沪科版必修一 第5章5.4牛顿运动定律的案例分析 学案 (1).docVIP

5.4牛顿运动定律的案例分析学习目标重点难点1.会用牛顿第二定律分析解决两类基本问题。2记住应用牛顿运动定律解题的基本思路与方法。3会用整体法与隔离法解决简单的连接体问题。重点：用牛顿第二定律分析解决两类动力学问题。难点：牛顿第二定律分析解决两类动力学问题的思路和方法。一、动力学的两类基本问题1根据受力情况确定运动情况：先对物体受力分析，求出_，再利用_求出加速度，然后利用_求运动量(如位移、速度、时间等)。2根据运动情况确定受力情况：先分析物体的_，利用_求出加速度，再利用_求合力(或求其他力)。预习交流1牛顿第二定律在力和运动中起什么作用？二、简单连接体问题1多个相互关联的物体组成的_(或物体系)。如几个物体_在一起，或_在一起，或用绳子、细杆连在一起。2研究连接体问题，常用两种基本方法，即_。预习交流2连接体可以看成整体的条件是什么？答案：一、1.合力牛顿第二定律运动学公式2运动情况运动学公式牛顿第二定律预习交流1：答案：牛顿第二定律确定了运动和力的关系，是联系物体受力情况与运动情况的桥梁。二、1.物体组叠放并排挤放2整体法与隔离法预习交流2：答案：连接体可以看成整体的条件是连接体内各物体的加速度相同。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、从运动情况确定受力1尝试分析由物体的运动情况确定其受力情况的思路。2试总结由物体的运动情况确定其受力类问题的解题步骤。一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m2103 kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：(1)关闭发动机时汽车的速度大小；(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；(3)汽车牵引力的大小。1.这类问题的解题思路是上一类问题解题思路的逆过程。2根据运动学公式求出加速度后，再由牛顿第二定律求力，求力的方法有两种：(1)先用牛顿第二定律求出合力，再用力的合成和分解求某个力；(2)把要求的某力包含在合力中，直接根据牛顿第二定律列方程，整理方程得到要求力的代数式，然后求出。二、从受力确定运动情况1请思考：已知物体的受力求解物体的运动情况的解题思路是怎样的呢？2已知物体受力情况求运动情况时的解题步骤是怎样的？在平直的高速公路上，一辆汽车正以32 m/s的速度高速行驶。因前方出现事故，司机立即刹车，直到汽车停下。已知汽车的质量为1.5103 kg，刹车时汽车受到的阻力为1.2104 n，求：(1)刹车时的加速度大小；(2)从开始刹车到最终停下，汽车运动的时间；(3)从开始刹车到最终停下，汽车前进的距离。1.熟练掌握解这类问题的基本思路。受力分析和运动情况分析是关键，加速度是连接力和运动的桥梁。2在受力分析的基础上正确求出合力。求合力时根据具体情况选择求合力的具体方法，特别是正交分解法。3根据牛顿第二定律求加速度，求加速度时一般以加速度方向为正方向，故求得的加速度一般是正值。4利用匀变速直线运动的公式求速度、位移和时间时，要特别注意加速度“”“”号代入方式，即如果是匀加速运动，加速度代入正值；如果是匀减速运动，加速度应转换为负值代入。三、简单连接体问题简单连接体的基本解题思路是怎样的？(2012济南高一检测)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()。amgb.mgc.f d.f用牛顿运动定律解题应注意的问题1要注意研究对象的选取，在解决问题时，可以用“隔离法”对某个物体进行研究，也可以用“整体法”对系统进行研究。(1)整体法：若连接体具有相同的加速度，可以把连接体看成一个整体作为研究对象。在进行受力分析时要区分内力和外力，采用整体法只考虑系统外力，无法涉及内力。(2)隔离法：把研究对象从周围物体中隔离出来，单独进行分析。求连接体之间的作用力(即内力)时，必须采用隔离法。2注意物体所受的合外力f合与物体运动加速度a的瞬时对应关系。所以我们分析问题时要特别注意物体所受的力在运动过程中是否发生变化。3注意牛顿第二定律中的加速度a是对惯性参考系而言的，一般我们以地球作为惯性参考系。