人教版必修一 用牛顿运动定律解决问题（一） 教案.doc

适用学科高中物理适用年级高一适用区域人教版区域课时时长（分钟）2课时知识点1. 轻质量物体的牛顿定律问题2. 物体在倾角为的斜面上的合力计算3. 牛顿定律与图像4. 物体由静止开始在正反周期性变化的合力作用下的运动规律5. 物块在水平面上只在摩擦力作用下运动的加速度6. 整体和隔离法、牛顿第二定律在连接体问题中的应用教学目标1、进一步学习分析物体的受力情况，能结合力的性质和运动状态进行分析2、应用牛顿第二定律解决动力学的两类基本问题3、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法教学重点1.已知物体的受力情况，求物体的运动情况2.已知物体的运动情况，求物体的受力情况3.物体的受力分析教学难点两类动力学问题的解题思路。2018-2019学年人教版必修一 用牛顿运动定律解决问题（一） 教案教学过程一、导入1.运动学公式.2.牛顿三大定律.3已知物体的受力情况求运动。4已知物体的运动情况求受力。二、知识讲解（一）考点解读（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；（2）根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）；（3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；（4）结合给定的物体的运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。注意：速度的方向与加速度的方向要注意区分；题目中的力是合力还是分力要加以区分（二）考点详析考点1 从运动情况确定受力从运动情况确定受力（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；（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，求出物体的所受的合外力；考点2 运用牛顿运动定律解题步骤（4）根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力。运用牛顿运动定律解题步骤1、确定研究对象，并对物体进行受力分析，弄清题目的物理情景。2、选取正方向或建立坐标系，通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向。3、求出合力，利用牛顿第二定律求出物体的加速度。4、利用运动学公式确定物体的运动情况。已知物体的运动情况求受力 解题步骤1、对物体进行受力分析并建立题目中的物理情景2、根据物体的运动情况对物体运用运动学公式求出加速度。3、根据牛顿第二定律求出合力。4、结合物体受力分析求出所求的力。三 、例题精析例题1如图所示，有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜a受到其他西瓜对它的作用力的大小是（） a. m b. ma c. m d. m（g+a）【答案】c【解析】西瓜受到重力和其它西瓜给它的作用力而减速运动，加速度水平向右，其合力水平向右，作出西瓜a受力如图所示：由牛顿第二定律可得： , 所以： ，故abd错误，c正确故选c【点睛】：无论是已知运动求受力情况，还是已知受力求运动情况，加速度都是联系力与运动的桥梁，正确受力分析，根据牛顿第二定律列方程是解题关键.例题2如图所示，质量相等的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了则（） a. 绳子对甲的拉力小于甲的重力b. 绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力c. 乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定小于乙的重力d. 乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定大于乙的重力【答案】d【解析】甲悬在空中静止，甲受到平衡力作用，绳子的拉力和甲的重力是一对平衡力，甲受到绳子的拉力等于甲的重力故a错误；绳子对甲的拉力与甲对绳子的拉力是作用力和反作用力，大小相等，故b错误； 乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了，绳子对乙的拉力大于绳子对甲的拉力，甲乙重力相等，所以乙拉断绳子前瞬间，绳受到的拉力一定大于乙受到的重力故c错误，d正确；故选d。【点睛】：甲悬在空中静止，甲受到平衡力作用，绳子的拉力和甲的重力是一对平衡力例题3如图所示，用网球拍打击飞过来，网球拍打击网球的力（ ）a. 大于球撞击网球拍的力b. 小于球撞击网球拍的力c. 比球撞击网球拍的力更早产生d. 