牛顿运动定律的应用学案
4.5牛顿运动定律的应用导学案高一上学期物理人教版
4.5 牛顿运动定律的应用学案学习目标1.掌握用牛顿运动定律解决两类问题的方法。
(科学思维)2.理解加速度是解决动力学问题的桥梁。
(物理观念)3.掌握解决动力学问题的基本思路和方法。
(科学思维)一、从受力情况确定运动情况[情境探究]玩滑梯是小孩非常喜欢的活动,如果滑梯的倾角为θ,一个小孩从静止开始下滑,小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ,滑梯长度为L,怎样求小孩滑到底端的速度大小和需要的时间?解题步骤：流程：例1：运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。
按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。
求：运动员以3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g取10 m/s 2。
拓展：若运动员仍以3.4 m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离？针对训练1:如图所示,放置于水平地面上质量是10 kg的物体,在与水平方向成37°角的斜向右上方的拉力F=100 N的作用下,由静止开始沿水平地面做直线运动,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s 2 ),求：5 s末物体的速度大小和5 s内物体的位移大小二、从运动情况确定受力情况如图所示为一运动员沿平滑山坡由上而下滑雪时的照片。
(1)知道在下滑过程中的运动时间；(2)知道在下滑过程中的运动位移。
结合上述情况讨论:如何根据运动员的运动情况确定其受力情况?解题步骤：流程：思考：在运用牛顿第二定律解决实际问题中，不管是“已知物体的受力情况，求物体的运动情况”，还是“已知物体的运动情况，求物体的受力情况”，你认为最关键的一个物理量是哪一个？为什么？例2、一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60 m。
牛顿运动定律的应用-导学案 (11)
第5节牛顿运动定律的应用知识点 牛顿运动定律的应用 [情境导学]一个小孩从静止开始沿倾角为θ的滑梯下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ，滑梯长度为L ，怎样求小孩滑到底端的速度大小和需要的时间？提示：由牛顿第二定律得mg sin θ－μmg cos θ＝ma ， 由v 2＝2aL 可得v ＝2g (sin θ－μcos θ)L由L ＝12at 2可得t ＝2L g (sin θ－μcos θ)。
[知识梳理]1．牛顿第二定律的作用：确定了运动和力的关系，把物体的运动情况与受力情况联系起来。
2．动力学的两类基本问题(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科学思维 (1)通过阅读课本，联系生活实际，体会动力学的两类基本问题。
(2)通过阅读课本，知道加速度是联系力和运动的桥梁。
(3)通过计算，掌握运用牛顿运动定律和运动学公式解决问题的基本思路和方法。
度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力。
[初试小题] 1．判断正误。
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合力的方向。
(√) (2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。
(×) (3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。
(√) (4)只要知道物体的受力情况就能判断物体的运动性质。
(×)2．物体放在光滑水平面上，在水平恒力F 作用下由静止开始运动，经时间t 通过的位移是x 。
如果水平恒力变为2F ，物体仍由静止开始运动，经时间2t 通过的位移是( )A ．xB ．2xC ．4xD ．8x解析：选D 当水平恒力为F 时，由牛顿第二定律得， F ＝ma x ＝12at 2＝Ft 22m。
当水平恒力为2F 时，由牛顿第二定律得，2F ＝ma ′， x ′＝12a ′(2t )2＝4Ft 2m 。
牛顿运动定律的应用-导学案 (11)
4.5.1 牛顿运动定律的应用一、牛顿第二定律的作用阅读“课本”第104页内容，完成下列问题。
1．填空确定了运动和力的关系，把物体的运动情况与受力情况联系起来。
2．判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。
(√) (2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。
(×) (3)同一个物体，其所受合外力越大，运动越快。
(×) 二、两类动力学问题阅读“课本”第104～107页内容，完成下列问题。
1．填空(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。
2．判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。
(√)(2)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的。
(×)(3)加速度是联系运动和力的桥梁。
