53-用牛顿定律解决问题(一)
用牛顿定律解决问题课件
[自主解答] (1)倾角一定时，小球位移与时间的关系． 当倾角一定时，分析位移、速度与时间的关系，由于斜面 倾角一定，则小球下滑的加速度为定值，由 x＝12at2 可知位移与 时间的平方成正比，又由 v＝at 知速度与时间成正比，故 A 错、 B 对． (2)斜面长度一定时，小球运动时间与倾角的关系．当斜面 长度一定时，分析小球滚到底端的速度及所需时间与倾角的关 系，由于斜面倾角越大，小球下滑的加速度越大，则由 v＝ 2ax 可知倾角越大，小球到达底端时的速度越大；又由 t＝ 2ax得 倾角越大，小球到底端所需时间越短，故 C、D 均错．
B．汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力 C．匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加 速前进时，汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力 D．拖车加速前进时，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的 摩擦阻力；汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力(牵引力)大 于拖车对它的拉力 [思路点拨] 本题考查对作用力与反作用力关系的理解．要注意作 用力与反作用力的关系，在任何情况下都成立．
用牛顿定律解决问题
一、牛顿第一定律 1．内容 一切物体总保持 匀速直线运动状态或 静止 状态，除非有作用在它上 面的外力迫使它改变这种状态． 2．意义 (1)揭示了物体在不受外力或受合外力为零时的运动规律． (2)指出了一切物体都具有惯性，即保持原来 运动性质 的特性．因此 牛顿第一定律又叫惯性定律． (3)揭示了力与运动的关系，说明力不是 维持 物体运动状态的原因， 而是改变 物体运动状态的原因．
3．作用力与反作用力和一对平衡力的区别
一对相互作用力和一对平衡力的最直观的区别是看作用点：一对平衡 力的作用点在同一个物体上，一对作用力和反作用力的作用点在两个 物体上．
牛顿定律解决问题
03
牛顿第三定律解决问题
定义与理解
定义
牛顿第三定律指出，对于每一个作用力，都 有一个大小相等、方向相反的反作用力。
理解
这个定律说明物体之间的相互作用是相互依 存的，一个物体的运动状态的变化会影响其 他物体。
解决问题实例一：理解作用力与反作用力
总结词
通过理解作用力和反作用力的关系，可以解决一系列问题，例如分析物体的运动状态、 解释力的传递等。
解决问题实例二：计算物体的质量
问题描述
一个物体在水平面上受到两个力的作 用，一个向左的力F1，一个向右的力 F2，物体在这两个力的作用下产生了 加速度a，求物体的质量。
分析过程
根据牛顿第二定律，物体的加速度与 作用力成正比，即a=F/m。由于物体 在水平面上运动，受到两个力的作用， 因此可以得出物体的质量CHING
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04
牛顿定律的综合应用
解决问题实例一：分析卫星的运动轨迹
总结词
通过牛顿第二定律和万有引力定律，分析卫星在地球引 力作用下的运动轨迹。
详细描述
利用牛顿第二定律和万有引力定律，可以推导出卫星绕 地球运动的轨迹方程。通过解方程，可以计算出卫星的 轨道参数，如轨道半径、周期、速度等。这有助于预测 卫星的飞行轨迹，为航天工程提供重要的理论支持。
牛顿定律解决问题
目 录
• 牛顿第一定律解决问题 • 牛顿第二定律解决问题 • 牛顿第三定律解决问题 • 牛顿定律的综合应用
01
牛顿第一定律解决问题
定义与理解
定义
牛顿第一定律，也被称为惯性定律， 指出如果没有外力作用，一个物体将 保持静止状态或者匀速直线运动状态 不变。
理解
这个定律揭示了物体运动的基本规律 ，即物体的运动状态不会因为其自身 而改变，除非有外部力量作用。
最新人教版 高一物理 必修一 用牛顿运动定律解决问题(一) 导学案(部分答案)
用牛顿运动定律解决问题（一）组题人：一、两类动力学问题（1）已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力，然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度，再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度、位移或运动时间。
（2）已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出某些未知力。
求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：（3）在匀变速直线运动的公式中有五个物理量，其中有四个矢量v0、v1、a、s，一个标量t。
在动力学公式中有三个物理量，其中有两个矢量F、a，一个标量m。
运动学和动力学中公共的物理量是加速度a。
在处理力和运动的两类基本问题时，不论由力确定运动还是由运动确定力，关键在于加速度a，a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁。
二、应用牛顿第二定律解题的一般步骤：1确定研究对象：依据题意正确选取研究对象2分析：对研究对象进行受力情况和运动情况的分析，画出受力示意图和运动情景图3列方程:选取正方向，通常选加速度的方向为正方向。
