高中物理 4.3牛顿第二定律导学案2 新人教版必修1.doc

第四章 牛顿运动定律第3节 牛顿第二定律应用 (2)【学习目标】1加深理解牛顿第二定律2建立传送带模型3学会用正交分解法、整体法和隔离法处理连接体问题【重点、难点】学会用整体法和隔离法处理连接体问题预习案【自主学习】1一个小孩从滑梯上滑下的运动可看做匀加速直线运动。第一次小孩单独从滑梯上滑下，加速度为a1。第二次小孩背着书包后再从滑梯上滑下(书包不与滑梯接触)，加速度为a2。则()aa1a2 ba1a2 d无法判断2如图所示，质量m=1 kg的金属块在水平地面上，受到与水平面夹角=37的恒定拉力f=5n作用，从静止开始以a =1.2 m/s2 向右做匀加速直线运动。已知动摩擦因数（sin37=0.6，cos37=0.8，g=10 ）。求：（1）金属块与地面间的滑动摩擦力；f（2）如果速度v=6 m/s时撤去拉力f，求撤去拉力后金属块在水平地面上滑行的最大距离x。【学始于疑】探究案【合作探究一】独立性的理解【例1】如图所示，电梯与水平面成300的角，当电梯匀速运动时，电梯水平面对人的支持力为人所受重力的 倍，人与梯面间的摩擦力是 ；当电梯加速运动时，电梯水平面对人的支持力为人所受重力的6/5，人与梯面间的摩擦力是人所受重力的 倍，方向 。拓展1：如果电梯以同样的加速度向下运动，电梯面对人的支持力为人所受重力的多少倍？此时梯面对人的摩擦力是重力的多少倍，方向如何？拓展2：如果人与梯面间的动摩擦因数，要使人相对梯面静止，电梯向下运动加速度最大为多少？归纳总结【合作探究二】同一性的理解f1f2ab【例2】如图所示，两个质量相同的物体a和b紧靠在一起，放在光滑水平面上，如果分别受到水平推力f1、f2作用，且f1f2，则a施于b的作用力是 拓展1：如果水平面不光滑，且相同，仍在f1、f2作用下一起加速，则a施于b的作用力大小是 拓展2：如果a与b之间用轻杆或弹簧相栓接，轻杆或弹簧弹力是 思考：若两物体的质量m1 、m2不等，上述情况中弹力又是多少？归纳总结【合作探究三】传送带模型项目图示滑块可能的运动情况水平传送带(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速 (1)v0v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v返回时速度为v，当v0v返回时速度为v0倾斜传送带(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能一直匀速(4)可能先以a1加速后以a2加速(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速【例3】如图11所示，传送带与水平面间的倾角为37，传送带以10 m/s的速率运行，在传送带上端a处无初速度地放上质量为0.5 kg的物体，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带a到b的长度为16 m，则物体从a运动到b的时间为多少？(取g10 m/s2)归纳总结【课堂小结】【思考】【当堂检测】1（多选）如图所示，地面上有两个物体完全相同的木块a、b，在水平推力f作用下运动，当弹簧长度稳定后，若用表示木块与地面间的动摩擦因数， 表示弹簧弹力，则（ ）a bc d2现在传送带传送货物已被广泛地应用，如图所示为一水平传送带装置示意图。紧绷的传送带ab始终保持恒定的速率v1 m/s运行，一质量为m4 kg的物体被无初速度地放在a处，传送带对物体的滑动摩擦力使物体开始做匀加速直线运动，随后物体又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设物体与传送带之间的动摩擦因数0.1，a、b间的距离l2 m，g取10 m/s2。求：(1)物体刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小；(2)物体做匀加速直线运动的时间；(3)如果提高传送带的运行速率，物体就能被较快地传送到b处，求物体从a处传送到b处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。【课后巩固】1如图所示，两个质量分别为m12 kg、m23 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接。两个大小分别为f130 n、f220 n的水平拉力分别作用在m1、m2上，则()a弹簧秤的示数是25 n b弹簧秤的示数是50 nc在突然撤去f2的瞬间，m1的加速度大小为5 m/s2d在突然撤去f1的瞬间，m1的加速度大小为13 m/s22（多选）2014四川卷 如图所示，水平传送带以速度v1匀速运动，小物体p、q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连，t0时刻p在传送带左端具有速度v2，p与定滑轮间的绳水平，tt0时刻p离开传送带。