(√)3．思考如图所示，在冬季滑冰比赛中，假设滑冰运动员的总质量为55 kg，滑冰运动员左右脚交替蹬冰滑行，左右脚向后蹬冰的力都是110 N ，每次蹬冰时间1 s，左右脚交替时，中间有0.5 s 的时间不蹬冰，忽略运动员滑行中受到的阻力，设运动员由静止开始直线滑行，你能根据上述条件求出15 s末运动员的速度吗？提示由牛顿第二定律得运动员蹬冰时的加速度a＝Fm＝11055m/s2＝2 m/s2因为在15 s中运动员只10 s的时间加速，所以15 s末的速度v＝at＝2×10 m/s＝20 m/s。
1．(多选)一质量为m的雨滴在下落过程中，加速度越来越小，最后雨滴将以某一速度匀速下降，在雨滴下降的过程中，下列说法中正确的是()A．雨滴受到的阻力恒定B．雨滴受到的阻力越来越大，最后阻力不变C．雨滴受到的阻力越来越小D．雨滴先做变加速运动，再做匀速运动BD[由mg－F f＝ma，可知若加速度越来越小，则阻力越来越大，B正确，A、C错误；加速度发生变化，就叫变加速运动，D正确。
牛顿运动定律的应用教案
牛顿运动定律的应用教案
教学目标：
1.掌握牛顿运动定律的基本内容和应用方法。
2.理解物体运动状态改变的原因，培养学生分析和解决问题的能力。
3.培养学生的创新精神和科学探究精神。
教学内容：
1.牛顿第一定律及其应用。
2.牛顿第二定律及其应用。
3.牛顿第三定律及其应用。
教学重点：
1.牛顿第一定律及其应用。
2.牛顿第二定律及其应用。
教学难点：
1.牛顿第二定律的应用。
2.复杂情况下牛顿运动定律的应用。
教学方法：
1.讲解法：对牛顿运动定律的内容和应用方法进行讲解。
2.案例分析法：通过典型案例的分析，让学生掌握牛顿运动定律的应用方
法。
3.实验法：通过实验验证牛顿运动定律，培养学生的实验能力和观察能力。
教具和多媒体资源：
1.黑板和粉笔。
2.投影仪和PPT。
3.实验器材（小车、重物、弹簧测力计、滑轮等）。
教学过程：
1.导入新课：通过复习牛顿运动定律的基本内容，引出本节课的主题。
2.讲解内容：分别讲解牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律及其应
用方法。
3.案例分析：通过典型案例的分析，让学生掌握牛顿运动定律的应用方法。
4.实验验证：通过实验验证牛顿运动定律，培养学生的实验能力和观察能
力。
5.课堂讨论：让学生分组讨论，分享学习心得和解题经验。
6.小结与布置作业：对本节课的内容进行总结，布置相关练习题，巩固所学
知识。
7.反思与提升：根据学生反馈情况，反思教学过程，不断提升教学质量。
高中物理-牛顿运动定律的应用学案
高中物理-牛顿运动定律的应用学案学习目标：1.知道动力学的两类问题：从受力情况确定运动情况和从运动情况确定受力情况．理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁.2.掌握解决动力学问题的基本思路和方法，会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题．知识点一从受力确定运动情况已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过物体的运动学条件(初、末位置和初、末速度及运动时间等)，根据运动学公式求出物体的运动情况．知识点二从运动情况确定受力已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而知道物体的受力情况．1．根据受力情况和物体的初始运动条件可以确定物体的运动情况．( )2．不知道物体质量，根据其运动情况也能确定其受力情况．( )3．牛顿第二定律是运动学与动力学联系的桥梁．( )4．同一个物体，其所受合外力越大，加速度越大，速度越大．( )5．两物体相接触或脱离的临界条件是弹力F N＝0.( )[答案] 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√玩滑梯是小孩非常喜欢的活动，在欢乐的笑声中，培养了他们勇敢的品质，如果滑梯的倾角为θ，一个小孩从静止开始下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ，滑梯长度为L，怎样求小孩滑到底端的速度和需要的时间？[答案]首先分析小孩的受力，利用牛顿定律求出其下滑的加速度，然后根据公式v2－v20＝2as，s＝v0t＋12at2即可求得小孩滑到底端的速度和需要的时间．要点一从受力确定运动情况1．基本思路2．受力分析时力是否存在的三个判断依据(1)条件判断：根据各种性质的力产生的条件，判断力是否存在．(2)效果判断：根据力的作用效果与运动状态之间的相互制约关系，结合物体运动状态分析物体受力．(3)相互作用判断：根据力的相互性，要研究甲对乙的力，可先研究乙对甲的力，转换研究对象，化难为易．3．解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图．(2)根据力的合成与分解方法，求出物体所受的合力(包括大小和方向)．(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，求出所要求解的运动学参量——任意时刻的位移、速度等．【典例1】 一个人从静止开始沿山坡向下滑雪(如图所示)，山坡的倾角θ＝30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04，人不用雪杖，求5 s 内滑下的路程和5 s 末的速度大小．(g 取10 m/s 2)[思路点拨] 物体的运动情况是由物体的受力情况及物体运动的初始状态共同决定的．本题中对人(包括滑雪板)进行正确的受力分析，求出合外力，根据牛顿第二定律求出加速度，然后利用运动学公式就可以求出所需的物理量．[解析] 以人(包括滑雪板)为研究对象，受力情况如图所示．