高中物理4.6用牛顿运动定律解决问题学案新人教版必修.docVIP

第四章牛顿运动定律6用牛顿运动定律解决问题(一)学习目标1.知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题.2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法.3.能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析.4.能根据物体的受力情况推导物体的运动情况.5.会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题.自主探究1.匀变速直线规律:(1)速度公式:(2)位移公式:(3)速度与位移的关系式:2.牛顿运动定律:(1)牛顿第一定律:.(2)牛顿第二定律:.(3)牛顿第三定律:.合作探究一、从物体的受力情况确定物体的运动情况【例1】一个静止在光滑水平地面上的物体,质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动.求物体在4s末的速度和4s内的位移.问题:(1)研究对象是谁?它一共受几个力的作用,画出受力图.(2)研究对象受到的合力沿什么方向?大小是多少?(3)研究对象的运动是匀变速运动吗?依据是什么?1.如果已知物体的受力情况,可以由牛顿第二定律求出物体的,再通过规律确定物体的运动情况.2.解题思路(1)确定研究对象,对研究对象进行和,并画出;(2)根据力的合成与分解的方法,求出物体所受的;(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体的;(4)结合给定的物体的运动的初始条件,选择求出答案.二、从物体的运动情况确定物体的受力情况【例2】一个滑雪者,质量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角=30.在 t=5s的时间内滑下的路程x=60m,求滑雪人受到的阻力.(包括摩擦力和空气阻力)问题:(1)研究对象是谁?找出它的关于运动状态的描述.(2)求出研究对象的加速度,并画出受力图.(3)研究对象沿斜面方向下匀加速运动,应如何建立坐标系求合力?1.如果已知物体的运动情况,可以由运动学公式求出物体的,再通过确定物体的受力情况.2.解题思路(1)确定研究对象,对研究对象进行和,并画出物体的;(2)选择合适的运动规律,求出物体的;(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体的所受的;(4)根据的方法,找到各力之间的关系求出答案.课堂检测1.如果力F在时间t内使原来静止的质量为m的物体移动距离x,那么()A.相同的力在一半的时间内使质量为的物体移动相同的距离B.相同的力在相同的时间内使质量为的物体移动相同的距离C.相同的力在两倍的时间内使质量为2m的物体移动相同的距离D.一半的力在相同的时间内使质量为的物体移动相同的距离2.同学们小时候都喜欢滑滑梯,如图所示,已知斜面的倾角为,斜面长度为l,小孩与斜面的动摩擦因数为,小孩可看成质点,不计空气阻力,则下列有关说法正确的是()A.小孩下滑过程中对斜面的压力大小为mgcosB.小孩下滑过程中的加速度大小为gsinC.到达斜面底端时小孩速度大小为D.下滑过程小孩所受摩擦力的大小为mgcos3.有三个光滑斜轨道1、2、3,它们的倾角依次是60、45和30,这些轨道交于O点,现有位于同一竖直线上的3个小物体甲、乙、丙,分别沿这3个轨道同时从静止自由下滑,如图所示,物体滑到O点的先后顺序是()A.甲最先,乙稍后,丙最后B.乙最先,然后甲和丙同时到达C.甲、乙、丙同时到达D.乙最先,甲稍后,丙最后4.一个木块放在水平面上,在水平拉力F的作用下做匀速直线运动,当拉力为2F时木块的加速度大小是a,则水平拉力为4F时,木块的加速度大小是()A.aB.2aC.3aD.4a5.A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上,若两物体的质量mAmB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为()A.xA=xBB.xAxBC.xAxBD.不能确定6.如图所示,在沿平直轨道行驶的车厢内,有一轻绳的上端固定在车厢的顶部,下端拴一小球,当小球相对车厢静止时,悬线与竖直方向的夹角为,则下列关于车厢的运动情况正确的是()A.车厢加速度大小为gtan,方向水平向左B.车厢加速度大小为gtan,方向水平向右C.车厢加速度大小为gsin,方向水平向左D.车厢加速度大小为gsin,方向水平向右7.如图所示,质量m0=60kg的人通过定滑轮将质量为m=10kg的货物提升到高处.滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a=2m/s2,则人对地面的压力为(g取10m/s2)()A.120NB.480NC.600ND.720N8.