与球撞击网球拍的力同时产生【答案】d【解析】用网球拍打击飞过来的网球过程中，网球拍打击网球的力与球撞击球拍的力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律得知，两个力是同时产生的，大小相等，方向相反故选d【点睛】: 本题应用牛顿第三定律分析实际生活中力的关系作用力与反作用力是同时产生、同时消失的。例题4如图所示，套在绳索上的小圆环p下面挂一个重为g的物体q并使它们处于静止状态现释放圆环p，让其沿与水平面成角的绳索无摩擦的下滑，在圆环p下滑过程中绳索处于绷紧状态（可认为是一直线），若圆环和物体下滑时不振动，则下列说法正确的是（ ）aq的加速度一定小于 gsin b悬线所受拉力为 gsinc悬线所受拉力为gcos d悬线一定与绳索垂直【答案】c、d【解析】试题分析：对圆环与重物的整体分析，根据牛顿第二定律求出加速度的大小，隔离对木块分析，根据合力的大小，得出绳子拉力的大小和方向解：a、对整体分析，根据牛顿第二定律得，a=则q的加速度为gsin故a错误b、隔离对q分析，知q的合力为f合=mgsin，受重力和拉力两个力的作用，如图所示，根据合力的大小和重力大小关系知，悬线与绳索垂直拉力t=gcos故c、d正确，b错误故选cd【点睛】：解决本题的关键知道圆环与重物具有相同的加速度，通过整体隔离法，运用牛顿第二定律进行分析。四 、课堂运用基础1、一支架固定于放于水平地面上的小车上，细线上一端系着质量为m的小球，另一端系在支架上，当小车向左做直线运动时，细线与竖直方向的夹角为，此时放在小车上质量m的a物体跟小车相对静止，如图所示，则a受到的摩擦力大小和方向是（）amgsin，向左bmgtan，向右cmgcos，向右dmgtan，向左【答案】b【解析】以小球为研究对象，根据牛顿第二定律，得 mgtan=ma 得a=gtan 以a物体为研究对象 f=ma=mgtan，方向水平向右。故a、c、d错误，b正确2、如图，置于水平地面上相同材料的质量分别为m和m的两物体间用细绳相连，在m上施加一水平恒力f，使两物体做匀加速运动，对两物体间绳上的张力，正确的说法是（）a地面光滑时，绳子拉力的大小为b地面不光滑时，绳子拉力的大小为c地面不光滑时，绳子拉力大于d地面光滑时，绳子拉力小于【答案】b【解析】光滑时：由整体求得加速度：对m受力分析由牛顿第二定律得：t=ma 由式得：地面不光滑时：整体求加速度：对m受力分析由牛顿第二定律得：fumg=ma 由得：，则b正确，acd错误3、如图，用相同材料做成的质量分别为m1、m2的两个物体中间用一轻弹簧连接。在下列四种情况下，相同的拉力f均作用在m1上，使m1、m2作加速运动：拉力水平，m1、m2在光滑的水平面上加速运动。拉力水平，m1、m2在粗糙的水平面上加速运动。拉力平行于倾角为的斜面，m1、m2沿光滑的斜面向上加速运动。拉力平行于倾角为的斜面，m1、m2沿粗糙的斜面向上加速运动。以l1、l2、l3、l4依次表示弹簧在四种情况下的伸长量，则有（）al2l1bl4l3cl1l3dl2=l4【答案】d【解析】根据牛顿第二定律得以整体为研究对象，a1=，对m2：kl1=m2a1=以整体为研究对象，a2=，对m2：kl2=m2g+m2a1=以整体为研究对象，a3=，对m2：kl3=m2gsin+m2a3=以整体为研究对象，a4=gcos，对m2：kl4=m2gsin+m2gcos+m2a4=可见l1=l2=l3=l4 巩固1、如图所示，质量分别为m和m的物块由相同的材料制成，且mm，将它们用通过轻而光滑的定滑轮的细线连接。如果按图甲装置在水平桌面上，两物块刚好做匀速运动。如果互换两物块按图乙装置在同一水平桌面上，它们的共同加速度大小为（）agbgcgd0【答案】c【解析】由甲图可知，物体m匀速运动，故：t=mg；物体m匀速运动，故：t=mg；联立解得：；乙图中，对m，有：mgt=ma；对m，有：tmg=ma；联立解得：a=g。 2、如图所示，在水平面上，有两个质量分别为m1和m2的物体a、b与水平面的摩擦因数均为，m1m2，a、b间水平连接着一轻质弹簧秤。若用大小为f的水平力向右拉b，稳定后b的加速度大小为a1，弹簧秤示数为f1；如果改用大小为f的水平力向左拉a，稳定后a的加速度大小为a2，弹簧秤示数为f2则以下关系式正确的是（）aa1=a2，f1f2ba1=a2，f1f2ca1=a2，f1=f2da1a2，f1f2【答案】a【解析】以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得 a1= a2= 得到a1=a2 当f拉b时，以a为研究对象 f1m1g=m1a1得到f1=m1g+m1a1= 同理，当f拉a时，以b为研究对象得到f2=由于m1m2，则f1f2综上，a正确，b、c、d错误3、两物体a和b，质量分别为m1和m2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示对物体a施以水平的推力f，则物体a对物体b的作用力等于（）abcfd【答案】b【解析】根据牛顿第二定律，得对整体：a=对右侧物体：f=m2a=f 拔高如图所示，水平传送带a、b两端相距s=3.5m，工件与传送带间的动摩擦因数=0.1工件滑上a端瞬时速度va=4m/s，达到b端的瞬时速度设为vb，则下列说法中错误的是（）a若传送带不动，则vb=3m/sb若传送带逆时针匀速转动，vb一定等于3m/sc若传送带顺时针匀速转动，vb一定等于3m/sd若传送带顺时针匀速转动，vb可能等于3m/s【答案】c【解析】a、若传送带不动，工件的加速度：a=，由，得：vb=3m/s。