2018版高中人教版物理必修一學(xué)案第6節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題一版含答案正式版

知識(shí)脈絡(luò)知識(shí)脈絡(luò)6用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，并能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行受力分析. （重點(diǎn)）知道動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題.理解加速度是解決兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的橋梁.（重點(diǎn)）掌握解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思路和方法，會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決有關(guān)問(wèn)題.（難點(diǎn)）?基礎(chǔ)初探?［先填空］牛頓第二定律確定了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)系起來(lái).2?如果已知物體的受力情況，可以由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況.［再判斷］1?根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體所受合外力的方向. （V）2?根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個(gè)力的方向. （X）3?加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁.（V）［后思考］為什么加速度可以把受力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)？【提示】 因?yàn)樵谂ｎD第二定律中有加速度與力的關(guān)系， 而在運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中有加速度與運(yùn)動(dòng)參量的關(guān)系，所以加速度作為“橋梁” ，把物體的受力與運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái). O核仙突破? ［合作探討］玩滑梯是小孩非常喜歡的活動(dòng)，在歡樂(lè)的笑聲中，培養(yǎng)了他們勇敢的品質(zhì)，如果滑梯的傾角為0，一個(gè)小孩從靜止開(kāi)始下滑，小孩與滑梯間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 卩，滑梯長(zhǎng)度為L(zhǎng),怎樣求小孩滑到底端的速度和需要的時(shí)間？

【提示】 首先分析小孩的受力，利用牛頓定律求出其下滑的加速度，然后根據(jù)公式1v2—v2=2ax,x=vot+2at2即可求得小孩滑到底端的速度和需要的時(shí)間.［核心點(diǎn)擊］1?解題思路分析物體受力情況平行四邊形定則分析物體受力情況平行四邊形定則 >求合力正交分解法a=m求加'速度解題步驟確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出物體的受力圖.根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合外力 (包括大小和方向).根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度.結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需求的運(yùn)動(dòng)學(xué)參量 任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等.一個(gè)物體在水平恒力F的作用下，由靜止開(kāi)始在一個(gè)粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t,速度變?yōu)関，如果要使物體的速度變?yōu)?v,下列方法正確的是()將水平恒力增加到2F,其他條件不變將物體質(zhì)量減小一半，其他條件不變物體質(zhì)量不變，水平恒力和作用時(shí)間都增為原來(lái)的兩倍將時(shí)間增加到原來(lái)的2倍，其他條件不變【解析】 由牛頓第二定律得F—卩mg=ma所以a=m_卩g,對(duì)比AB、C三項(xiàng)，均不能滿足要求，故選項(xiàng)A、BC均錯(cuò)，由v=at可得選項(xiàng)D對(duì).

【答案】D(多選)在水平地面上，AB兩物體疊放如圖4-6-2所示，在水平力F的作用下一起勻速運(yùn)動(dòng)，若將水平力 F作用在A上，兩物體可能發(fā)生的情況是( )A、B一起勻速運(yùn)動(dòng)A加速運(yùn)動(dòng)，B勻速運(yùn)動(dòng)A加速運(yùn)動(dòng)，B靜止A與B一起加速運(yùn)動(dòng)【解析】若AB間的最大靜摩擦力大于F,則AB仍一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；若A、B間的最大靜摩擦力小于F,則A在拉力F的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而B(niǎo)受到A的滑動(dòng)摩擦力小于B與地面間的滑動(dòng)摩擦力(由題意可知此力大小與F相等)，故B保持靜止，故C正確.【答案】AC如圖4-6-3所示，在傾角0=37°的足夠長(zhǎng)的固定的斜面底端有一質(zhì)量 mi=1.0kg的物體.物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù) 卩=0.25，現(xiàn)用輕細(xì)繩將物體由靜止沿斜面向上拉動(dòng). 拉力F=10N，方向平行斜面向上?經(jīng)時(shí)間 t=4.0s繩子突然斷了，求:繩斷時(shí)物體的速度大??；從繩子斷了開(kāi)始到物體再返回到斜面底端的運(yùn)動(dòng)時(shí)間. (已知sin37°=0.60,cos237°=0.80,g取10m/s)【解析】 (1)物體受拉力向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受拉力 F、斜面支持力Fn、重力mg和摩擦力Ff，設(shè)物體向上運(yùn)動(dòng)的加速度為 a,根據(jù)牛頓第二定律有：F-mgsin0—R=ma又Ff=卩Fn,Fn=mg^os02解得：a1=2.0m/st=4.0s時(shí)物體的速度大小 V1=ad=8.0m/s.(2)繩斷時(shí)物體距斜面底端的位移為12X1=2&1t=16m繩斷后物體沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)， 設(shè)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2,則根據(jù)牛頓第二

