高中物理《用牛頓運動定律解決問題（一）》學案9（人教版必修1）

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111 用牛頓運動定律解決問題（一）（學案） 一、學習目標 進一步學習分析物體的受力情況，并能結合物體的運動情況進行受力分析。 能夠從物體的受力情況確定物體的運動情況 能夠從物體的運動情況確定物體的受力情況 二、課前預習 1、牛頓第一定律： ，牛頓第一定律定義了力：物體的運動不需要力來維持，力是改變運動狀態(tài)的原因。 2、牛頓第二定律： ，牛頓第二定律確定了運動和力的關系，使我們能夠把物體的運動情況與物體的受力情況聯(lián)系起來。 3、牛頓第三定律： ，牛頓第三定律說明了作用力與反作用力之間的關系，把相互作用的幾個物體聯(lián)系起來了。 4、動力學的兩類基本情況：Ⅰ、從受力確定運動情況：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 ,再通過 就可以確定物體的運動情況。Ⅱ從運動情況確定受力：如果已知物體的運動情況，根據(jù) 求出物體的加速度，于是就可以由牛頓第二定律確定物體所受的 。 5、對物體進行受力的分解合成處理時，當物體受三個力或三個力以上時優(yōu)先考慮 法，且優(yōu)先考慮沿 方向和 方向分解。 三、典型例題 例1、一個靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是 2kg，在 6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動。物體與地面間的摩擦力是4.2N。求物體在4s末的速度和4s內(nèi)的位移。 例2、一個滑雪的人質(zhì)量是 75 kg，以v0＝2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下，山坡的傾角θ＝30。在 t＝5s的時間內(nèi)滑下的路程x＝60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力） 例3、一個物體放在光滑水平面上，初速為零，先對物體施加一向東的恒力F，歷時1秒，隨即把此力改變?yōu)橄蛭?，大小不變，歷時1秒鐘，接著又把此力改為向東，大小不變，歷時1秒鐘，如此反復只改變力的方向，共歷時1分鐘，在此1分鐘內(nèi)（ ） A．物體時而向東運動，時而向西運動，在1分鐘末靜止于初始位置之東 B．物體時而向東運動，時而向西運動，在1分鐘末靜止于初始位置 C．物體時而向東運動，時而向西運動，在1分鐘末繼續(xù)向東運動 D．物體一直向東運動，從不向西運動，在1分鐘末靜止于初始位置之東 例4、質(zhì)量是3kg的木塊，原來在光滑水平面上運動，受到8N的阻力后，繼續(xù)前進9 m速度減為原來的一半，則原來的速度是 m／s，木塊作勻減速運動，直到靜止的時間是 s 四、鞏固練習 1、用 30N的水平外力 F，拉一靜止放在光滑的水平面上質(zhì)量為 20kg的物體，力 F作用 3秒后消失，則第5秒末物體的速度和加速度分別是 A．v = 7.5 m／s，a = l.5m／s2 B．v = 4.5m／s，a = l.5m／s2 C．v = 4.5 m／s，a = 0 D．v = 7.5 m／s，a =0 2、質(zhì)量為40kg的物體靜止在水平面上, 當在400N的水平拉力作用下由靜止開始經(jīng)過16m時, 速度為16 m/s, 求物體受到的阻力是多少? 3、用彈簧秤拉著一個物體在水平面上做勻速運動, 彈簧秤的示數(shù)是0.40N. 然后用彈簧秤拉著這個物體在水平面上做勻變速運動, 測得加速度是0.85 m/s2, 彈簧秤的示數(shù)是2.10N。這個物體的質(zhì)量是多大? 4、質(zhì)量為20kg的物體若用20N的水平力牽引它，剛好能在水平面上勻速前進。