专题4 牛顿运动定律的应用-动力学两类基本问题讲义 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

1、 必修一专题4 动力学两类基本问题 动力学问题是将运动学与力学问题综合起来进行考查的一类问题，一般可分为“已知运动求力”和“已知力求运动”两类基本问题。求解两类动力学问题的关键在于做好“两个分析”（即物体的受力分析和物体的运动过程分析），抓住“一个桥梁”（即物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁）。常用正交分解法解题从受力情况确定运动情况 已知物体受力情况确定运动情况，是指在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移等。解题基本思路：先分析物体的受力情况，求出合力，再根据牛顿第二定律(F合ma)求出加速度，进一步利用运动学公式求出相关运动学的物理量。【基础】1.若恒定合

2、力F使质量为m的物体由静止开始运动,在时间t内移动的距离为x,则2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动,在2t时间内移动的距离为() A.2x B.4x C.8x D.16x2.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10 m/s2,则汽车刹车前的速度为()A.7 m/s B.14 m/sC.10 m/s D.20 m/s3.如图所示,质量m=15 kg的木箱静止在水平地面上,木箱与地面间的动摩擦因数=0.2。现用F=

3、60 N的水平恒力向右拉动木箱(g取10 m/s2)。求:(1)3 s时木箱的速度大小。(2)木箱在2 s内的位移大小。如图所示,楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成=37角。一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板,工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为10 N,刷子的质量为m=0.5 kg,刷子可视为质点,刷子与天花板间的动摩擦因数=0.5,天花板长为L=4 m,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2。试求:(1)刷子沿天花板向上运动时的加速度大小;(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间。5.质量为m=2 kg的物体静止在水平地面上,物体与水平地面之间的

4、动摩擦因数为=0.5。现在对物体施加如图所示的力F,F=10 N,=37,且sin 37=0.6。经t=10 s后撤去力F,再经一段时间,物体静止,g取10 m/s2。求:(1)物体运动过程中的最大速度。(2)物体运动的总位移。【提高】1.(多选)质量m= 2 kg、初速度v0=8 m/s的物体沿着粗糙水平地面向右运动,物体与地面之间的动摩擦因数=0.1,同时物体还受到一个如图所示的随时间变化的水平拉力F的作用,设水平向右为拉力的正方向,且物体在t=0时刻开始运动,g取10 m/s2,则以下结论正确的是()A.01 s内,物体的加速度大小为2 m/s2B.12 s内,物体的加速度大小为2 m/

5、s2C.01 s内,物体的位移为7 mD.02 s内,物体的总位移为11 m2.如图所示,有一质量m=1 kg的物块,以初速度v=6 m/s从A点开始沿水平面向右滑行。物块运动中始终受到大小为2 N、方向水平向左的力F作用,已知物块与水平面间的动摩擦因数=0.1。(g取10 m/s2)求:(1)物块向右运动时所受摩擦力的大小和方向;(2)物块向右运动到最远处的位移大小;(3)物块经过多长时间回到出发点A?(结果保留两位有效数字)从运动情况确定受力情况 已知物体运动情况确定受力情况，是指在运动情况（知道三个运动学量）已知的条件下，求出物体所受的力或相关物理量（如动摩擦因数等）。 解题基本思路：先

6、分析物体的运动情况，根据运动学公式求出加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求出相关力学的物理量。【基础】1.(多选)如图所示,质量为2 kg的物体在水平恒力F的作用下在地面上做匀变速直线运动,位移随时间的变化关系为x=t2+t,物体与地面间的动摩擦因数为0.4,g取10 m/s2,以下结论正确的是()A.物体做匀变速直线运动的初速度为1 m/sB.物体的位移为12 m时速度为7 m/sC.水平恒力F的大小为4 ND.水平恒力F的大小为12 N2.如图所示,质量为m=3 kg的木块放在倾角为=30的足够长的固定斜面上,木块可以沿斜面匀速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木块上

7、,使其由静止开始沿斜面向上加速运动,经过t=2 s时间木块沿斜面上升4 m的距离,则推力F的大小为(g取10 m/s2)()A.42 N B.6 NC.21 N D.36 N3.一质量为m=1 kg 的物体在水平恒力F作用下沿直线水平运动,1 s 末撤去恒力F,其v-t图像如图所示,则恒力F和物体所受阻力Ff的大小是()A.F=9 N,Ff=2 NB.F=8 N,Ff=3 NC.F=8 N,Ff=2 ND.F=9 N,Ff=3 N4.在科技创新活动中,小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图甲所示)。在光滑水平面AB上(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁力F推动质量为

8、m=1 kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F,小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变),最高能到达C点。机器人用速度传感器测量小滑块在运动过程的瞬时速度大小并记录如下。t/s00.20.42.22.42.6v/(ms-1)00.40.83.02.01.0求:(1)机器人对小滑块作用力F的大小;(2)斜面的倾角的大小。【提高】1.(多选)如图甲所示,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的速度v随时间t变化的关系图线如图乙所示,g取10 m/s2,则下列说法正确的是()A.物块的质量一定是1 kgB.斜面的倾角为30C.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5D.物块沿斜面向上运动的最大距离为1 m2.2019年1月3日上午10时许,科技人员在北京航天飞行控制中心发出指令,嫦娥四号探测器在月面上空开启发动机,实施降落任务。在距月面高为H=102 m处开始悬停,识别障碍物和坡度,选定相对平坦的区域后,先以a1匀加速下降,加速至v1=46 m/s时,立即改变推力,以a2=2 m/s2匀减速下降,至月表高度30 m处速度减为零,立即开启自主避障程序,缓慢下降。最后距离月面2.5 m时关闭发动机,探测器以自由落体的方式降落,自主着陆在月球背面南极艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑中