高中物理第四章牛頓運(yùn)動定律6用牛頓運(yùn)動定律解決問題1學(xué)案新人教必修.docx

6用牛頓運(yùn)動定律解決問題(一)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.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(yùn)動情況進(jìn)行受力分析(重點(diǎn))2.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(diǎn))3.掌握解決動力學(xué)問題的基本思路和方法，會用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式解決有關(guān)問題(難點(diǎn))從 受 力 確 定 運(yùn) 動 情 況1牛頓第二定律確定了運(yùn)動和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的運(yùn)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(yùn)動學(xué)規(guī)律確定物體的運(yùn)動情況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()2根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個(gè)力的方向()3加速度是聯(lián)系運(yùn)動和力的橋梁()為什么加速度可以把受力和運(yùn)動聯(lián)系起來？【提示】因?yàn)樵谂ｎD第二定律中有加速度與力的關(guān)系，而在運(yùn)動學(xué)公式中有加速度與運(yùn)動參量的關(guān)系，所以加速度作為“橋梁”，把物體的受力與運(yùn)動聯(lián)系起來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，一個(gè)小孩從靜止開始下滑，小孩與滑梯間的動摩擦因數(shù)為，滑梯長度為L，怎樣求小孩滑到底端的速度和需要的時(shí)間？圖461【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v2v2ax，xv0tat 2即可求得小孩滑到底端的速度和需要的時(shí)間1解題思路2解題步驟(1)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(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)動的加速度(4)結(jié)合物體運(yùn)動的初始條件，選擇運(yùn)動學(xué)公式，求出所需求的運(yùn)動學(xué)參量任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動軌跡等1一個(gè)物體在水平恒力F的作用下，由靜止開始在一個(gè)粗糙的水平面上運(yùn)動，經(jīng)過時(shí)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()A將水平恒力增加到2F，其他條件不變B將物體質(zhì)量減小一半，其他條件不變C物體質(zhì)量不變，水平恒力和作用時(shí)間都增為原來的兩倍D將時(shí)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Fmgma，所以ag，對比A、B、C三項(xiàng)，均不能滿足要求，故選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò)，由vat可得選項(xiàng)D對【答案】D 2(多選)在水平地面上，A、B兩物體疊放如圖462所示，在水平力F的作用下一起勻速運(yùn)動，若將水平力F作用在A上，兩物體可能發(fā)生的情況是()圖462AA、B一起勻速運(yùn)動BA加速運(yùn)動，B勻速運(yùn)動CA加速運(yùn)動，B靜止DA與B一起加速運(yùn)動【解析】若A、B間的最大靜摩擦力大于F，則A、B仍一起做勻速直線運(yùn)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(yùn)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】AC3如圖463所示，在傾角37的足夠長的固定的斜面底端有一質(zhì)量m1.0 kg的物體物體與斜面間動摩擦因數(shù)0.25，現(xiàn)用輕細(xì)繩將物體由靜止沿斜面向上拉動拉力F10 N，方向平行斜面向上經(jīng)時(shí)間t4.0 s繩子突然斷了，求：圖463(1)繩斷時(shí)物體的速度大?。?2)從繩子斷了開始到物體再返回到斜面底端的運(yùn)動時(shí)間(已知sin 370.60，cos 370.80，g取10 m/s2)【解析】(1)物體受拉力向上運(yùn)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(yùn)動的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律有：Fmgsin Ffma1又FfFN，F(xiàn)Nmgcos 解得：a12.0 m/s2t4.0 s時(shí)物體的速度大小v1a1t8.0 m/s.(2)繩斷時(shí)物體距斜面底端的位移為x1a1t 216 m繩斷后物體沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動，設(shè)運(yùn)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(yùn)動的過程有：mgsin Ffma2解得a28.0 m/s2物體勻減速運(yùn)動的時(shí)間t21.0 s減速運(yùn)動的位移為x2v1t24.0 m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mgsin Ffma3，得a34.0 m/s2設(shè)物體由最高點(diǎn)下滑的時(shí)間為t3，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得x1x2a3t，t3 s3.2 s，所以物體返回斜面底端的時(shí)間為tt2t34.2 s【答案】(1)8.0 m/s(2)4.2 s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：Fxma，垂直于加速度方向：Fy0.從 運(yùn) 動 情 況 確 定 受 力如果已知物體的運(yùn)動情況，根據(jù)運(yùn)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1物體運(yùn)動狀態(tài)的變化情況是由它的受力決定的()2物體運(yùn)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()3物體運(yùn)動狀態(tài)的變化情況決定了它的受力情況()1常用的運(yùn)動學(xué)公式有哪些？【提示】勻變速直線運(yùn)動速度v隨時(shí)間變化的規(guī)律是vv0at，位移隨時(shí)間變化的規(guī)律是xv0tat 2，速度位移關(guān)系式是v2v2ax.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(gè)分力李偉同學(xué)在觀看2016年9月15日22時(shí)04分09秒我國發(fā)射“天宮二號”的電視直播時(shí)，當(dāng)聽到現(xiàn)場指揮倒計(jì)時(shí)結(jié)束發(fā)出“點(diǎn)火”命令后，立刻用秒表計(jì)時(shí)，測得火箭底部通過發(fā)射架的時(shí)間約是4.8 s，他想算出火箭受到的推力，試分析還要知道哪些條件？不計(jì)空氣阻力，火箭質(zhì)量認(rèn)為不變圖464【提示】根據(jù)牛頓第二定律Fmgma，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(yùn)動學(xué)公式xat 2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(shí)間t，綜上所述除了時(shí)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，就可由公式xat 2和Fmgma求出火箭受到的推力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，對研究對象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析，并畫出受力圖和運(yùn)動草圖(2)選擇合適的運(yùn)動學(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4用細(xì)線將籃球拴在升降機(jī)光滑的側(cè)壁上，當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，出現(xiàn)如圖465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()圖465A升降機(jī)的加速度大于g，側(cè)壁對球無擠壓B升降機(jī)的加速度小于g，側(cè)壁對球有擠壓C升降機(jī)的加速度等于g，側(cè)壁對球無擠壓D升降機(jī)的加速度等于g，側(cè)壁對球有擠壓【解析】當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，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(cuò)誤當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，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(cuò)誤當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，加速度小于g，不會出現(xiàn)如圖所示的情況，球會在懸點(diǎn)下方，故B錯(cuò)誤【答案】C5如圖466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30.現(xiàn)木塊上有一質(zhì)量m1.0 kg的滑塊從斜面下滑，測得滑塊在0.40 s內(nèi)速度增加了1.4 m/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取10 m/s2，求：圖466(1)滑塊滑行過程中受到的摩擦力大?。?2)滑塊滑行過程中木塊受到地面的摩擦力大小及方向【解析】(1)由題意可知，滑塊滑行的加速度a m/s23.5 m/s2.對滑塊受力分析，如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin Ffma，解得Ff1.5 N.甲 乙(2)根據(jù)(1)問中的滑塊受力示意圖可得FNmgcos .對木塊受力分析，如圖乙所示，根據(jù)牛頓第三定律有FNFN，根據(jù)水平方向上的平衡條件可得Ff地Ffcos