4注意f合ma是矢量式，所以在应用时，要选择正方向，一般我们选择合外力的方向即加速度的方向为正方向。答案：活动与探究1：1.答案：对于这类问题可以按以下思路分析：(1)根据物体的运动情况结合运动学公式求出加速度；(2)根据牛顿第二定律f合ma求出物体所受的合外力；(3)根据物体的受力情况求出未知力。2答案：(1)确定研究对象；(2)分析物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度；(3)分析物体的受力情况，画出受力示意图；(4)根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合外力；(5)根据力的合成与分解或力的正交分解，由合力求出所要求的力。迁移与应用1：答案：(1)4 m/s(2)4103 n(3)6103 n解析：(1)汽车开始做匀加速直线运动s0t1解得v04 m/s(2)汽车滑行减速过程加速度a22 m/s2由牛顿第二定律得：fma2解得f4103 n(3)开始加速过程中加速度为a1s0a1t2由牛顿第二定律得：ffma1解得：ffma16103 n。活动与探究2：1.答案：具体解题思路如下：2答案：(1)确定研究对象，对其进行受力分析，并画出受力图。(2)求出物体所受的合外力。(3)应用牛顿第二定律求出加速度。(4)结合物体运动的初始条件，应用运动学公式就可以求出物体的运动情况任意时刻的位移和速度，以及运动的轨迹。即：受力分析求出合力求得a根据运动情况可求得s、v0、vt、t。迁移与应用2：答案：(1)8.0 m/s2(2)4 s(3)64 m解析：(1)选汽车初速度方向为正方向，刹车过程汽车受的合力就等于汽车受到的阻力，根据牛顿第二定律，am/s28.0 m/s2，故汽车刹车时的加速度大小为8.0 m/s2。(2)汽车运动的时间t s4 s。(3)汽车前进的距离sv0tat2324 m(8)42 m64 m。活动与探究3：答案：一般的解题思路如下：先用整体法求得加速度，再用隔离法求连接体之间的作用力；先用隔离法求加速度，再用整体法求力。迁移与应用3：d解析：以弹簧测力计和重物为研究对象，它们的加速度a，以重物m为研究对象，fmgma，fm(ga)f。1在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上，用弹簧拴着一个小球，弹簧处于自然长度，如图所示。当旅客看到弹簧的长度变长时，火车运动的状态可能是()。a火车向右运动，速度在增加中b火车向右运动，速度在减小中c火车向左运动，速度在增加中d火车向左运动，速度在减小中2如图所示，当车厢向前加速前进时，物体m静止于竖直车厢后壁上，当车厢加速度增加时，则()。a物体m静摩擦力增加b车厢壁对物体m的弹力增加c物体m仍保持相对于车的静止状态d物体m的加速度也增加3某步枪子弹射出枪膛口的瞬时速度可达100 m/s，若步枪的枪膛长为0.5 m，子弹的质量为20 g，则高压气体对子弹的平均作用力多大？4(2012大连高一检测)大连某条道路上，规定车辆行驶速度不得超过30 km/h，在一次交通事故中，肇事车是一辆卡车，测得这辆车紧急刹车(车辆被抱死)时留下的刹车痕迹长为7.6 m。经过测试得知这种轮胎与路面的动摩擦因数为0.7，请判断该车是否超速。5如图所示，某质量为1 100 kg的汽车在平直公路上试车，当达到100 km/h的速度时关闭发动机，经70 s停下，则汽车受到的阻力是多大？答案：1bc解析：取小球作为研究对象。由于弹簧变长了，故小球受到向左的弹力，即小球受到的合力向左。因为加速度a与f合同向，故小球的加速度方向向左。加速度a方向向左，并不能说明速度方向也向左，应有两种可能：(1)速度v向左时，v增大，做加速运动，c正确；(2)速度v方向向右时，a与v方向相反，速度v减小，做减速运动，b正确。2bcd解析：物体m在竖直方向受的静摩擦力等于重力，a错。水平方向，物体m与车厢有共同的加速度，根据牛顿第二定律知弹力增加，因此b、c、d对。3答案：2102 n解析：先求子弹的加速度，根据v02as，a1104 m/s2再根据牛顿第二定律，fma2102 n。4答案：超速解析：选初速度方向为正方向，根据牛顿第二定律，汽车刹车时的加速度大小ag7 m/s2，由运动学公式0v2as，v0 m/s10.3 m/s37.08 km/h30 km/h，故该车超速。5答案：437