将重力mg 沿垂直于山坡方向和沿山坡方向分解，据平衡条件和牛顿第二定律列方程F N －mg cos θ＝0① mg sin θ－F f ＝ma ② 又因为F f ＝μF N ③由①②③可得：a ＝g (sin θ－μcos θ) 故x ＝12at 2＝12g (sin θ－μcos θ)t 2＝12×10×⎝ ⎛⎭⎪⎫12－0.04×32×52 m ＝58.2 m v ＝at ＝10×⎝ ⎛⎭⎪⎫12－0.04×32×5 m/s＝23.3 m/s[答案] 58.2 m 23.3 m/s从受力确定运动情况应注意的三个方面(1)方程的形式：牛顿第二定律F＝ma，体现了力是产生加速度的原因．应用时方程式的等号左右应该体现出前因后果的形式，切记不要写成F－ma＝0的形式，这样形式的方程失去了物理意义．(2)正方向的选取：通常选取加速度方向为正方向，与正方向同向的力取正值，与正方向反向的力取负值．(3)求解：F、m、a采用国际单位制单位，解题时写出方程式和相应的文字说明，必要时对结果进行讨论．1．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15 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.75，该路段限速60 km/h，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度以及是否超速的情况是( )A．速度为7.5 m/s，超速B．速度为15 m/s，不超速C．速度为15 m/s，超速D．速度为7.5 m/s，不超速[解析]设汽车刹车后滑动时的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：μmg＝ma，解得：a＝μg.由匀变速直线运动的速度位移关系式v2＝2ax，可得汽车刹车前的速度为v0＝15 m/s＝54 km/h<60 km/h，所以不超速，因此B正确．[答案] B2．用30 N的水平外力F，拉一个静止放在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失，则第5 s末物体的速度和加速度分别是( )A．a＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2B．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2C．v＝4.5 m/s，a＝0D．v＝7.5 m/s，a＝0[解析]a＝Fm＝3020m/s2＝1.5 m/s2，v＝at＝1.5×3 m/s＝4.5 m/s.因为水平面光滑，因此5 s末物体速度为4.5 m/s，加速度a＝0.[答案] C要点二从运动情况确定受力1．基本思路2．常用的与加速度有关的匀变速直线运动公式3．解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力情况分析和运动情况分析，并画出受力示意图．(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，求出物体所受的合力．(4)根据力的合成与分解，由合力求出所需的力．【典例2】战士拉车胎进行100 m赛跑训练体能．车胎的质量m＝8.5 kg，战士拉车胎的绳子与水平方向的夹角为θ＝37°，车胎与地面间的动摩擦因数μ＝0.7.某次比赛中，一名战士拉着车胎从静止开始全力奔跑，跑出20 m达到最大速度(这一过程可看作匀加速直线运动)，然后以最大速度匀速跑到终点，共用时15 s．重力加速度g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)战士加速所用的时间t1和达到的最大速度大小v；(2)战士匀加速运动阶段绳子对车胎的拉力大小F.[思路点拨] 由运动学方程算出加速时间和最大速度，并计算出匀加速的加速度；对轮胎受力分析，采用正交分解法把绳子对轮胎的拉力沿水平方向和竖直方向分解，并分别列牛顿第二定律方程和平衡方程求解．[解析](1)匀加速阶段位移为x1＝0＋v 2t1匀速阶段位移为x2＝100－x1＝v(15－t1) 联立解得：v＝8 m/s，t1＝5 s(2)由速度公式v＝at1得：a＝vt1＝85m/s2＝1.6 m/s2车胎受力如图，并正交分解：在x方向有：F cos37°－f＝ma在y方向有：N＋F sin37°－mg＝0且f＝μN代入数据联立解得：F＝59.92 N[答案](1)5 s 8 m/s (2)59.92 N从运动情况确定受力应注意的三个方面(1)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆．(2)题目中所求的可能是合力，也可能是某一特定的力，一般要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求解．(3)已知运动情况确定受力情况，关键是对研究对象进行正确的受力分析，先根据运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律求力．3．质量为1 kg的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在t秒内的位移为x m，则合力F的大小为( )A.2xt2B.2x2t－1C.2x2t＋1D.2xt－1[解析]由运动情况可求得质点的加速度a＝2xt2m/s2，则合力F＝ma＝2xt2N，故A项对．[答案] A4．(多选)如图1所示，在粗糙水平面上，物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动，其v－t图像如图2所示，下列判断不正确的是( )A．在0～1 s内，外力F不断增大且大于摩擦力B．在1～3 s内，外力F的大小恒定且等于摩擦力C．在3～4 s内，外力F不断减小且大于摩擦力D．在3～4 s内，外力F不断减小且小于摩擦力[解析]由题图2可知，在0～1 s内，物块做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，F －f＝ma，合外力不变，由于摩擦力不变，所以外力F不变且大于摩擦力，故A错误．