不计定滑轮质量和滑轮与绳之间的摩擦，绳足够长。正确描述小物体p速度随时间变化的图像可能是()a bc d32014新课标全国卷 公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s，当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的，若要求安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。4传送带是一种常用的运输工具，被广泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等。如图所示为火车站使用的传送带示意图。绷紧的传送带水平部分长度l5 m，并以v02 m/s的速度匀速向右运动。现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2。求：(1)旅行包经过多长时间到达传送带的右端；(2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短，则传送带速度的大小应满足什么条件？最短时间是多少？ 5如图所示，绷紧的传送带，始终以2 m/s的速度匀速斜向上运行，传送带与水平方向间的夹角30。现把质量为10 kg的工件轻轻地放在传送带底端p处，由传送带传送至顶端q处。已知p、q之间的距离为4 m，工件与传送带间的动摩擦因数为，取g10 m/s2。(1)通过计算说明工件在传送带上做什么运动；(2)求工件从p点运动到q点所用的时间。【答案】 自主学习：1a 解析：以滑梯上的孩子为研究对象，受力分析并正交分解如图所示。x方向：mg sinffmay方向：fnmg cos0x、y方向联系：fffn由上列各式解得ag(sincos)与质量无关，a正确。2（1）（2）解析：（1）分析金属块受力，由牛顿第二定律得， （2）撤去外力后，金属块作匀减速直线运动，设加速度大小为由牛顿第二定律得 由运动学公式得 联立解得当堂检测: 1a c 2(1)4 n 1 m/s2 (2)1 s (3)2 s 2 m/s解析：(1)滑动摩擦力ffmg0.1410 n4 n加速度ag0.110 m/s21 m/s2(2)物体达到与传送带相同速率后不再加速，则vat1，t1 s1 s(3)物体始终匀加速运行时间最短，加速度仍为a1 m/s2，当物体到达右端时，有v2al，vmin m/s2 m/s所以传送带的最小运行速率为2 m/s物体最短运行时间由vminatmin得tmin s2 s课后巩固：1d 2bc解析： 若p在传送带左端时的速度v2小于v1，则p受到向右的摩擦力，当p受到的摩擦力大于绳的拉力时，p做加速运动，则有两种可能：第一种是一直做加速运动，第二种是先做加速度运动，当速度达到v1后做匀速运动，所以b正确；当p受到的摩擦力小于绳的拉力时，p做减速运动，也有两种可能：第一种是一直做减速运动，从右端滑出；第二种是先做减速运动再做反向加速运动，从左端滑出。若p在传送带左端具有的速度v2大于v1，则小物体p受到向左的摩擦力，使p做减速运动，则有三种可能：第一种是一直做减速运动，第二种是速度先减到v1，之后若p受到绳的拉力和静摩擦力作用而处于平衡状态，则其以速度v1做匀速运动，第三种是速度先减到v1，之后若p所受的静摩擦力小于绳的拉力，则p将继续减速直到速度减为0，再反向做加速运动并且摩擦力反向，加速度不变，从左端滑出，所以c正确。320 m/s (或72 km/h)解析：设路面干燥时，汽车与地面的动摩擦因数为0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为s，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得0mgma0sv0t0式中，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度设在雨天行驶时，汽车与地面的动摩擦因数为，依题意有0设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得mgmasvt0联立上述式子并代入数据得v20 m/s(72 km/h)4(1)3 s(2)大于或等于2 m/s s解析：(1)旅行包无初速度地轻放在传送带的左端后，旅行包相对于传送带向左滑动，旅行包在滑动摩擦力的作用下向右做匀加速运动，由牛顿第二定律得旅行包的加速度af/mmg/mg2 m/s2当旅行包的速度增大到等于传送带速度时，二者相对静止，匀加速运动时间t1v0/a1 s匀加速运动位移xat1 m此后旅行包匀速运动，匀速运动时间t22 s旅行包从左端运动到右端所用时间tt1t23 s(2)要使旅行包在传送带上运行时间最短，必须使旅行包在传送带上一直加速由v22al 得 v2 m/s即传送带速度必须大于或等于2 m/s由lat2 得旅行包在传送带上运动的最短时间t s5(1)先匀加速运动0.8 m，然后匀速运动