1、.5. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.進(jìn)一步掌握受力分析的方法，并能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)展受力分析重點(diǎn)2.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)3.掌握解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的根本思路和方法，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)已 知 受 力 確 定 運(yùn) 動(dòng) 情 況1牛頓第二定律確定了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，使我們可以把物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況聯(lián)絡(luò)起來(lái)2假如物體的受力情況，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×3加速

2、度是聯(lián)絡(luò)運(yùn)動(dòng)和力的橋梁為什么加速度可以把受力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)絡(luò)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)絡(luò)起來(lái)討論：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)了他們英勇的品質(zhì)，假如滑梯的傾角為，一個(gè)小孩從靜止開(kāi)場(chǎng)下滑，小孩與滑梯間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，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？圖3­5­1【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vv2ax，xv0tat 2即可求得小孩滑到底端的速度和需要的時(shí)間1解題思路2解題步驟1確定研究對(duì)象，對(duì)

3、研究對(duì)象進(jìn)展受力分析，并畫(huà)出物體的受力圖2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3根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度4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)量任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等如圖3­5­2所示，在傾角37°的足夠長(zhǎng)的固定的斜面底端有一質(zhì)量m1.0 kg的物體物體與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)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F10 N，方向平行斜面向上經(jīng)時(shí)間t4.0 s繩子突然斷了，求：圖3­5­21繩斷時(shí)物體的速度大小2從繩子斷了開(kāi)場(chǎng)到物體再返回到斜面底端的運(yùn)動(dòng)時(shí)間sin

4、37°0.60，cos 37°0.80，取g10 m/s2【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96332043】【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N、重力mg和摩擦力f，設(shè)物體向上運(yùn)動(dòng)的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律有：Fmgsin fma1又fN，Nmgcos 解得：a12.0 m/s2t4.0 s時(shí)物體的速度大小v1a1t8.0 m/s.2繩斷時(shí)物體距斜面底端的位移為x1a1t 216 m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，那么根據(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：mgsin fma2解得a28.0 m/s2物體勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t21.

5、0 s減速運(yùn)動(dòng)的位移為x2v1t24.0 m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mgsin fma3，得a34.0 m/s2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x1x2a3t，t3 s3.2 s，所以物體返回斜面底端的時(shí)間為tt2t34.2 s【答案】18.0 m/s24.2 s遷移1一個(gè)物體在程度恒力F的作用下，由靜止開(kāi)場(chǎng)在一個(gè)粗糙的程度面上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，速度變?yōu)関，假如要使物體的速度變?yōu)?v，以下方法正確的選項(xiàng)是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：96332044】A將程度恒力增加到2F，其他條件不變B將物體質(zhì)量減小一半，其他條件不變C物體質(zhì)量不變，程度恒力和

6、作用時(shí)間都增為原來(lái)的兩倍D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Fmgma，所以ag，結(jié)合vat可得選項(xiàng)D對(duì)，A、B、C錯(cuò)【答案】D遷移2多項(xiàng)選擇在程度地面上，A、B兩物體疊放如圖3­5­3所示，在程度力F的作用下一起勻速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)將程度力F作用在A上，兩物體可能發(fā)生的情況是圖3­5­3AA、B一起勻速運(yùn)動(dòng)BA加速運(yùn)動(dòng)，B勻速運(yùn)動(dòng)CA加速運(yùn)動(dòng)，B靜止DA與B一起加速運(yùn)動(dòng)【解析】假設(shè)A、B間的最大靜摩擦力大于F，那么A、B仍一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；假設(shè)A、B間的最大靜摩擦力小于F，那么A在拉力F的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而B(niǎo)受到

7、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，假設(shè)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：Fxma，垂直于加速度方向：Fy0.已 知 運(yùn) 動(dòng) 確 定 受 力 情 況假如物體的運(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

8、以確定物體所受的力1物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由它的受力決定的2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×3物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況決定了它的受力情況×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)分力討論：李偉同學(xué)在觀看2019年3月30日4時(shí)11分我國(guó)發(fā)射第22顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的電視直播時(shí)，當(dāng)聽(tīng)到現(xiàn)場(chǎng)指揮倒計(jì)時(shí)完畢發(fā)出“點(diǎn)火命令后，立即用秒表計(jì)時(shí)，測(cè)得火箭底部通過(guò)發(fā)射架的時(shí)間是4.8 s，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)為不變圖3­

9、5­4【提示】根據(jù)牛頓第二定律Fmgma，假設(shè)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xat 2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，就可由公式xat 2和Fmgma求出火箭受到的推力1根本思路本類型問(wèn)題是解決第一類問(wèn)題的逆過(guò)程，其思路如下：2解題步驟1確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)展受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，并畫(huà)出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖2選擇適宜的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度3根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力4根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力質(zhì)量為0.8 kg

10、的物體在一程度面上運(yùn)動(dòng)，如圖3­5­5中a、b分別表示物體不受拉力作用和受到程度拉力作用時(shí)的v­t圖像，那么拉力和摩擦力之比為圖3­5­5A98B32C21D43【解析】由v­t圖像可知，圖線a為僅受摩擦力的運(yùn)動(dòng)，加速度大小a11.5 m/s2；圖線b為受程度拉力和摩擦力的運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a20.75 m/s2；由牛頓第二定律列方程得ma1f，ma2Ff，解得Ff32，選項(xiàng)B正確【答案】B遷移3納米技術(shù)1納米109m是在納米尺度109m107m范圍內(nèi)通過(guò)直接操縱分子、原子或分子團(tuán)使其重新排列從而形成新物質(zhì)的技術(shù)用納米材料研制出一種新

11、型涂料噴涂在船體上能使船體在水中航行形成空氣膜，從而使水的阻力減小一半設(shè)一貨輪的牽引力不變，噴涂納米材料后航行加速度比原來(lái)大了一倍，那么牽引力與噴涂納米材料后的阻力f之間大小關(guān)系是AFfBFfC2f DF3f【解析】噴涂納米材料前，由牛頓第二定律，那么有Ffma噴涂納米材料后，那么有Ffm·2a聯(lián)立兩式，解得：Ff，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤【答案】B遷移4如圖3­5­6所示，截面為直角三角形的木塊置于粗糙的程度地面上，其傾角30°.現(xiàn)木塊上有一質(zhì)量m1.0 kg的滑塊從斜面下滑，測(cè)得滑塊在0.40 s內(nèi)速度增加了1.4 m/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取10 m/s2，求：圖3­5­61滑塊滑行過(guò)程中受到的摩擦力大小；2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】1由題意可知，滑塊滑行的加速度a m/s23.5 m/s2.對(duì)滑塊受力分析，如圖甲所示，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin fma，解得f1.5 N.甲乙2根據(jù)1問(wèn)中的滑塊受力示意圖可得Nmgcos .對(duì)木塊受力分析，如圖乙所示，根據(jù)牛頓第三定律有NN，根據(jù)程度方向上的平衡條件可得f地fcos Nsin