在1～3 s内，物块匀速运动，外力F等于摩擦力，故B正确．根据3～4 s内速度图线的变化规律可知，物块加速度反向且增大，说明外力F小于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，f－F＝ma′，外力F在不断减小，C错误，D正确．故选AC.[答案]AC课堂归纳小结[知识体系][关键点击]1．从受力确定运动情况，先受力分析确定物体加速度，再由运动学公式求解．2．从运动情况确定受力，先由运动学公式求加速度，再受力分析确定物体受到的某个力．3．连接体问题一般用整体、隔离法求解，先整体求加速度，再隔离求内力．课后作业(十九)[要点对点练]要点一：从受力确定运动情况1．在光滑的水平面上，有一个质量为m＝10 kg的物体在水平外力F1、F2的共同作用下处于静止状态，其中F1的大小为10 N，现将F1在水平面内旋转90°后，物体立即开始运动，求：(1)物体运动的加速度大小；(2)物体运动后，前4 s内的位移大小．[解析]由二力平衡得：F1＝F2＝10 N，将F1在水平面内旋转90°后，其合力大小F＝F21＋F22＝102＋102 N＝10 2 N.(1)由牛顿第二定律F＝ma得物体运动的加速度大小a＝Fm＝10210m/s2＝ 2 m/s2.(2)物体运动后前4 s内位移的大小x＝12at2＝12×2×42 m＝8 2 m.[答案](1) 2 m/s2(2)8 2 m2．一个静止在水平地面上的物体，质量是2 kg，在10 N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的动摩擦因数是0.2，g取10 m/s2.求：(1)物体在4 s末的速度；(2)物体在4 s内发生的位移．[解析](1)设物体所受支持力为N，所受摩擦力为f，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得F－f＝ma1①N＝mg②又f＝μN③联立①②③式得a 1＝F－μmgm④a1＝3 m/s2⑤设物体4 s末的速度为v1，则v1＝a1t⑥联立⑤⑥式得v1＝12 m/s ⑦(2)设4 s内发生的位移为x1，则x 1＝12a1t2⑧联立⑤⑧式得x1＝24 m ⑨[答案](1)12 m/s (2)24 m要点二：从运动情况确定受力3．如图甲所示，质量m＝5 kg的物体静止在水平地面上的O点，如果用F1＝20 N的水平恒定拉力拉它时，运动的s－t图像如图乙所示；如果水平恒定拉力变为F2，运动的v－t图像如图丙所示．求：(1)物体与水平地面间的动摩擦因数；(2)拉力F2的大小．[解析](1)用F1＝20 N的水平恒定拉力拉它时，根据图像可知，物体做匀速直线运动，故F1＝20 N＝μmg，解得μ＝0.4；(2)如果水平恒定拉力变为F2，根据图像可知a＝42m/s2＝2 m/s2，物体做匀加速直线运动，F2－μmg＝ma，解得F2＝μmg＋ma＝30 N.[答案](1)0.4 (2)30 N4．如图所示，有一足够长的粗糙斜面，倾角θ＝37°，一滑块以初速度v0＝16 m/s从底端A点滑上斜面，滑至B点后又返回到A点，滑块与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.25.(已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2)求：(1)AB之间的距离；(2)滑块再次回到A点时的速度；(3)滑块在整个运动过程中所用的时间．[解析](1)设滑块从A滑到B过程的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得ma1＝mg sinθ＋μmg cosθ，则a1＝8 m/s2，由v2B－v20＝－2a1x AB，得AB之间的距离x AB＝16 m；(2)设滑块从B返回到A过程的加速度大小为a2，由牛顿第二定律得：ma2＝mg sinθ－μmg cosθ，则a2＝4 m/s2，则滑块返回到A点时的速度为v t，有v2t＝2a2x AB，解得：v t＝8 2 m/s；(3)设滑块从A到B用时为t1，从B返回到A用时为t2，则有：t1＝0－v0－a1＝2 s，t2＝vt－0a2＝2 2 s，则滑块在整个运动过程中所用的时间为：t＝t1＋t2＝(2＋22) s.[答案](1)16 m (2)8 2 m/s (3)(2＋22) s[综合提升练]5．如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们之间弹力的0.25倍．现对物体施加一个大小F＝8 N，与水平方向夹角θ＝37°的斜向上的拉力．求物体在拉力作用下5 s内通过的位移．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g ＝10 m/s2)[解析]物体受到四个力的作用，如图所示，建立直角坐标系并分解力F.根据牛顿第二定律，x、y两个方向分别列方程F cosθ－Ff＝ma①F sinθ＋FN－G＝0②FN为水平面对物体的支持力，即物体与水平面之间的弹力，故摩擦力F f＝μF N③由①②③得a＝1.3 m/s2，由运动学公式得5 s内物体的位移x＝12at2＝12×1.3×52 m＝16.25 m.[答案]16.25 m6．如图甲所示，质量为1.0 kg的物体置于固定斜面上，斜面的倾角θ＝37°，对物体施以平行于斜面向上的拉力F，物体运动的F－t图像如图乙(规定沿斜面向上的方向为正方向，g＝10 m/s2，sin37°＝0.6)，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝3/8，试求：(1)0～1 s内物体运动位移的大小；(2)1 s后物体继续沿斜面上滑的距离．[解析](1)根据牛顿第二定律得：在0～1 s内F－mg sin37°－μmg cos37°＝ma1，解得a1＝18 m/s20～1 s内的位移x1＝12a1t21＝9 m(2)1 s时物体的速度v＝a1t1＝18 m/s1 s后物体继续沿斜面减速上滑的过程中mg sin37°＋μmg cos37°－F′＝ma2，解得a2＝3 m/s2设物体继续上滑的距离为x2，由2a2x2＝v2得x2＝54 m [答案](1)9 m (2)54 m。
