牛顿第二定律的应用 学案（粤教版必修1）

1 / 9 牛顿第二定律的应用 学案（粤教版必修 1） 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 牛顿第二定律的应用学案 1（粤教版必修 1） 1牛顿第二定律给出了加速度与力、质量之间的定量关系：_.因此，我们在已知受力的情况下可以结合_，解决有关物体运动状态变化的问题；我们也可以在已知物体运动状态发生变化的情况下，运用运动学公式求出物体的 _，再结合牛顿第二定律确定物体的受力情况 2受力分析的一般顺序：先 _，再 _，最后_受力分析的方法有 _和 _ 3第一类基本问题 已知物体的 _，确定物体的 _求解此类题的思路是：已知物体的受力情况，根据 _，求出物体的 _ ， 再 由 物 体 的 初 始 条 件 ， 根 据_求出未知量 (速度、位移、时间等 )，从而确定物体的运动情况 4第二类基本问题 已知物体的 _，确定物体的 _求解此类题的思路是：根据物体的运动情况，利用 _求出_ ， 再 根 据 _ 就可以确定物体2 / 9 _，从而求得未知的力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数等 5分析和解决这类问题的关键 对物体进行正确的受力分析和运动情况的分析，并抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁 . 一、从受力情况确定运动情况 解题思路 分析物体受力情况 求物体的合力 由 a Fm求加速度 结合运动学公式 求运动学量 例 1 静止在水平面上的物体质量为 400g，物体与水平面间的动摩擦因数为，在 4N 的水平拉力作用下，物体从静止开始运动，求出 4s 内物体的位移和 4s 末物体的速度 (g 取10m/s2) 讨论交流 1从以上的解题过程中，总结一下运用牛顿定律解决由受力情况确定运动情况的一般步骤 2受力情况和运动情况的链接点是牛顿第二定律，在运用过程中应注意哪些问题？ 3 / 9 变式训练 1 如图 1 所示，质量 m 4kg 的物体与地面间的动摩擦因数为 ，在与水平方向成 37 角的恒力 F作用下，从静止起向右前进 t1后撤去 F，又经过 t2物体刚好 停下求： F 的大小、最大速度 vm、总位移 s. 二、从运动情况确定受力 解题思路 分析物体运动情况 利用运动学公式求 a由 F ma 求合力 求其他力 例 2 质量为的载重汽车，在 103N 的牵引力作用下由静止匀加速开上一个山坡，沿山坡每前进 100m，升高 5m汽车由静止开始前进 100m 时，速度达到 36km/h，求汽车在前进中所受摩擦力的大小 (g 取 10m/s2) 方法规纳 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草 图 (2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度 (3)根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力 (4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力 变式训练 2 一个物体的质量 m，以初速度 v0 30m/s 竖直向上抛出，经过 t物体上升到最高点已知物体上升过程中所受到的空气阻力大小恒定，求物体上升过程中所受空气阻力的大小是多少？ 4 / 9 变式训练 3 如图 2 所示，光滑地面上，水平力 F 拉动小车和木块一起做匀加速运动，小车的质量为 m，木块的质量为m.设加速度大小为 a，木块与小车之间的动摩擦因数为 ，则在这个过程中木块受到的摩擦力大小不可能是 ( ) A mgB ma mFD F ma 【即学即练】 图 3 1如图 3 所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连在某一段时间内小球与小车相对静止，且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力则在这段时间内小车可能是 ( ) A向右做加速运动 B向右做减速运动 c向左做加速运动 D向左做减速运动 2两辆汽车在同一水平路面上行驶，它们的质量之比 m1m2 12 ，速度之比 v1v2 21. 