故a正确。b、若传送带逆时针匀速转动，工件的受力情况不变，由牛顿第二定律得知，工件的加速度仍为a=g，工件的运动情况跟传送带不动时的一样，则vb=3m/s。故b正确。c、d若传送带以小于3m/s的速度顺时针匀速转动，工件滑上传送带时所受的滑动摩擦力方向水平向左，做匀减速运动，工件的加速度仍为a=g，工件的运动情况跟传送带不动时的一样，则vb=3m/s。若以大于3m/s的速度顺时针匀速转动，则开始时物体受到的摩擦力向右，物体做加速运动；可能大于3m/s；故c错误。d正确。2、如图所示，并排放在光滑水平面上的两物体的质量分别为m1和m2，且m1=2m2在用水平推力f向右推m1时，两物体间的相互压力的大小为n，则（）an=fbn=fcn=fdn=f【答案】c【解析】当用f向右推时，由牛顿第二定律可知：f=（m1+m2）a；对m2则有：n=m2a=；因m1=2m2，得：n=3、如图所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块a、b、c，质量均为m中间用细绳l、2连接，现用一水平恒力f作用在c上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍加速运动，则下列说法错误的是（）a无论粘在哪个木块上面，系统加速度都将减小b若粘在a木块上面，绳l的拉力增大，绳2的拉力不变c若粘在b木块上面，绳1的拉力减小，绳2的拉力增大d若粘在c木块上面，绳l、2的拉力都减小【答案】b【解析】a、将三个物体看作整体，整体水平方向受拉力和摩擦力；由牛顿第二定律可得f3mg=3ma；当粘上橡皮泥后，不论放在哪个物体上，都增大了摩擦力及总质量；故加速度减小；故a正确；b、若橡皮泥粘在a木块上面，根据牛顿第二定律得：对bc整体：f2mgf1=（mc+mb）a，得f1=f2mg（ma+mb）a，a减小，f1增大。对c：fmgf2=mca，得f2=fmca，a减小，f2增大。故b错误。c、若橡皮泥粘在b木块上面，根据牛顿第二定律得：对a：f1mg=maa，a减小，f1减小。对c：fmgf2=mca，a减小，f2增大。故c正确。d、若橡皮泥粘在c木块上面，分别以a、b为研究对象，同理可得绳l、2的拉力都减小。故d正确 课堂小结1动力学两类问题求解的思路.2动力学两类问题求解的步骤.3力与运动联系的“桥梁”a课后作业基础1、如图所示，质量相同的物体1和2紧靠在一起放在光滑的水平面上，如果它们分别受到水平推力f1和f2作用，且f1f2，则1施于2的作用力大小为（）af1bf1f2c（f1f2）d（f1+f2）【答案】d【解析】设两物体的质量均为m，1施于2的作用力大小为f。根据牛顿第二定律得 对整体：a= 对物体2：ff2=ma得到f=ma+f2=2、如图所示，轻杆ab可绕固定轴o转动，a端用弹簧连在小车底板上，b端用细绳拴一小球，车静止时，ab杆保持水平，当小车向左运动时，小球偏离竖直方向且保持偏角不变，则（）a小车做匀减速直线运动bab杆将会倾斜c绳的张力减小d弹簧的弹力不变【答案】d【解析】因为小球和小车保持相对静止，故小球与小车相同的加速度，对小球进行受力分析有：a、如图可知小球所受合力沿水平向左，加速度方向水平向左，又因小车向左运动，故小车向右做匀加速直线运动，故a错误；b、如图，小球在竖直方向平衡，故绳中拉力，同一根绳故b点受到绳的拉力大小亦为，此力在竖直方向的分力大小与mg相等，故ab杆仍保持水平，故b错误；c、小球静止时，绳的张力大小和小球的重力相等，匀加速后绳的张力变为mg，故c错误；d、由b分析知，b点受到绳拉力大小在竖直方向的分量和以前相同，故不改变水平杆的水平状态，对弹簧而言，由于形变没有发生变化，故弹簧的弹力不变，故d正确3、质量为0.1kg的小球从空中某高度由静止开始下落到地面，该下落过程对应的vt图象如图所示小球与水平地面每次碰撞后离开地面时的速度大小为碰撞前的小球运动受到的空气阻力大小恒定，取g=10m/s2，下列说法正确的是（）a小球受到的空气阻力大小为0.2nb小球上升时的加速度大小为18m/s2c小球第一次上升的高度为1md小球第二次下落的时间为s【答案】a【解析】a、小球在00.5s内加速运动的加速度为：a=8m/s2，根据牛顿第二定律有：mgf=ma，可得阻力为：f=m（ga）=0.1（108）n=0.2n，故a正确；b、小球上升时阻力向下，据牛顿第二定律有：mg+f=ma解得上升的加速度为：=12m/s2，故b错误；c、由vt图象知小球落地时的速度为4m/s，则第一次反弹时的初速度为：。