定律，對(duì)物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程有:mcsin0+Ff=ma2解得a2=8.0m/sVi物體勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=—=1.0s物體勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間a2減速運(yùn)動(dòng)的位移為1減速運(yùn)動(dòng)的位移為1X2=?vit2=4.0m此后物體沿斜面勻加速下滑，設(shè)物體下滑的加速度為 a3,根據(jù)牛頓第二定律可得 m?in20-Ff=ma,得a3=4.0m/s1設(shè)物體由最高點(diǎn)下滑的時(shí)間為 t3,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得 Xi+X2=2a3t3,t3=T10S=3.2s,所以物體返回斜面底端的時(shí)間為 t=t2+13=4.2s【答案】(1)8.0m/s (2)4.2s應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí)求合力的方法1?合成法.物體只受兩個(gè)力的作用產(chǎn)生加速度時(shí)， 合力的方向就是加速度的方向， 解題時(shí)要求準(zhǔn)確作出力的平行四邊形，然后運(yùn)用幾何知識(shí)求合力 F合.反之，若知道加速度方向就知道合力方向.2.正交分解法.當(dāng)物體受到兩個(gè)以上的力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)， 通常用正交分解法解答，一般把力正交分解為加速度方向和垂直于加速度方向的兩個(gè)分量.即沿加速度方向： F<=ma垂直于加速度方向：Fy=0.I ?基礎(chǔ)初探?［先填空］如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度， 再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的力.［再判斷］TOC\o"1-5"\h\z物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由它的受力決定的. （V）物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由它對(duì)其他物體的施力情況決定的. （X）物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況決定了它的受力情況. （X）

［后思考］1?常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有哪些？【提示】 勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度v隨時(shí)間變化的規(guī)律是v=vo+at,位移隨時(shí)間變化的1規(guī)律是x=vot+§at2，速度位移關(guān)系式是v2-v0=2ax.2.由牛頓第二定律只能確定物體受到的合力嗎？【提示】 不是.由牛頓第二定律可以先求出物體所受的合力， 然后根據(jù)力的合成與分解還可以確定某個(gè)分力. O核心突破O ［合作探討］李偉同學(xué)在觀看2016年9月15日22時(shí)04分09秒我國(guó)發(fā)射“天宮二號(hào)”的電視直播時(shí)，當(dāng)聽(tīng)到現(xiàn)場(chǎng)指揮倒計(jì)時(shí)結(jié)束發(fā)出“點(diǎn)火”命令后， 立刻用秒表計(jì)時(shí)，測(cè)得火箭底部通過(guò)發(fā)射架的時(shí)間約是4.8s,他想算出火箭受到的推力，試分析還要知道哪些條件？不計(jì)空氣阻力，火箭質(zhì)量認(rèn)為不變.【提示】根據(jù)牛頓第二定律F【提示】根據(jù)牛頓第二定律F—mg=ma若想求得推力F,需知火箭的質(zhì)量和加速度,火箭的加速度可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x火箭的加速度可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x=；at2求得，即需要知道發(fā)射架的高度x和火箭通過(guò)發(fā)射架的時(shí)間t,綜上所述除了時(shí)間射架的時(shí)間t,綜上所述除了時(shí)間t已經(jīng)測(cè)得外，只要再知道火箭質(zhì)量m和發(fā)射架的高度x,12一就可由公式x=2at和F—mg=ma求出火箭受到的推力.［核心點(diǎn)擊］1.基本思路本類型問(wèn)題是解決第一類問(wèn)題的逆過(guò)程，其思路如下:應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度應(yīng)用Fmfru應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度應(yīng)用Fmfru求物體所受合力求出物休所愛(ài)的英他力2.解題步驟(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，并畫(huà)出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖.選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度.根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力.根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力. O題組沖關(guān)? 4?用細(xì)線將籃球拴在升降機(jī)光滑的側(cè)壁上，當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，出現(xiàn)如圖 4-6-5所示的情形?四位同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象做出了分析與判斷，其中可能正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：57632076】圖4-6-5升降機(jī)的加速度大于g,側(cè)壁對(duì)球無(wú)擠壓升降機(jī)的加速度小于g,側(cè)壁對(duì)球有擠壓升降機(jī)的加速度等于g,側(cè)壁對(duì)球無(wú)擠壓升降機(jī)的加速度等于g,側(cè)壁對(duì)球有擠壓【解析】 當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，加速度等于 g,則小球在豎直方向上僅受重力，拉力為零，由于小球在水平方向上平衡，可知側(cè)壁對(duì)小球無(wú)擠壓，故 C正確，D錯(cuò)誤?當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，加速度大于 g,小球受重力，繩子的拉力，由于水平方向上平衡，則側(cè)壁對(duì)小球有彈力，即側(cè)壁對(duì)球有擠壓，故 A錯(cuò)誤?當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，加速度小于 g,不會(huì)出現(xiàn)如圖所示的情況，球會(huì)在懸點(diǎn)下方，故 B錯(cuò)誤.【答案】 C5?如圖4-6-6所示，截面為直角三角形的木塊置于粗糙的水平地面上，其傾角0=30°.現(xiàn)木塊上有一質(zhì)量m^1.0kg的滑塊從斜面下滑，測(cè)得滑塊在0.40s一 咼上掃一掃內(nèi)速度增加了1.4m/s，且知滑塊滑行過(guò)程中木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度 g■-2取10m/s，求：圖4-6-6滑塊滑行過(guò)程中受到的摩擦力大小；滑塊滑行過(guò)程中木塊受到地面的摩擦力大小及方向.【解析】△v1.4 2 2(1)由題意可知，滑塊滑行的加速度 a=t=040m/s=3.5m/s對(duì)滑塊受力分析，如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得mgin0-Ff=mq解得Ff=1.5N.(2)根據(jù)(1)問(wèn)中的滑塊受力示意圖可得 Fn=mgcos0.對(duì)木塊受力分析，如圖乙所示,sin根據(jù)牛頓第三定律有 Fn'=Fn,根據(jù)水平方向上的平衡條件可得