当两车急刹车后，甲车滑行的最大距离为 s1，乙车滑行的最大距离为 s2.设两车与路面间的动摩擦因数相等，不计空气阻力，则 ( ) 5 / 9 A s1s2 12B s1s2 11 c s1s2 21D s1s2 41 图 4 3如图 4 所示，车沿水平地面做直线运动，车厢内悬挂在车顶上的小球与悬点的连线与竖直方向的夹角为 ，放在车厢底板上的物体 A 与车厢相对静止 A 的质量为 m，则 A 受到的摩擦力的大小和方向分别是 ( ) A mgsin ，向右 B mgtan ，向右 c mgcos ，向左 D mgtan ，向左 图 5 4如图 5 所示，静止的粗糙传送带上有一木块 m 正以速度v 匀速下滑，滑到传送带正中央时，传送带开始以速度 v 匀速斜向上运动则木块从 A 滑到 B 所需的时间与传送带始终静止不动时木块从 A 滑到 B 所用的时间比较 ( ) A两种情况相同 B前者慢 c前者快 D不能确定 图 6 5如图 6 所示，质量 m 2kg 的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的倍，现对6 / 9 物体施加一个大小 F 8N、与水平方向夹角 37 角的斜向上的拉力，已知 sin37 ， cos37 ， g 取 10m/s2.求： (1)物体在拉力作用下 5s 末的速度； (2)物体在拉力作用下5s 内通过的位移 6固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力 F 作用下向上运动，推力F 与小环速度 v 随时间变化规律如图 7 所示，重力加速度 g取 10m/s2.求： (1)小环的质量 m； (2)细杆与地面间的倾角 . 参考答案 课前自主学习 1 a Fm 运动学公式 加速度 2重力 弹力 摩擦力 整体法 隔离法 3受力情况 运动情况 牛顿第二定律 加速度 运动学规律 4运动情况 受力情况 运动学公式 加速度 牛顿第二定律 所受的力 5加速度 解题方法探究 例 1 40m 20m/s 解析 设物体的质量为 m，水平拉力为 F，地面对物体的支7 / 9 持力，摩擦力分别为 FN、 f.对物体受力分析如图所示，由牛顿第二定律可得 F 合 F f ma，由于 f FN ， FN mg 得a F mgm. 再由运动学公式得， 4s 内物体的位移 s 12at2 12Fmgmt2 124 42m 40m. 4s 末物体的速度 v at F mgm&# 8226;t 4 4m/s 20m/s. 讨论交流 1运用牛顿定律解决由受力情况确定物体的运动情况大致分为以下步骤： (1)确定研究对象 (2)对确定的研究对象进行受力分析，画出物体的受力示意图 (3)建立直角坐标系，在相互垂直的方向上分别应用牛顿第二定律列式 Fx max，Fy may.求得物体运动的加速度 (4)应用运动学的公式求解物体的运动学量 2受力分析的过程中要按照一定的步骤以避免 “ 添力 ” 或“ 漏力 ” 一般是先场力，再接触力，然后是其他力，如一重、二弹、三摩擦、四其他再者每一个力都会 独立地产生一个加速度但是解题过程中往往应用的是合外力所产生的合加速度再就是牛顿第二定律是一矢量定律，要注意正方向的选择和直角坐标系的应用 变式训练 1 20m/s 60m 解析 由运动学知识可知：前后两段匀变速直线运动的加速8 / 9 度 a 与时间 t 成反比，而第二段中 mg ma2，加速度 a2g 5m/s2，所以第一段中的加速度一定是 a1 10m/s2.再由方程 Fcos (mg Fsin) ma1 可求得： F 第一段的末速度和第二段的初速度相等都是最大速度，可以按第二段求得： vm a2t2 20m/s 又由于两段的平均速度和全过程的平均速度相等，所以有 s vm2(t1 t2) 60m. 例 2 150N 解析 设斜坡的倾角为 ，以汽车为研究对象，受力如图所示已知汽车的质量 m 2750kg，初速度 v0 0，末速度 vt 36km/h 10m/s. 匀加速运动的位移 s 100m，根据运动学公式 v2t v202as，得 a v2t v202s 102 02100m/s2 /s2. 由牛顿第二定律知，沿斜面方向有 F f mgsin ma. 其中 sin 5100. 所以 f F mgsin ma 2900 2750(105100 )N