圖5所示是測(cè)量物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置物塊放在長(zhǎng)木板上，木板固定在水平桌面上，物塊前方裝有輕質(zhì)小滑輪，沙桶和彈簧秤通過(guò)繞在滑輪上的細(xì)繩相連，放開(kāi)沙桶后，物塊在木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(板上面空間的細(xì)繩均水平，不計(jì)滑輪的摩擦)(1)要完成本實(shí)驗(yàn)，還缺少的器材是(并指明