方向与正方向相同的力为正值，方向与正方向相反的力为负值，建立方程4解方程：用国际单位制，解的过程要清楚，写出方程式和相应的文字说明，必要时对结果进行讨论三、整体法与隔离法处理连接体问题1．连接体问题所谓连接体就是指多个相互关联的物体，它们一般具有相同的运动情况(有相同的速度、加速度)，如：几个物体或叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆联系在一起的物体组(又叫物体系)．2．隔离法与整体法(1)隔离法：在求解系统内物体间的相互作用力时，从研究的方便性出发，将物体系统中的某部分分隔出来，单独研究的方法．(2)整体法：整个系统或系统中的几个物体有共同的加速度，且不涉及相互作用时，将其作为一个整体研究的方法．3．对连接体的一般处理思路(1)先隔离，后整体．(2)先整体，后隔离典例剖析典例一、由受力情况确定运动情况【例1】将质量为0.5 kg的小球以14 m/s的初速度竖直上抛，运动中球受到的空气阻力大小恒为2.1 N，则球能上升的最大高度是多少？解析通过对小球受力分析求出其上升的加速度及上升的最大高度．以小球为研究对象，受力分析如右图所示．在应用牛顿第二定律时通常默认合力方向为正方向，题目中求得的加速度为正值，而在运动学公式中一般默认初速度方向为正方向，因而代入公式时由于加速度方向与初速度方向相反而代入负值．根据牛顿第二定律得mg ＋Ff ＝ma ，a ＝mg ＋Ff m＝0.5×9.8＋2.10.5m/s2＝14m/s2上升至最大高度时末速度为0，由运动学公式0－v20＝2ax 得最大高度x ＝02－v202a ＝0－1422×(－14) m ＝7 m.答案 7 m 1．受力情况决定了运动的性质，物体具体的运动状况由所受合外力决定，同时还与物体运动的初始条件有关． 2．受力情况决定了加速度，但与速度没有任何关系.【例2】如图所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定的斜面底端有一质量m ＝1kg 的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ＝0.25.现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动，拉力F ＝10N ，方向平行斜面向上，经时间t ＝4s 绳子突然断了，求：(1)绳断时物体的速度大小．(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间．(sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80，g ＝10 m/s2)解析 (1)物体受拉力向上运动过程中，受拉力F 、斜面的支持力FN 、重力mg 和摩擦力Ff ，如右图所示，设物体向上运动的加速度为a1，根据牛顿第二定律有：F-mgsin θ-Ff=ma1因Ff=μFN ，FN=mgcos θ 解得a1=2 m/s2t=4 s 时物体的速度大小为v1=a1t=8 m/s.(2)绳断时物体距斜面底端的位移m t a x 1621211==绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动，设运动的加速度大小为a2，受力如上图所示，则根据牛顿第二定律，对物体沿斜面向上运动的过程有：mgsin θ+Ff=ma2 Ff=μmgcos θ 解得a2=8 m/s2物体做减速运动的时间s t a v1212==减速运动的位移m t a x 4222212==此后物体将沿着斜面匀加速下滑，设物体下滑的加速度为a3，受力如右图所示，根据牛顿第二定律对物体加速下滑的过程有:mgsin θ-Ff=ma3 Ff=μmgcos θ解得a3=4 m/s2设物体由最高点到斜面底端的时间为t3，所以物体向下匀加速运动的位移：2332121t a x x =+解得s t 2.3103≈= 所以物体返回到斜面底端的时间为t 总=t2+t3=4.2 s典例二、由运动情况确定受力情况【例3】民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机在着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来．若某型号的客机紧急出口离地面高度为4m ，构成斜面的气囊长度为5 m ．要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2 s ，则(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？(g ＝10 m/s2) 解析（1）设h ＝4 m ，L ＝5 m ，t ＝2 s ，斜面倾角为θ，则Lh=θsin .乘客在气囊上下滑过程，由221at L = 解得： a ＝2.5 m/s2（2）乘客下滑过程受力分析如右图则有：FN=mgcos θ ,Ff =μFN = μmgcos θ 由牛顿第二定律可得:mgsin θ- Ff=ma代入数据解得：1211=μ规律总结：物体的加速度由物体所受的合力决定，两者大小、方向及变化一一对应；速度大小的变化情况取决于加速度的方向与速度方向的关系，当两者同向时，速度变大，当两者反向时，速度变小。
用牛顿定律解决问题(一) 课件
此类题先由运动规律确定加速度，再由牛顿第二定律和正 交分解法确定受力．
要点三 连接体问题及处理方法 1.连接体及其特点 多个相互关联的物体连接(叠放，并排或由绳子、细杆联系)
在一起的物体组称为连接体．连接体一般具有相同的运动情况 (速度、加速度)．
2．处理连接体问题的常用方法 (1)整体法：若连接物具有相同的加速度，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，要注意区分内力 和外力．采用整体法时只分析外力，不分析内力． (2)隔离法：把研究的物体从周围物体中隔离出来，单独进 行分析，从而求解物体之间的相互作用力．
在光滑的水平面上放置着紧靠在一起的两个物体 A 和 B(如图)，它们的质量分别为 mA、mB.当用水平恒力 F 推物体 A 时，问：
(1)A、B 两物体的加速度多大？ (2)A 物体对 B 物体的作用力多大？
a2＝F－mFf＝1 m/s2， 物块返回过程的时间：
x＝12a2t22，t2＝
2ax2＝2 3 s≈3.5 s，
物块回到出发点 A 的时间：
t＝t1＋t2＝5.5 s.