如图所示,弹簧测力计外壳质量为m0,弹簧及挂钩的质量忽略不计,挂钩处吊着一质量为m的重物,现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计,使其向上做匀加速运动,则弹簧测力计的示数为()A.mgB.mgC.FD.F9.将“超级市场”中运送货物所用的平板车固定在水平地面上,配送员用400N的水平力推动一箱100kg的货物时,该货物刚好能在平板车上开始滑动;若配送员推动平板车由静止开始加速前进,要使此箱货物不从车上滑落,配送员推车时的加速度的取值可以为(g取10m/s2)()A.3.2m/s2B.5.5m/s2C.6.0m/s2D.2.8m/s210.如图所示,小车上固定一弯折硬杆ABC,C端固定一质量为m的小球.已知角恒定,当小车水平向左做变加速直线运动时,BC杆对小球的作用力的方向()A.一定沿着杆向上B.一定竖直向上C.一定不是水平方向D.随加速度a的数值的改变而改变11.质量为m=2kg的物体,放在水平面上,它们之间的动摩擦因数=0.5,现对物体施加F=20N的作用力,方向与水平面成=37(sin37=0.6)角斜向上,如图所示,(g取10m/s2)求:(1)物体运动的加速度为大小;(2)物体在力F作用下5s内通过的位移大小;(3)如果力F的作用经5s后撤去,则物体在撤去力F后还能滑行的距离.12.如图所示为游乐场中深受大家喜爱的“激流勇进”的娱乐项目,人坐在船中,随着提升机达到高处,再沿着水槽飞滑而下,劈波斩浪的刹那给人惊险刺激的感受.设乘客与船的总质量为100kg,在倾斜水槽和水平水槽中滑行时所受的阻力均为重力的0.1倍,水槽的坡度为30,若乘客与船从槽顶部由静止开始滑行18m经过斜槽的底部O点进入水平水槽(设经过O点前后速度大小不变,g取10m/s2).求:(1)船沿倾斜水槽下滑的加速度的大小;(2)船滑到斜槽底部O点时的速度大小;(3)船进入水平水槽后15s内滑行的距离.参考答案自主探究1.(1)v=v0+at(2)x=v0t+at2(3)v2-=2ax2.(1)一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.(2)物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比;加速度方向跟作用力方向相同.(3)两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上.合作探究一、从物体的受力情况确定物体的运动情况1.合力匀变速直线运动2.(1)受力分析运动分析受力分析图(2)合力(3)加速度(4)运动规律二、从物体的运动情况确定物体的受力情况1.加速度牛顿第二定律2.(1)受力分析运动分析受力分析图(2)加速度(3)合力(4)力的合成与分解课堂检测1.D解析:根据牛顿第二定律得F=ma,物体运动的位移为x=at2,联立两式可得x=.由各选项中各物理量的变化可判断选项D正确.2.AD解析:在下滑过程中,小孩受重力mg、支持力FN=mgcos、摩擦力Ff=FN,由牛顿第二定律,得mgsin-FN=ma,故a=gsin-gcos=(sin-cos)g,到达底端时的速度为v=,故选项A、D正确,选项B、C错误.3.B解析:设轨道的底边长度为d、倾角为,则轨道的长为x=.物体沿轨道下滑时的加速度a=gsin.由x=at2可得t=,所以当倾角为45时下滑时间最短,倾角为60和30时下滑时间相等.4.C解析:物体做匀速运动时受的摩擦力Ff=F.当拉力为2F时,由牛顿第二定律知2F-Ff=ma;当拉力为4F时,有4F-Ff=ma,解得a=3a.5.A解析:在滑行过程中,物体所受摩擦力提供加速度,设物体与水平面间的动摩擦因数为,则aA=g,aB=g,即aA=aB;又由运动学公式x=可知两物体滑行的最大距离xA=xB.6.A解析:小球受力分析如图所示,重力与拉力的合力方向水平向左,大小F=mgtan,所以加速度大小为gtan.7.B解析:对货物,根据牛顿第二定律有F-mg=ma,对人根据平衡条件有F+FN=m0g,由以上两式得FN=480N.8.D解析:设弹簧测力计的示数为FT,以弹簧测力计和重物为研究对象,根据牛顿第二定律有F-(m+m0)g=(m+m0)a,解得a=-g.以重物为研究对象,根据牛顿第二定律有FT-mg=ma,由以上几式可得FT=F.9.AD解析:根据题意可知,货物与平板车之间的最大静摩擦力为Fm=400N.要使货物不从车上滑落,推车的加速度最大时,货物受到的摩擦力刚好达到最大值,有Fm=mam,解得am=4m/s2,选项A、D正确.10.CD解析:BC杆对小球的作用力有两个效果,竖直方向与重力平衡,竖直方向分力不变,水平方向提供产生加速度的力,大小随加速度变化而变化,所以BC杆对小球的作用力的方向一定不是水平方向,随加速度a数值的改变而改变,选项C、D正确.11.解析:(1)对物体受力分析如图所示.水平方向有Fcos-Ff=ma竖直方向有Fsin+FN=mg另有Ff=FN代入数据解得a=6m/s2.(2)物体在5s内通过的位移x=at2=652m=75m.(3)5s末物体的速度v=at=65m/s=30m/s撤去力F后,物体运动的加速度大小a=g=5m/s2则物体在撤去力F后还能滑行的距离x=m=90m.答案:(1)6m/s2(2)75m(3)90m12.解析:(1)对船