牛顿运动定律的应用学案
牛顿运动定律的应用学案请同学们将例题撕下张贴在错题本上，认真解答题型1 已知受力求动过情况【例1】、如图所示,传送带以恒定的速度v=10 m/s 运动,传送带与水平面的夹角θ为37°,PQ=16 m,将一小物块无初速地放在传送带上P 点,物块与此传送带间的动摩擦因数μ=0.5,g=10 m/s 2.求当传送带顺时针转动时,小物块运动到Q 点的时间为多少?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)答案 4 s如图所示,传送带与地面夹角θ=37°,从A 到B 长度为16 m,传送带以v0=10 m/s 的速率逆时针转动.在传送带上端A 无初速地放一个质量为m=0.5 kg 的物体,它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5.求物体从A 运动到B 需要的时间.(sin37°=0.6, cos 37°=0.8,取g=10 m/s 2)答案 2s题型2 由运动求受力情况【例2】如图所示,质量M=10 kg 的木楔静止于粗糙的水平地面上,已知木楔与地面间的动摩擦因数μ=0.02.在木楔倾角θ=30°的斜面上,有一质量m=1.0 kg 的物体由静止开始沿斜面下滑,至滑行路程s=1.4 m 时,其速度v=1.4 m/s.在这一过程中木楔始终保持静止,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(g 取10 m/s 2).答案 0.61 N,方向水平向左.题型3 瞬时问题【例3】如图如图(a)所示,一质量为m 的物体系于长度分别为L 1、L 2的两根细线上,L 1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L 2水平拉直,物体处于平衡状态.(1)现将图(a)中L 2线剪断,求剪断瞬间物体的加速度.(2)若将图(a)中的细线L 1改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变,如图(b)所示,求剪断L 2瞬间物体的加速度.答案 (1)gsin θ (2)gtan θ题型4 超重与失重观点解题【例4】如图所示,在台秤的托盘上,放着一个支架,支架上挂着一个电磁铁A,电磁铁的正下方有一铁块B,电磁铁不通电时,台秤的示数为G.当接通电路,在铁块被电磁铁吸起的过程中,台秤的示数将 ( )A.不变B.变大C.变小D.忽大忽小答案 B题型5 根据二力合成法确定物体的加速度【例5】如图所示,小车在斜面上沿斜面向下运动,当小车以不同的加速度运动时,系在小车顶部的小球分别如图中①②③所示三种状态.①中细线呈竖直方向,②中细线垂直斜面,③中细线水平.试分别求出上述三种状态中小车的加速度.(斜面倾角为θ) 答案 ①a=0 ②a=gsin θ,方向沿斜面向下 ③a= sin g ,方向沿斜面向下题型6 正交分解法的应用【例6】风洞实验室中可产生水平方向的、大小可以调节的风力,现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室中,小球孔径略大于细杆直径(如图所示).(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上做匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆之间的动摩擦因数.(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)题型7 整体法与隔离法交替应用【例7】如图所示,质量m=1 kg的物块放在倾斜角θ=37°的斜面上,斜面体的质量M=2 kg,斜面与物体间的动摩擦因数μ=0.2,地面光滑.现对斜面体施加一水平推力F,要使物体m相对斜面静止,F应为多大?(设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2)答案 14.34 N≤F≤33.6 N题型8 隔离法的应用【例8】如图所示,薄平板A长L=5 m,质量M=5 kg,放在水平桌面上,板右端与桌边缘相齐.在A上距其右端s=3 m处放一个质量m=2 kg的小物体B,已知A与B之间的动摩擦因数μ1=0.1,A、B两物体与桌面间的动摩擦因数μ2=0.2,最初系统静止.现在对板A向右施加一水平恒力F,将A从B下抽出(设B不会翻转),且恰使B停在桌面边缘,试求F的大小(取g=10 m/s2).答案 26 N题型9 临界问题【例9】如图所示,有一块木板静止在光滑足够长的水平面上,木板的质量为M=4 kg,长度为L=1 m;木板的右端停放着一个小滑块,小滑块的质量为m=1 kg,其尺寸远远小于木板长度,它与木板间的动摩擦因数为μ=0.4,已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:(1)为使木板能从滑块下抽出来,作用在木板右端的水平恒力F的大小应满足的条件.(2)若其他条件不变,在F=28 N的水平恒力持续作用下,需多长时间能将木板从滑块下抽出.答案 (1)F >20 N (2)1 s题型10 摩擦力产生的临界问题【例10】如图所示,一质量m=500 kg的木箱放在质量M=2 000 kg的平板车的后部,木箱到驾驶室的距离L=1.6 m.已知木箱与平板间的动摩擦因数μ=0.484,平板车在运动过程中所受阻力是车和箱总重的0.20倍.平板车以v0=22.0 m/s的恒定速度行驶,驾驶员突然刹车,使车做匀减速直线运动,为了不让木箱撞击驾驶室,g取10m/s2.试求:(1)从刹车开始到平板车完全停止至少要经过多长时间?(2)驾驶员刹车时的制动力不能超过多大?答案 (1)4.4 s (2)7 420 N题型11 利用牛顿定律进行图象转换问题【例11】一个质量为4 kg的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1.从t=0开始,物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用,力F随时间的变化规律如图所示.求83秒内物体的位移大小(g取10m/s2).答案 167 m。