【答案】 (1)1 N 水平向左 (2)6 m (3)5.5 s
物体向右减速运动的加速度和向左加速运动的加速度大 小不相同，因为这两个过程中，摩擦力方向发生了变化，在利用 牛顿第二定律求加速度时，对物体的受力分析是非常关键的．
【思路启迪】 (1)用哪一个运动学公式可求得加速度？(2) 加作用力 F 后雪橇对地面的压力怎么变化？
【规范解答】 由 v2－v20＝－2ax 得雪橇做匀减速运动的加 速度的大小 a＝v202－xv2＝0.26×2－00.5.42 m/s2＝0.2 m/s2.
对雪橇受力分析如图所示， 雪橇速度方向水平向右，而加速度方向水平向左，取水平向 左和竖直向上为正方向．由牛顿第二定律知，水平方向上有 μFN－Fcosθ＝ma， 竖直方向上有 FN＋Fsinθ－mg＝0， 联立以上各式并整理后可得 F＝coμsmθg＋＋μmsinaθ＝54.66 N. 【答案】 54.66 N
高一物理用牛顿定律解决问题1-P
变式1、一个滑雪的人，质量m=75Kg，以 v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡 倾角θ=300 ，在t=5s末速度达到v=22m/s， 求滑雪人受到的阻力（包括滑动摩擦和空气 阻力）。
300
变式2、一个滑雪的人，质量m=75Kg，以 v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡 倾角θ=300 ，在x=60m的路程内速度达到 v=20m/s，求滑雪人受到的阻力（包括滑动 摩擦和空气阻力）。
N
解：（1）明确研究对象
F f
（2）分析研究对象的受力情况，画出受力图
（3）求出合力 f=μN=4N F合=F-f=16N
G
（4）应用牛顿第二定律求加速度 a= F合/m=8m/s2 （5）应用运动学公式求解 v=at=8×2=16m/s
=1/2×8×22m=16m
小结：已知物体受力情况求物体运动情况一般步骤：
问
题
已知物体运动情况求物体受力情况
求解两类问题的思路：
受力分析
合力F合 F合=ma
a
运动学公式 运动情况
（v,x,t)
练习：质量2kg的物体静止地放在水平面上， 它们之间的动摩擦因数为μ=0.2，现对物体施 加大小为20N，方向水平向右的力F，物体运 动2s后撤去外力F，到物体停下来，物体共行 进的总路程是多少？ （g=10m/s2）
300
变式3 一打点计时器固定在斜面上某处，一小 车，质量m=75kg，拖着穿过打点计时器的纸
带从斜面上匀加速滑下，斜面的倾角θ=300，
如图1所示。图2是打出的纸带的一段。
已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利 用图2给出的数据求出阻力f=______________ 。
总结：
用牛顿定律解决问题 课件
④计算，求解未知量．
某消防员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地， 接着他用双腿弯曲的方式缓冲(如图所示)，使自 身重心又下降了0.5m，在着地过程中地面对他 双腿的平均作用力估计为
A．自身所受重力的2倍 B．自身所受重力的5倍 C．自身所受重力的8倍 D．自身所受重力的10倍 答案：B
来，刹车力至少为F＝3.125×104N.
法国人劳伦特·菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒
险世界进行了超高空特技跳水表演(如图 所示)，他从30m高的塔上跳下准确地落入 水池中．已知水对他的阻力(包括浮力)是 他的重力的3.5倍，他在空中时空气对他的 阻力是他的重力的0.2倍．为了保证他的安 全，水池的深度至少是多少米？(g＝
答案：20.8N
点评：要明确人的重力的下滑分力与阻力的 合力产生了加速度．
列车质量为500t，以54km/h的速度行驶，如 图所示，运动阻力为车重的0.05倍，今欲使 列车在200m内停下来，刹车力应多大？
答案：3.125×104N 解析：列车的质量m＝500t＝5×105kg 初速度v＝54km/h＝15m/s 对列车分析，由牛顿第二定律kmg＋F＝ma 由运动规律v2＝2as 代入数据可得，为使列车能在200m内停下
(4)注意牛顿第二定律中的加速度a是对惯性 参考系的，一般我们以地球作为惯性参考 系．
(5)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．
一位滑雪者如果以v0＝20m/s的初速度沿直 线冲上一倾角为30°的山坡，从冲坡开始 计时，至3.8s末，雪撬速度变为零．如果 雪橇与人的质量为m＝80kg，求滑雪人受 到的阻力是多少．(g取10m/s2)
高中物理：第四章 第6节 用牛顿运动定律解决问题(一)
[随堂检测]1．(2019·陕西咸阳高一期中)图甲是某景点的山坡滑道图片，为了探究滑行者在滑道直线部分AE 滑行的时间，技术人员通过测量绘制出如图乙所示的示意图，AC 是滑道的竖直高度，D 点是AC 竖直线上的一点，且有AD ＝DE ＝15 m ，滑道AE 可视为光滑，滑行者从坡顶A 点由静止开始沿滑道AE 向下做直线滑动，g 取10 m/s 2，则滑行者在滑道AE 上滑行的时间为( )A. 2 s B ．2 s C. 6 sD ．2 2 s解析：选C.如图所示，设斜面坡角为θ，取AE 中点为F ，则：AE ＝2AF ＝30sinθ，物体做匀加速直线运动，对物体受力分析，受重力和支持力，将重力沿着平行斜面和垂直斜面正交分解，根据牛顿第二定律，有：mg sin θ＝ma ，解得：a ＝g sin θ； 根据速度位移公式，有：AE ＝12at 2；解得：t ＝ 6 s.2．用30 N 的水平外力F 拉一个静止在光滑水平面上的质量为20 kg 的物体，力F 作用3 s 后撤去，则第5 s 末物体的速度和加速度分别是( ) A ．