则据速度位移关系知小球第一次上升的高度为：h=，故c错误；d、物体下落的加速度为8m/s2，下落高度为0.375m，物体下落时间为：t=，故d错误巩固1、沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力f的作用，其下滑的速度时间图线如图所示已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在05s，510s，1015s内f的大小分别为f1、f2和f3，则（）af1f2bf2f3cf1f3df1=f3【答案】a【解析】由速度时间图象的斜率可知，05s内和1015s内物体的加速度大小a相等。在05s内，物体加速下滑，由牛顿第二定律可得：mgsinff1=ma，所以f1=mgsinfma；在510s，物体匀速下滑，受力平衡，则mgsinf=f2，所以f2=mgsinf；在1015s内，物体减速下滑，由牛顿第二定律可得，f3+fmgsin=ma，所以f3=mgsinf+ma；由以上分析可得，f1f2f3。2、如图为“中国好歌声”娱乐节目所设计的“导师战车”，战车可以在倾斜直轨道上运动当坐在战车中的导师按下按钮，战车就由静止开始沿长10米的斜面冲到学员面前，最终刚好停在斜面的末端，此过程约历时4秒在战车的运动过程中，下列说法正确的是（）a战车在运动过程中导师处于失重状态b战车在运动过程中所受外力始终不变c战车在倾斜导轨上做匀变速直线运动d根据题中信息可以估算导师运动的平均速度【答案】da、由题可知，“导师战车”沿斜面的方向先加速后减速，加速的过程中有沿斜面向下的分加速度，车处于失重状态；当车减速时，车有向上的分加速度，车处于超重状态。故a错误；b、由题可知，“导师战车”沿斜面的方向先加速后减速，结合牛顿第二定律可知，车受到的合外力先沿斜面向下，后沿斜面向上。故b错误；c，“导师战车”沿斜面的方向先加速后减速。故c错误；d、车的位移是10m，时间是4s，所以可以求出平均速度：m/s。故d正确3、如图所示，质量为m1的木块和质量为m2的长木板叠放在水平地面上现对木块施加一水平向右的拉力f，木块在长木板上滑行，而长木板保持静止状态已知木块与长木板间的动摩擦因数为1，长木板与地面间的动摩擦因数为2，且最大静摩擦力与滑动摩擦力相等下列说法正确的是（）a木块受到的摩擦力大小为1（m1+m2）gb长木板受到的摩擦力大小为2（m1+m2）gc若改变f的大小，当f1（m1+m2）g时，长木板将开始运动d若将f作用于长木板，长木板与木块有可能会相对滑动【答案】d【解析】a、b、先对木块受力分析，受拉力f、重力、支持力和向后的滑动摩擦力，滑动摩擦力为f1=1m1g；根据牛顿第三定律，木块对长木板有向前的滑动摩擦力，长木板还受到重力、压力、支持力和地面对其向后的静摩擦力，根据平衡条件，有f2=f1=1m1g2（m1+m2）g故ab错误；c、若改变f的大小，当f1（m1+m2）g时，滑块加速，但滑块与长木板的滑动摩擦力不变，故长木板与地面间的静摩擦力也不变，故木板不会运动；故c错误；d、若将力f作用在长木板上时，滑块受木板的作用力等于二者间的滑动摩擦力；当整体的加速度大于g时，木块一定会发生木板的滑动；故d正确拔高1、如图甲所示，a、b两物块在如图乙所示的随时间按正弦规律变化的外力作用下，由静止开始一起沿光滑水平面运动，a、b两物块始终保持相对静止，则以下说法中正确的是（）aa、b两物块一起做往复运动bt1时刻物块的速度最大ct2时刻物块运动的位移最大dt3时刻物块a受到的摩擦力最大【答案】d【解析】 ac、在0t2内整体沿正方向做加速运动；t2t4内加速度反向，做减速运动，因为两段时间内受力是对称的，所以t4末速度变为零；之后两个物块又重复以前的运动，一直沿正方向运动，故ac错误；b、结合a的分析可知，在0t2内一直做加速运动，所以在t2时刻物块的速度最大，故b错误；d、对整体分析，整体的加速度与f的方向相同，t3时刻两个物块的加速度最大；b物体所受的合力为摩擦力，故摩擦力的方向与加速度方向相同，大小为f=mba；可知当加速度最大时，b受到的摩擦力最大。即当t3时刻物块b受到的摩擦力最大，根据牛顿第三定律可知，t3时刻物块a受到的摩擦力最大。故d正确2、如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动下列各种情况中，体重计的示数最大的是（）a电梯匀减速上升，加速度的大小为1.0m/s2b电梯匀加速上升，加速度的大小为1.0m/s2c电梯匀减速下降，加速度的大小为0.5m/s2d电梯匀加速下降，加速度的