4.6 牛顿运动定律的应用 学案(含答案)
4.6 牛顿运动定律的应用学案（含答案）66牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用学习目标1.理解加速度是解决动力学基本问题的桥梁.2.熟练掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的思路和方法一.动力学方法测质量质量是物体惯性大小的量度如果已知物体受力情况和运动情况，可以求出它的加速度，进一步利用牛顿第二定律求出它的质量二.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三.从运动情况确定受力如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再结合受力分析，根据牛顿第二定律求出物体所受的力1判断下列说法的正误1根据物体加速度的方向可以判断物体所受合力的方向2根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向3物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的4物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的2.如图1所示，一质量为8kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平拉力F20N拉物体由A点开始运动，经过8s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止则g10m/s2图11在拉力F作用下物体运动的加速度大小为________m/s2；2撤去拉力时物体的速度大小v1________m/s；3撤去拉力F后物体运动的距离x________m.答案10.52434解析1对物体受力分析，如图所示竖直方向mgN水平方向，由牛顿第二定律得FNma1解得a1FNm0.5m/s22撤去拉力时物体的速度va1t解得v4m/s3撤去拉力F后由牛顿第二定律得mgma2解得a2g2m/s2，由0v22a2x解得x0v22a24m.一.动力学方法测质量1基本思路由运动学公式及物体的运动情况确定物体的加速度，再分析物体的受力情况，由牛顿第二定律Fma求出物体的质量2动力学方法测质量的解题步骤1确定研究对象，对物体进行受力分析.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，求出物体的质量xx潍坊市高一上学期期末如图2所示，木箱在100N的拉力F作用下沿粗糙水平地面以5m/s的速度匀速前进，已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，拉力F与水平地面的夹角为37，重力加速度g取10m/s2，sin370.6，cos370.8.经过一段时间后撤去拉力F，求图21木箱的质量；2撤去拉力后木箱匀减速运动的时间答案122kg21s解析1对木箱受力分析，由平衡条件得Fsin37Nmg，Fcos37f，fN联立解得m22kg2木箱匀减速运动过程由牛顿第二定律和运动学公式得mgma,0v0at，联立解得t1s.二.从受力确定运动情况1从受力确定运动情况的基本思路分析物体的受力情况，求出物体所受的合力，由牛顿第二定律求出物体的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况流程图如下已知物体受力情况由Fma求得a由vtv0atxv0t12at2vt2v022ax求得x.v0.vt.t2从受力确定运动情况的解题步骤1确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图2根据力的合成与分解，求合力的大小和方向3根据牛顿第二定律列方程，求加速度4结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学物理量任意时刻的位移和速度，以及运动时间等2021合肥六校联考如图3所示，有一光滑的斜面固定在水平面上，其倾角为30，物体从斜面底端以10m/s速度冲上斜面求图31物体在斜面上运动的最大位移斜面足够长；2物体沿斜面向上运动的时间答案110m25s解析1对物体受力分析F1mgsinmaagsin5m/s2由vt2v022ax得xvt2v022a10225m10m2由物体沿斜面向上运动的时间tvtv0a0105s2s质量为m2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数0.5，现在对物体施加如图4所示的力F，F10N，37，经t110s后撤去力F，再经一段时间，物体又静止，则g取10m/s2，sin370.6，cos370.8图41说明物体在整个运动过程中经历的运动状态2物体运动过程中最大速度是多少3物体运动的总位移是多少答案1见解析25m/s327.5m解析1当力F作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F 的瞬间物体的速度达到最大值，撤去F后物体做匀减速直线运动直至速度为零2撤去F前对物体受力分析如图甲，有FsinN1mg，Fcosfma1fN1x112a1t12vta1t1，联立各式并代入数据解得x125m，vt5m/s3撤去F后对物体受力分析如图乙，有fN2ma2，N2mg,2a2x2vt2，联立各式并代入数据解得x22.5m物体运动的总位移xx1x2，解得x27.5m三.