4.5 m/s ，1.5 m/s 2 B ．7.5 m/s ，1.5 m/s 2 C ．4.5 m/s ，0D ．7.5 m/s ，0解析：选C.有力F 作用时，物体做匀加速直线运动，加速度a ＝Fm ＝1.5 m/s 2.力F 作用3 s 撤去之后，物体做匀速直线运动，速度大小为v ＝at ＝4.5 m/s ，而加速度为0.选项C 正确． 3.如图所示，AB 和CD 为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R 和r 的两个相切的圆上，且斜槽都通过切点P .设有一重物先后沿两个斜槽，从静止出发，由A 滑到B 和由C 滑到D ，所用的时间分别为t 1和t 2，则t 1与t 2之比为( ) A ．2∶1 B ．1∶1 C.3∶1D ．1∶ 3解析：选B.设光滑斜槽轨道与水平面的夹角为θ，则重物下滑时的加速度为a ＝g sin θ，由几何关系，斜槽轨道的长度s ＝2(R ＋r )sin θ，由运动学公式s ＝12at 2，得t ＝2s a＝ 2×2（R ＋r ）sin θg sin θ＝2R ＋rg，即所用时间t 与倾角θ无关，所以t 1＝t 2，B 项正确．4.(2019·济宁高一检测)民航客机都有紧急出口，发生意外情况时打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上．如图所示，某客机紧急出口离地面高度AB ＝3.0 m ，斜面气囊高度AC ＝5.0 m ，要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过2 s ，g 取10 m/s 2，求：(1)乘客在气囊上滑下的加速度至少为多大？(2)乘客和气囊间的动摩擦因数不得超过多大？(忽略空气阻力) 解析：(1)根据运动学公式x ＝12at 2①得：a ＝2x t 2＝2×5.022 m/s 2＝2.5 m/s 2②故乘客在气囊上滑下的加速度至少为2.5 m/s 2. (2)乘客在斜面上受力情况如图所示． F f ＝μF N ③ F N ＝mg cos θ④ 根据牛顿第二定律： mg sin θ－F f ＝ma ⑤由几何关系可知sin θ＝0.6，cos θ＝0.8 由②～⑤式得：μ＝g sin θ－a g cos θ＝716＝0.437 5 故乘客和气囊间的动摩擦因数不得超过0.437 5. ☆答案☆：(1)2.5 m/s 2 (2)0.437 5[课时作业]一、单项选择题1．行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg ，汽车车速为90 km/h ，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s ，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( ) A ．450 N B ．400 N C ．350 ND ．300 N解析：选C.汽车的速度v 0＝90 km/h ＝25 m/s ，设汽车匀减速的加速度大小为a ，则a ＝v 0t ＝5m/s 2，对乘客应用牛顿第二定律可得：F ＝ma ＝70×5 N ＝350 N ，所以C 正确．2．(2019·沈阳高一检测)A 、B 两物体以相同的初速度在一水平面上滑动，两个物体与水平面间的动摩擦因数相同，且m A ＝3m B ，则它们能滑动的最大距离x A 和x B 的关系为( ) A ．x A ＝x B B ．x A ＝3x B C ．x A ＝13x BD ．x A ＝9x B解析：选A.对物体受力分析，由牛顿第二定律μmg ＝ma 得a ＝μg .则a A ＝a B ，x A ＝v 202a A ，x B ＝v 202a B ，故x A ＝x B .3．高空作业须系安全带，如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h (可视为自由落体运动)，此后经历时间t 安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( ) A.m 2ght ＋mgB.m 2gh t －mgC.m gh t＋mgD.m gh t－mg解析：选A.设高空作业人员自由下落h 时的速度为v ，则v 2＝2gh ，得v ＝2gh ，设安全带对人的平均作用力为F ，由牛顿第二定律得F －mg ＝ma 又v ＝at解得F ＝m 2ght＋mg .选项A 正确．4．(2019·黑龙江绥化高一期中)一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行，现将一块木炭无初速度地放在传送带的最左端，木炭在传送带上将会留下一段黑色的痕迹，下列说法正确的是( )A ．黑色的痕迹将出现在木炭的左侧B ．木炭的质量越大，痕迹的长度越短C ．传送带运动的速度越大，痕迹的长度越短D ．木炭与传送带间动摩擦因数越大，痕迹的长度越短解析：选D.刚放上木炭时，木炭的速度慢，传送带的速度快，木炭向后滑动，所以黑色的径迹将出现在木炭的右侧，所以A 错误；木炭在传送带上运动靠的是与传送带之间的摩擦力，摩擦力作为它的合力产生加速度，所以由牛顿第二定律知，μmg ＝ma ，所以a ＝μg ；当达到共同速度时，不再有相对滑动，由v 2＝2ax得，木炭位移x 木＝v 22μg，设相对滑动的时间为t ，由v ＝at ，得t ＝v μg ，此时传送带的位移为x 传＝v t ＝v 2μg ，所以滑动的位移是Δx ＝x 传－x 木＝v 22μg ，由此可以知道，黑色的径迹与木炭的质量无关，所以B 错误；由B 知，传送带运动的速度越大，径迹的长度越长，所以C 错误；木炭与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短，所以D 正确．