求： （1）若改用50N拉力沿與水平方向成37的夾角向斜上方拉它，使物體由靜止出發(fā)在水平面上前進2.3m時，它的速度多大？ （2）在前進2.3m時撤去拉力，又經(jīng)過3s鐘，物體的速度多大？ （3）物體總共通過多大位移？（g取10m/s2） 5、蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目，一個質(zhì)量為60kg的運動員，從離水平網(wǎng)面3.2ｍ高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0ｍ高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2ｓ，若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當作恒力處理，求此力的大?。╣取10m/s2）。 6、如圖所示，傳送帶與水平面的夾角為37，以v=10m/s的速度勻速轉(zhuǎn)動，在傳送帶B輕放一小物體，已知物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.5，AB間距離16m，則 A B 若皮帶順時針方向轉(zhuǎn)動，物體從B到A所需時間為多少？ 若皮帶逆時針方向轉(zhuǎn)動，物體從A到B所需時間為多少？ 參考答案 1、【答案】C 【解析】前3秒由靜止開始勻加速，3秒后，力F消失，加速度立即為0，物體勻速，所以5秒末速度仍是3秒末速度，加速度為0。 2、【答案】80N 3、【答案】m=2 kg 【解析】開始勻速時，彈簧秤示數(shù)0.4N，說明滑動摩擦力大小也是0.4N,然后勻加速時拉力變?yōu)?.1，但滑動摩擦力大小仍是0.4N，因為僅由μN決定。 4、【答案】（1）2.3m／s （2）0 （3）4.945m 5、【答案】F = 1.5103N A B N Gsinθ Gcosθ G f 【解析】看受力分析圖，運動員與網(wǎng)面接觸過程中始終只受兩個力：重力、網(wǎng)面對人產(chǎn)生的彈力（豎直向上，不管是人往下壓網(wǎng)還是網(wǎng)把人彈到空中的過程，彈力方向均豎直向上）題目又將彈力作為恒力處理，說明人在把網(wǎng)壓至最低到網(wǎng)把人向上彈起的過程中合外力不變，加速度不變。是勻變速運動。先勻減速至0再以同樣的加速度勻加速至離網(wǎng)面。（以豎直上拋為例，整個過程就是一個勻變速，沒有必要分開解） 思路：先求出人自由下落至網(wǎng)面一瞬間的速度，再求出人被彈出網(wǎng)面時的速度，再用公式即可求出，只是要注意方向的正負。 6、【答案】4s 2s A B N Gsinθ Gcosθ G f A B N Gsinθ Gcosθ G f 【解析】 (1)受力分析并正交分解：重力、支持力（垂直于皮帶向上）、摩擦力（沿皮帶向上，大小為，N大小等于重力沿垂直于皮帶方向的分。合外力大小等于摩擦力減去重力沒斜面向下的分力（因為N與重力沿垂直于皮帶方向的分力相互抵消），再據(jù)求得a=2m/s2。物體加速到速度與皮帶相同就不再加速，這段時間大小為5S，而5S時物體的位移是25m>16m，說明物體從B到A過程中一直加速，到A點時速度還是小于皮帶速度。所以從B到A一直做勻加速運動，據(jù)求得t=4s (2)受力分析并正交分解：重力、支持力、摩擦力（切記：物體相對于傳送帶向上，所以受到的滑動摩擦力是沿皮帶向下的）合外力大小等于摩擦力加重力沿皮帶向下的分力。求得合外力大小后算得加速度a=10m/s2 加速到速度相同的時間為1S，物體下滑路程為5m。速度相同時，開始沒皮帶向下的摩擦力消失，物體只受重力和支持力，在這兩個力作用下，物體不可能勻速，物體有沿皮帶加速下滑的趨勢，于是又開始受到沿皮帶向上的摩擦力，由于摩擦力小于重力沿斜面向下的分力，所以在后16-5=11m內(nèi)，物體所受的合外力大小為重力向下分力減去摩擦力，求得加速度為2m/s2，剩下位移所有時間為 t=1s 總時間為1+1=2s。 111