（人教版）必修第一册高一物理同步导学案4.5 牛顿运动定律的应用（原卷版）

第5节牛顿运动定律的应用【知识梳理】两类基本问题1.从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。2.从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力。3.两类基本问题的解题思路【方法突破】一、根据受力情况确定运动情况■方法归纳一般解题步骤及注意事项(1)确定研究对象(2)对研究对象进行受力分析，画出受力示意图，根据合成法或正交分解法求物体所受到的合力。一般沿a方向建立x轴，垂直a方向建立y轴。对研究对象进行运动过程分析，画出运动过程图。(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出运动学时间、位移和速度等。【例1】一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在10N的拉力F作用下沿水平地面向右运动。已知F与水平地面的夹角为30°，物体与地面的动摩擦因数为0.2，求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。（g取10m/s2）【针对训练1】在珠海航展中，歼－20的精彩表演再次为观众献上了视觉盛宴。经查阅资料知，歼－20的质量为m＝3×104kg，在跑道上滑行时发动机的推力为F＝3×105N，歼－20受到的阻力为重力的0．1倍，（g取10m/s2）求：（1）歼－20在跑道上滑行时的加速度a的大小；（2）由静止开始加速滑行5s时的速度大小。二、根据运动情况确定受力情况■方法归纳1.基本思路eq\x(\a\al(物体的运,动情况))→eq\x(\a\al(运动学,公式))→eq\x(加速度)→eq\x(\a\al(物体所,受合力))→eq\x(\a\al(确定物体,受力情况))2.求解加速度的常用运动学公式v＝v0＋at⇒a＝eq\f(v－v0,t)v2－veq\o\al(2,0)＝2ax⇒a＝eq\f(v2－veq\o\al(2,0),2x)Δx＝aT2⇒a＝eq\f(Δx,T2)x＝v0t＋eq\f(1,2)at2⇒a＝eq\f(2（x－v0t）,t2)【例2】高速铁路网给人们的出行带来极大便利。一质量m=4.0×105kg的高速列车从玉溪高铁站出发，经过t=300s达到最高速度v=54m/s。设此加速过程为匀加速直线运动，运行过程中所受阻力为车重的0.1倍。求此过程中：（1）列车的加速度大小；（2）列车发生的位移大小；（3）列车受到的牵引力大小。【针对训练2】高空坠物极可能造成人身伤害，我国的《民法典》和《刑法》中都有相关的条款，所以高空抛物不仅是违反道德的行为，更是违法行为。为了研究高空坠物的危险性，假设将质量为的物体无初速释放，下落20m的高度后砸在人体上，物体与人体的接触时间为0.02s。不计空气阻力，。求物体对人体的平均冲击力大小。【对点检测】随堂检测1．如图，质量为4kg的物体在水平恒力F的作用下沿光滑水平面做匀变速直线运动，位移随时间的变化关系为x=2t2+2t，式中各物理量的单位均为国际单位的主单位，g取10m/s2，下列说法正确的是（）

A．物体的初速度为2m/sB．物体的加速度为2m/s2C．水平恒力F的大小为16ND．t=2s时物体的速度为12m/s2．消防员进行滑竿下楼训练，已知消防员从竖直竿上端由静止开始先匀加速下滑，然后再匀减速下滑到达竿底速度恰好为0，其运动的v－t图象如图所示，则（）A．加速与减速运动的加速度大小之比为2∶1B．加速与减速运动的位移大小之比为1∶1C．加速与减速过程受到的摩擦力大小之比为2∶1D．消防员减速过程受到的摩擦力大于自身重力课后检测1．如图所示，小物块以初速度12.5m/s从斜面最底端上滑，斜面倾斜角为30°且足够长，小物块与斜面间的动摩擦因数为，则2s末小物块与斜面底端的距离为（取g=10m/s2）（）

A．6.25m B．0 C．12.625m D．5m2．如图所示，一质量为的小型遥控无人机，在恒定升力的作用下竖直起飞，经过后，无人机达到最大速度，改变升力，此后无人机匀速上升。假设无人机竖直飞行时所受的阻力大小不变，重力加速度取。则该无人机（）A．起飞时的加速度大小为B．在竖直上升过程中所受阻力的大小的C．竖直向上加速阶段位移大小为D．上升至离地面处所需的最短时间为3．在水平面上有一质量为1kg的物体，在水平拉力F=5N的作用下由静止开始运动，t1=2s后拉力变为2F，方向不变，再经t2=1s去掉拉力，又经过t3=2s停下，以下说法正确的是（g取10m/s2）（）A．物体与水平面的摩擦因数为0.4B．物体与水平面的摩擦因数为0.2C．物体的总位移为12mD．物体的总位移为15m4．质量m＝2kg、初速度v0＝8m/s的物体沿着粗糙的水平面向右运动，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.1，同时物体还要受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。则以下结论正确的是（取g＝10m/s2）（）A．0～1s内，物体的加速度大小为2m/s2B．1～2s内，物体的加速度大小为2m/s2C．0～1s内，物体的位移为7mD．0～2s内，物体的总位移为11m5．如图甲所示，一个物体静止在粗糙水平面上，从时刻起受一水平向右的拉力作用，随时间的变化如图乙所示，物体的图像如图丙所示。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度。则下列说法正确的是（）A．物体的质量为1kg B．物体与地面间的动摩擦因素为0.2C．物体与地面的最大摩擦力为 D．3s末物体的速度大小为6．水平地面上一辆质量m=2kg的玩具赛车在牵引力作用下做匀变速直线运动，赛车运动中受到的阻力恒为车重的，已知t=0时赛车的初速度大小=5m/s，此后它相对原点的位置坐标x与速度的平方的关系图像如图所示，取重力加速度大小g=10m/s2，根据图像可知（）A．t=1s时，赛车的位置坐标x=0 B．t=2s时，赛车的速度大小为3m/sC．赛车受到的牵引力大小为1.5N D．赛车前2s内运动的位移大小为7.5m【提升训练】1．将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反。该过程的v-t图像如图所示，g取10m/s2。下列说法中正确的是（）A．小球上升过程与下落过程加速度之比为2：3B．小球上升过程与下落过程所用时间之比为∶3C．小球落回到抛出点时的速度大小为8m/sD．小球所受空气阻力大小为2N2．2019年女排世界杯，中国女排以十一连胜夺冠，为祖国70周年国庆献礼。某运动员的质量为50kg，原地静止站立（不起跳）双手拦网高度为2.10m，训练过程中，该运动员先下蹲，重心下降0.5m，然后起跳（从开始上升到脚刚离地的过程），最后脚离地上升到最高点时双手拦网高度为2.90m。若运动员起跳过程视为匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，g取10m/s2。则（）A．起跳过程的平均速度等于离地上升到最高点过程的平均速度B．起跳过程中对地面的压力为1300NC．从开始起跳到离地上升到最高点的过程中最大速度大小为D．从开始起跳到离地上升到最高点需要0.4s3．在平直的公路上，一辆以22m/s的速度匀速行驶的汽车，因前方出现事故，司机紧急刹车，汽车开始减速。刹车1s后ABS制动系统开始工作，ABS制动系统启动前后汽车所受阻力f与汽车重力mg的比值随时间t变化的情况可简化为如下图所示的图像。取重力加速度g=10m/s2求∶（1）汽车在1s末的速度大小；（2）汽车从开始减速到停止的过程中行驶的位移大小。4．如图所示，某校科技小组设计了防疫多功能无人机项目，该无人机能在陌生的环境中自主建图并定位，试验期间，无人机在操场上通过遥感定位了“体温异常者”，便自动调整悬停