5．(2019·成都高一检测)某消防队员从一平台上跳下，下落2 m 后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m ，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( )A ．自身所受重力的2倍B ．自身所受重力的5倍C ．自身所受重力的8倍D ．自身所受重力的10倍解析：选B.由自由落体v 2＝2gH ，缓冲减速v 2＝2ah ，由牛顿第二定律F －mg ＝ma ，解得F ＝mg ⎝⎛⎭⎫1＋Hh ＝5mg ，故B 正确． 6．为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是( )解析：选C.设屋檐的底角为θ，底边长为2L (不变)．雨滴做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度a ＝mg sin θm ＝g sin θ，位移大小x ＝12at 2，而x ＝L cos θ，2sin θcosθ＝sin 2θ，联立以上各式得t ＝4Lg sin 2θ.当θ＝45°时，sin 2θ＝1为最大值，时间t 最短，故选项C 正确．7.(2019·太原高一测试)质量为m ＝3 kg 的木块放在倾角为θ＝30°的足够长斜面上，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t ＝2 s 时间物体沿斜面上升4 m 的距离，则推力F 为(g 取10 m/s 2)( ) A ．42 N B ．6 N C ．21 ND ．36 N解析：选D.因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知：mg sin θ＝μmg cos θ，所以μ＝tan θ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x ＝12at 2得a ＝2 m/s 2，由牛顿第二定律得：F －mg sinθ－μmg cos θ＝ma ，得F ＝36 N ，故选D.8．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/s 2，则汽车刹车前的速度为( )A．7 m/s B．14 m/sC．10 m/s D．20 m/s解析：选B.设汽车刹车后滑动的加速度大小为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v20＝2ax，可得汽车刹车前的速度为v0＝2ax＝2μgx＝2×0.7×10×14 m/s＝14 m/s，因此B正确．二、多项选择题9.(2019·江苏镇江高一月考)如图所示，在一无限长的水平小车上，在质量分别为m1和m2的两个滑块(m1>m2)随车一起向右匀速运动，设两滑块与小车间的动摩擦因数均为μ，其他阻力不计，当车突然停止时，以下说法中正确的是()A．若μ＝0，两滑块一定相碰B．若μ＝0，两滑块一定不相碰C．若μ≠0，两滑块一定相碰D．若μ≠0，两滑块一定不相碰解析：选BD.若μ＝0，当车突然停止时，两物块所受的合力为零，将以相同的速度做匀速直线运动，一定不会相撞，故A错误，B正确；若μ≠0，当车突然停止时，两物块做匀减速运动，加速度a＝μg，因为初速度相同，所以两滑块一定不相撞，故C错误，D正确．10．(2019·天津高一检测)如图所示，光滑斜面CA、DA、EA都以AB为底边．三个斜面的倾角分别为75°、45°、30°.物体分别沿三个斜面由顶端从静止滑到底端，下面说法中正确的是()A．物体沿DA滑到底端时具有最大速率B．物体沿EA滑到底端所需时间最短C．物体沿CA下滑，加速度最大D．物体沿DA滑到底端所需时间最短解析：选CD.设AB＝l，当斜面的倾角为θ时，斜面的长度x＝lcos θ；由牛顿第二定律得，物体沿光滑斜面下滑时加速度a＝g sin θ，当θ＝75°时加速度最大，选项C正确；由v2＝2ax可得，物体沿斜面滑到底端时的速度v＝2ax＝2g sin θlcos θ＝2gl tan θ，当θ＝75°时速度最大，选项A错误；由x＝12at2可得t＝2xa＝2lcos θg sin θ＝2lg sin θcos θ＝4lg sin 2θ，当θ＝45°时t最小，故选项B错误，选项D正确．11．如图所示，5块质量相同的木块并排放在水平地面上，它们与地面间的动摩擦因数均相同，当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时，下列说法中正确的是()A．由右向左，两块木块之间的相互作用力依次变小B．由右向左，两块木块之间的相互作用力依次变大C．第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6FD．第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F解析：选BC.取整体为研究对象，由牛顿第二定律得F－5μmg＝5ma.再选取1、2两块木块为研究对象，由牛顿第二定律得F－2μmg－F N＝2ma，两式联立解得F N＝0.6F，进一步分析可得，从右向左，木块间的相互作用力是依次变大的．选项B、C正确．12．(2019·江西吉安高一诊断)绷紧的传送带长L＝32 m，铁块与带间动摩擦因数μ＝0.1，g＝10 m/s2，下列正确的是()A．若皮带静止，A处小铁块以v0＝10 m/s向B运动，则铁块到达B处的速度为6 m/s B．若皮带始终以4 m/s的速度向左运动，而铁块从A处以v0＝10 m/s向B运动，铁块到达B 处的速度为6 m/sC．