从运动情况确定受力1从运动情况确定受力的基本思路分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合力；再分析物体的受力，求出物体受到的作用力流程图如下2从运动情况确定受力的解题步骤1确定研究对象，对物体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，求出物体所受的合力4选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力质量为200t的机车从停车场出发，匀加速行驶225m后，速度达到54km/h，此时，司机关闭发动机让机车进站，机车又行驶了125m才停在站上设运动过程中阻力不变，求1机车所受的阻力的大小；2机车关闭发动机前所受到的牵引力的大小答案11.8105N22.8105N解析1v154km/h15m/s减速阶段初速度v115m/s，末速度v20，位移x2125m由v22v122a2x2得加速度a2v122x21522125m/s20.9m/s2，负号表示a2方向与v1方向相反由牛顿第二定律得F阻ma221050.9N1.8105N负号表示F阻方向与v1方向相反2初速度v00，末速度v115m/s，位移x1225m由v12v022a1x1得加速度a1v122x11522225m/s20.5m/s2由牛顿第二定律得F引|F阻|ma121050.5N1105N解得机车的牵引力为F引2.8105N.四.多过程问题分析1当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成将复杂的过程拆分为几个子过程，分析每一个子过程的受力情况.运动性质，用相应的规律解决问题2注意分析两个子过程交接的位置，该交接点速度是上一过程的末速度，也是下一过程的初速度，它起到“桥梁”的作用，对解决问题有重要作用如图5所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L8m.倾角37的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下人与接触面间的动摩擦因数均为0.25，不计空气阻力取g10m/s2，sin370.6，cos370.8求图51人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；2人在离C点多远处停下答案12s212.8m解析1人在斜坡上下滑时，对人受力分析如图所示设人沿斜坡下滑的加速度为a，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得mgsinfmafN垂直于斜坡方向有Nmgcos0联立以上各式得agsingcos4m/s2由匀变速直线运动规律得L12at2解得t2s.2人在水平面上滑行时，水平方向只受到水平面的摩擦力作用设人在水平面上运动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得mgma设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得人在斜坡上下滑的过程v22aL人在水平面上滑行时0v22ax联立解得x12.8m.1从受力确定运动情况多选如图6所示，质量为m1kg 的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为v010m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为2N的恒力F，在此恒力F作用下g取10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力图6A物体经10s速度减为零B物体经2s速度减为零C物体的速度减为零后将保持静止D物体的速度减为零后将向右运动答案BC 解析物体向左运动时受到向右的滑动摩擦力fNmg3N，根据牛顿第二定律得aFfm231m/s25m/s2，方向向右，物体的速度减为零所需的时间tv0a105s2s，A错误，B正确物体的速度减为零后，由于F 小于最大静摩擦力，物体将保持静止，C正确，D错误2从运动情况确定受力如图7所示，质量为m3kg的木块放在倾角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，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t2s 时间木块沿斜面上滑4m的距离，则推力F的大小为g取10m/s2图7A42NB6NC21ND36N答案D解析木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知mgsinmgcos；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x12at2得a2m/s2，由牛顿第二定律得Fmgsinmgcosma，得F36N，D正确3动力学方法测质量大家知道质量可以用天平测量，可是在宇宙空间怎样测量物体的质量呢如图8所示是采用动力学方法测量空间站质量的原理图若已知“双子星号”宇宙飞船的质量为3200kg，其尾部推进器提供的平均推力为900N，在飞船与空间站对接后，推进器工作8s测出飞船和空间站速度变化是1.0m/s.