若传送带始终以4 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，铁块将一直向右匀加速运动D．若传送带始终以10 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，铁块到达B处的速度为8 m/s解析：选ABD.若传送带不动，物体做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得，匀减速直线运动的加速度大小a＝μg＝1 m/s2，根据v2B－v20＝－2aL，解得：v B＝6 m/s，故A正确；若皮带始终以4 m/s的速度向左运动，而铁块从A处以v0＝10 m/s向B运动，物块滑上传送带做匀减速直线运动，到达B点的速度大小一定等于6 m/s，故B正确；若传送带始终以4 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，铁块先向右做匀加速运动，加速到4 m/s经历的位移x＝v22a＝422×1m＝8 m＜32 m，之后随皮带一起做匀速运动，C错误；若传送带始终以10 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，若铁块一直向右做匀加速运动，铁块到达B 处的速度：v B＝2aL＝2×1×32 m/s＝8 m/s＜10 m/s，则铁块到达B处的速度为8 m/s，故D正确．三、非选择题13．公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s．当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m ．设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的25.若要求安全距离仍为120 m ，求汽车在雨天安全行驶的最大速度．解析：设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a 0，安全距离为s ，反应时间为t 0，由牛顿第二定律和运动学公式得μ0mg ＝ma 0①s ＝v 0t 0＋v 202a 0②式中，m 和v 0分别为汽车的质量和刹车前的速度．设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ，依题意有μ＝25μ0③设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a ，安全行驶的最大速度为v ，由牛顿第二定律和运动学公式得μmg ＝ma ④s ＝v t 0＋v 22a⑤联立①②③④⑤式并代入题给数据得 v ＝20 m/s(72 km/h)． ☆答案☆：20 m/s14．(2019·宁波高一检测)风洞实验室中可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力．如图所示为某风洞里模拟做实验的示意图．一质量为1 kg 的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角θ为30°.现小球在F ＝20 N 的竖直向上的风力作用下，从A 点静止出发沿直杆向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数μ＝36.试求： (1)小球运动的加速度a 1；(2)若风力F 作用1.2 s 后撤去，求小球上滑过程中距A 点的最大距离x m ；(3)在上一问的基础上若从撤去风力F 开始计时，小球经多长时间将经过距A 点上方为2.25 m 的B 点．解析：(1)在力F 作用时有：(F －mg )sin 30°－μ(F －mg )cos 30°＝ma 1， 解得a 1＝2.5 m/s 2.(2)刚撤去F 时，小球的速度v 1＝a 1t 1＝3 m/s 小球的位移x 1＝v 12t 1＝1.8 m.撤去力F 后，小球上滑时有：mg sin 30°＋μmg cos 30°＝ma 2，a 2＝7.5 m/s 2. 因此小球上滑时间t 2＝v 1a 2＝0.4 s.上滑位移x 2＝v 12t 2＝0.6 m.则小球上滑的最大距离为x m ＝x 1＋x 2＝2.4 m. (3)在上滑阶段通过B 点： x AB －x 1＝v 1t 3－12a 2t 23.经过B 点时的时间为t 3＝0.2 s ，另t 3＝0.6 s(舍去) 小球返回时有：mg sin 30°－μmg cos 30°＝ma 3，a 3＝2.5 m/s 2. 因此小球由顶端返回B 点时有： x m －x AB ＝12a 3t 24，t 4＝35 s. 经过B 点时的时间为t 2＋t 4＝2＋35s ≈0.75 s. ☆答案☆：(1)2.5 m/s 2 (2)2.4 m (3)0.2 s 和0.75 s。
高中物理：3.5 牛顿运动定律的应用 教案(1)(教科版必修1)
牛顿运动定律的应用一、教学目标1、进一步学习分析物体的受力情况，能结合物体的运动情况进行分析。
2、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题。
3、学会解力学题的一般书写格式。
二、重点难点重点：牛顿运动定律与运动学公式的综合运用难点：物体的受力和运动状态的分析、处理实际问题时物理情景的建立三、教学方法自学、讲授、练习三结合四、教学过程力是使物体产生加速度的原因，受力作用的物体存在加速度，我们可以结合运动知识，解决有关物体运动状态变化的问题，另一方面，当物体的运动状态变化时，一定有加速度，我们可以由加速度来确定物体的受力。
（一）动力学的两类基本问题1、已知物体的受力情况，要求确定物体的运动情况处理方法：已知物体的受力情况，可以求出物体的合外力，根据牛顿第二定律可以求出物体的加速度，再利用物体的初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式就可以求出物体的位移和速度，也就是确定了物体的运动情况。
2、已知物体的运动情况，要求推断物体的受力情况处理方法：已知物体的运动情况，由运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的合外力，由此推断物体受力情况。
（一）动力学问题的求解步骤1、选对象；2、分析力；3、建坐标；4、分解力；5、列方程；6、解“联立”（二）例题1、学生阅读课文【例题1】讲授：先分析物体受力情况是关键，应该养成正确画出受力图的习惯，寻找运动学与动力学之间的桥梁——加速度。
然后依据运动学求位移。
提问：解题的书写格式是怎样的？（受力图、过程分析、理论依据、文字运算、数字计算）2、学生阅读课文【例题2】讲授：本题是已知运动求力，在解题步骤中正交分解是关键，一般选初速度或者加速度方向为正方向，先根据运动学求加速度，然后依据牛顿第二定律求力。
注意受力图中的内容应包括：受力物、所有力（不能多，不能少）、坐标轴、正交分解力（注意虚实线条有别）。
重力加速度g 如果未加说明，则应取9.8m/s 2.注意书写格式。
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用牛顿定律解决问题（一）一、知识与技能1、进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的运动情况进行受力分析。
2、掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法。
3、学会如何从牛顿运动定律入手求解有关物体运动状态参量。
4、学会根据物体运动状态参量的变化求解有关物体的受力情况。
二、过程与方法1、培养学生利用物理语言表达、描述物理实际问题的能力。
2、帮助学生提高信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。
3、帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题解题规律的能力。
4、让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用。
三、情感、态度与价值观1、利用我国的高科技成果激发学生的求知欲及学习兴趣。
2、培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。
3、初步培养学生合作交流的愿望，能主动与他人合作的团队精神，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。
★教学重点用牛顿运动定律解决动力学问题的基本思路方法★教学难点正确分析受力并恰当地运用正交分解法★教学方法创设情景一一导入课题一一实例分析一－实践体验一一交流总结★教学过程一、引入新课教师活动：利用多媒体投影播放“神州”5号飞船的升空及准确定点回收情景的实况录像资料，教师提出问题，引导启发学生初步讨论。
学生活动：观看录像，思考老师所提问题，在教师的引导下初步讨论。
点评：通过实际问题的分析激发学生探索的兴趣。
教师活动：提出两个问题让大家思考讨论：l、我国科技工作者能准确地预测火箭的变轨，卫星的着落点，他们靠的是什么？2、利用我们已有的知识是否也能研究类似的较为简单的问题？学生活动：学生思考讨论、阅读教材并回答：牛顿第二定律确定了力和运动的关系，使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来，从受力情况确定出物体的运动情况。
点评：趁热打铁，设置疑问，激发学生将新问题与所学知识联系挂钩。
教师活动：限于目前的知识水平，我们还不能直接研究上述问题，但我们可以本着由易到难的原则，从最简单的例子入手去探讨运动和力的关系问题的求解思路。
下面我们就来学习有关知识。
点评：充分利用新时期的高科技成果展示自然科学规律的巨大魅力，同时激发学生的爱国热情和奋发学习探索的精神。
二、进行新课1、从受力确定运动情况教师活动：投影展示例题1 并布置学生审题：一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。
物体与地面间的摩擦力是4.2N。
求物体在4s末的速度和4s内的位移。
问：l、本题研究对象是谁？它共受几个力的作用？物体所受的合力沿什么方向？大小是多少？2、本题要求计算位移和速度，而我们只会解决匀变速运动问题。
这个物体的运动是匀变速运动吗？依据是什么？3、F N和G在竖直方向上，它们有什么关系？学生活动：学生思考讨论后作答，并进一步判定：物体所受的合力水平向右，根据牛顿第二定律其加速度一定水平向右，因此物体向右做匀加速直线运动。
F N和G在竖直方向上，大小相等、方向相反，是一对平衡力。
借机让学生对平衡力和作用力与反作用力进行比较鉴别。
点评：通过分析实例，培养学生分析探索和寻找物理量之间的关系，发现浅层次规律的能力，运用物理语言的能力。
教师活动：经分析发现该题属于已知受力求运动呢，还是已知运动求受力呢？学生活动：学生讨论并形成一致意见：已知受力求运动学情况。
点评：培养学生敏锐观察并总结的能力。
教师活动：要求学生在分析的基础上，画出受力分析图，并完整列出解答过程，提醒学生写明依据并与投影答案相对照。
学生活动：学生计算，交流合作，找出不完善的地方予以改正。
点评：培养学生书面表述清楚物理问题的能力。
教师活动：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，就可以根据牛顿第二定律确定物体所受的外力，这是动力学所要解决的另一类问题。