则图81空间站的质量为多大2在8s内飞船对空间站的作用力为多大答案14000kg2500N解析1飞船和空间站的加速度avt0.125m/s2，以空间站和飞船整体为研究对象，根据牛顿第二定律有FMa，得MFa7200kg.故空间站的质量m7200kg3200kg4000kg.2以空间站为研究对象，由牛顿第二定律得Fma500N.4.多过程问题分析如图9所示，一足够长的固定粗糙斜面与水平面夹角30.一个质量m1kg的小物体可视为质点，在F10N的沿斜面向上的拉力作用下，由静止开始沿斜面向上运动已知斜面与物体间的动摩擦因数36.g取10m/s2.图91求物体在拉力F作用下运动的加速度大小；2若拉力F作用1.2s后撤去，求物体在上滑过程中距出发点的最大距离答案12.5m/s222.4m解析1对物体受力分析，物体受到斜面对它的支持力Nmgcos53N，根据牛顿第二定律得，物体的加速度a1FmgsinfmFmgsinNm2.5m/s22当拉力F作用t01.2s时，速度大小为va1t03m/s，物体向上滑动的距离x112a1t021.8m.此后它将向上做匀减速运动，其加速度大小a2mgsinNm7.5m/s2.这一过程物体向上滑动的距离x2v22a20.6m.整个上滑过程物体距出发点的最大距离xx1x22.4m.。
教科版必修一3.5《牛顿运动定律的应用》WORD教案1
教科版必修一3.5《牛顿运动定律的应用》WORD教案1牛顿运动定律的应用学习目标:1、进一步理解牛顿三定律的内容。
2、熟练应用牛顿运动定律处理相关问题。
3、锻炼分析解题能力，熟悉解题步骤。
学法指导:首先熟练掌握并理解牛顿运动定律的内容，在此基础上结合--相互作用---章节中所学重力、弹力、摩擦力的基本知识，准确无误的对物体进行受力分析，同时对运动学中所学物体运动公式及运动规律再度复习，然后结合典型例题对该部分知识进行应用性训练，达到应用自如的目的。
知识准备与导航: ［来源:学_科_网］1、什么是匀变速直线运动？（典型特点）2、___________________________________________________________ 匀变速直线运动的基本公式：速度公式：__________________________________________________位移公式：____________________3、_____________________________ 三个常用推论：a ;b _； _________________c ________________ ；4、弹力、摩擦力有无及方向的判断？5、摩擦力（静摩擦力及滑动摩擦力的计算方法及公式）注：①认清是动摩擦还是静摩擦之后再进行运算②摩擦力的方向与物体运动及相对运动方向的关系6、_______________________________________________________ 牛顿第一定律说明的问题：力不是；力是_________________________ ；7、惯性：a：惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态、所处位置无关。
b：_____ 是描述物体惯性大小的唯一量度。
8、牛顿第二定律表达式：_____________ ；公式中各物理量的含义？（五个关系：因果，瞬时，矢量，同体，数值）9、牛顿第三定律：作用力反作用力的关系及与平衡力的异同？10、对物体受力分析的方法及注意事项。
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牛顿运动定律的应用学案
一.学习目标：
能用牛顿运动定律解决两类主要问题：已知物体的受力情况确定物体的运动情况、已知物体的运动情况确定受力情况。
同时能够掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，建立应用科学知识解决实际问题的意识。
二.重点难点
能够灵活的选择和应用解题方法来处理牛顿运动定律相关问题。
三.课前检测
1.牛顿第二定律的内容？
四.课堂练习习题
1.(多选)如图所示,表示某小球所受的合力与时间关系,各段的合力大小相同,作用时间相同,
设小球从静止开始运动,由此可以判定( )
A.小球向前运动,再返回停止
B.小球向前运动,再返回不会停止
C.小球始终向前运动
D.小球在4秒末速度为0
2.放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示. 取重力加速度g=10 m/s2. 试利用两图线求
（1）物块在运动过程中受到滑动摩擦力大小；
（2）物块在3～6s的加速度大小；
（3）物块与地面间的动摩擦因数.
3.一物体以初速度20m/s自倾角为37°的斜面向上滑动，2.5秒后速度为零，
（1）求斜面与物体间的动摩擦因数。
(g=10m/s2)
（2）若它又滑下，最终到达斜面底端，又要用去多长时间？
4.质量为m＝4 kg的小物块在一个平行于斜面的拉力F＝40N的作用下，从静止开始沿斜面向上滑动，如图8所示。
已知斜面的倾角α＝37°，物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，斜面足够长，力F作用5s后立即撤去，求：
（1）力F作用时合力和加速度为多少？
（2）前5 s内物块的位移大小及物块在5 s末的速率；8
（3）撤去外力后向上滑行多长时间？
（4）撤去外力F后4 s末物块的速度。
5.某研究性学习小组利用力传感器研究小球与竖直挡板间的作用力,实验装置如图所示,已知斜面倾角为45°,光滑小球的质量m=3 kg,力传感器固定在竖直挡板上。
求:(g=10 m/s2) (1)当整个装置静止时,力传感器的示数。
(3)当整个装置向右做匀加速直线运动时,力传
感器示数为36 N,此时装置的加速度大小。
(2)某次整个装置在水平方向做匀加速直线运动时,加速度为10m/s2?力传感器示数为多少？。