2、从运动情况确定受力教师活动：投影展示例2并布置学生审题：一个滑雪的人质量是75 kg，以v0＝2m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ＝30°。
在t＝5s的时间内滑下的路程x＝60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）问：本题属于那类力学问题？人共受几个力的作用？各力方向如何？它们之中哪个力是待求量？哪个力实际上是己知的？待求力是谁？物体所受的合力沿什么方向？学生活动：学生分小组思考讨论，小组代表回答解题思路，描述物体受力情况。
该题为已知受力求运动，合力沿运动方向，动力实际上是已知的。
点评：通过分析实例，培养学生分析探索和寻找物理量之间的关系，发现浅层次规律的能力，运用物理语言表述物理问题的能力。
教师活动：提问题：本题中物体受力方向较为复杂，物体沿斜面方向匀加速下滑，我们应当如何建立坐标系求合力？学生活动：学生分小组继续思考讨论，然后作出正确选择：沿平行于斜面和垂直于斜面分别建立坐标系的x轴和y轴，使合力的方向落在x轴的正方向上，然后求合力比较方便。
点评：引导学生仿照前4.3中例题2中的方法建立坐标系求合力。
温故知新，相关知识及时记忆、整理和分析。
教师活动：让学生口述解答步骤，教师板演解答过程，并提示学生注重代数式的运算，必要时再代入数值。
学生活动：顺应解题思路，联系力的分解知识，讨论交流，思维碰撞。
点评：培养学生养成规范做题的良好习惯.教师活动：问题：l、上述两个例题在解题方法上有什么相同和不同之处？2、在例2中，为什么要建立平面直角坐标系？3、在运动学公式中通常是以v0为正方向的，但在利用牛顿第二定律列方程时，选什么方向为正方向较为方便？努力启发引导学生发现异同。
学生活动：学生思考讨论，交流合作，推举学生回答，并相互补充：l、两题都需画受力图，都要利用牛顿第二定律和运动学公式，画受力图是重要的解题步骤。
不同之处是例1先用牛顿第二定律求加速度，而例2先用运动学公式求加速度。
2、例2中物体受力方向较为复杂，建立平面直角坐标系后，就可以用G1和G2代替G，使解题方便。
3、因为加速度的方向就是物体所受合外力的方向，所以以加速度的方向为正方向，会给分析问题带来很大方便。
点评：培养学生观察、思考、辨析、归纳综合的能力。
教师活动：出示课堂练习（见实例探究），适当加入学生讨论。
检查练习结果并予以评价矫正。
学生活动：完成练习，汇报讨论。
点评：在实际应用中锻炼能力。
三、课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，计学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
四、实例探究☆力和运动的关系1、一个物体放在光滑水平面上，初速为零，先对物体施加一向东的恒力F，历时1秒，随即把此力改变为向西，大小不变，历时1秒钟，接着又把此力改为向东，大小不变，历时1秒钟，如此反复只改变力的方向，共历时1分钟，在此1分钟内A．物体时而向东运动，时而向西运动，在1分钟末静止于初始位置之东B．物体时而向东运动，时而向西运动，在1分钟末静止于初始位置C．物体时而向东运动，时而向西运动，在1分钟末继续向东运动D．物体一直向东运动，从不向西运动，在1分钟末静止于初始位置之东☆牛顿运动定律的应用2、用30N的水平外力F，拉一静止放在光滑的水平面上质量为20kg的物体，力F 作用3秒后消失，则第5秒末物体的速度和加速度分别是A．v = 7.5 m／s，a = l.5m／s2B．v = 4.5m／s，a = l.5m／s2C．v = 4.5 m／s，a = 0 D．v = 7.5 m／s，a =03、质量是3kg的木块，原来在光滑水平面上运动，受到8N的阻力后，继续前进9 m 速度减为原来的一半，则原来的速度是m／s，木块作匀减速运动，直到静止的时间是s4、质量是5kg的物体，在水平恒为F=20N的作用下，从静止开始经过2s速度达到2m/s，则物体与水平面间的动摩擦因数是。
5、用2N的水平拉力，正好使木块在水平地面上作匀速直线运动，现用4N的水平拉力使木块在2s内速度从2 m／s增加6m／s，则木块的质量是．6、质量为2 kg的物体，在8N的水平力作用下以10m/s的速度沿粗糙水平面做匀速直线运动，撤去拉力后4秒钟内物体的位移是多少米？7、一个物体从10m长，5m高的斜面顶端自静止开始滑下，设物体与斜面间的动摩擦因数为0.2，求它滑到斜面底端所用的时间和末速度。
附录1教材分析本章主要内容是牛顿运动定律的教学，而牛顿运动定律的运用这方面的知识不仅是本章的一个难点，也是力学中常用的主要方法之一。
本节课的主要任务是培养学生应用学过的知识去分析、解决实际问题，提高学生的综合运用能力，应该着重培养学生具体问题具体分析，以科学、严谨的态度对待实际问题，特别注意画受力图时，不要多画力，也不要少画力。
力的平衡知识是初中所学内容，在此应注意加强复习。
“正交分解法”是非常实用的分解方法，可明确给学生提出。
请学生回答问题时，不必请一些成绩好的学生，也可以找一些中等程度的学生回答，在回答问题时暴露出的缺陷更有利于教学。
本节课的例题教学，应尽量使用多媒体或幻灯机，以使达到较好的效果。
附录2学生分析学生在前面已经学习了物体受力分析、牛顿运动定律、匀变速直线运动的有关规律、二力平衡及建立平面直角坐标系的有关知识，但由于本节课的综合程度较高，特别是对高一学生来说，他们一时不太适应，所以教师在选题时每个题中出现的难点一时不可过多，应循序渐进。
解题时要规范学生的解题步骤，注意提醒学生每写一个式子，都必须有客观依据，必须从基本公式着手。
式子中的每一项，甚至每一个“＋”、“－”号，必须有根据，不可想当然，主观臆断。
由于题目分析过程中牵涉到的知识点比较多，在课堂上可放手让学生讨论、交流。