4.5 用牛顿运动定律解决问题(一)（课件+word）-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版必修1）浙江专用

第5课时　用牛顿运动定律解决问题(一) [研究学考·明确要求] 知识内容 牛顿运动定律应用 考试要求 学考 选考[来源:学科网ZXXK] d d 基本要求 1.能根据物体的受力情况，判断物体的运动状态。 2.初步掌握动力学两类基本问题求解的基本思路和步骤。 3.会求解一个物体在水平面上运动的动力学问题。 4.经历牛顿运动定律解决问题的过程，体会选择研究对象的重要性。 5.会解决两个物体具有相同加速度的动力学问题。 说明 1.求解连接体问题时，只限于各物体加速度相同的情形。 2.不要求解决加速度不同的两个物体的动力学问题。 知识点一　从受力确定物体的运动情况 [基 础 梳 理] 1．动力学第一类基本问题 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，再通过运动学公式确定物体的运动情况。 2．解题基本思路 [典 例 精 析] 【例1】 如图1所示，一个质量为10 kg的物体以v0＝1 m/s的初速度沿着水平地面向右运动时，物体受到一个水平向右、大小为12 N的恒力F作用。物体与水平面间的动摩擦因数为0.1，求： 图1[来源:学&科&网Z&X&X&K] (1)物体运动的加速度大小和方向； (2)5 s末物体的速度大小和5 s内物体通过的位移大小。 解析　(1)物体向右运动时受到向左的摩擦力， Ff＝μFN＝μG＝10 N 物体的加速度a＝＝0.2 m/s2 方向水平向右 (2)物体做匀加速运动，经5 s速度为v＝v0＋at＝2 m/s 经5 s位移x＝v0t＋at2＝7.5 m 答案　(1)0.2 m/s2　水平向右 (2)2 m/s　7.5 m [即 学 即 练] 1．滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一。如图2所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏，小明与冰车的总质量是40 kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05，在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加了40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动10 s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行。(假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作用)。g取10 m/s2，求： 图2 (1)冰车的最大速率； (2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小。 解析　(1)以冰车及小明为研究对象，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1 v冰＝a1t得v冰＝5 m/s。 (2)冰车匀加速运动过程中有x1＝a1t2＝25 m 冰车自由滑行时有μmg＝ma2得a2＝0.5 m/s2 v＝2a2x2得x2＝25 m 又x＝x1＋x2，得x＝50 m。 答案　(1)5 m/s　(2)50 m 知识点二　从运动情况确定物体的受力情况 [基 础 梳 理] 1．动力学第二类基本问题 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，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力。 2．解题基本思路 [典 例 精 析][来源:Zxxk.Com] 【例2】 “歼10”战机装备我军后，在各项军事演习中表现优异，引起了世界的广泛关注。如图3所示，一架质量m＝5.0×103kg的“歼10”战机，从静止开始在机场的跑道上滑行，经过距离x＝5.0×102m，达到起飞速度v＝60 m/s。在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍。求飞机滑行时受到的牵引力多大？(g取10 m/s2) 图3 解析　滑行过程，飞机受重力G，支持力FN，牵引力F，阻力Ff四个力作用，在水平方向上，由牛顿第二定律得： F－Ff＝ma① Ff＝0.02mg② 飞机匀加速滑行v2－0＝2ax③ 由③式得a＝3.6 m/s2，代入①②式得F＝1.9×104N。 答案　1.9×104N [技巧点拨]　(1)应用牛顿第二定律解决动力学的两类基本问题，主要应把握两点：①两类分析——物体的受力分析和运动过程分析；②一个桥梁——物体运动的加速度是联系运动和力的桥粱。 (2)两类动力学问题的解题步骤 [即 学 即 练] 2．(2018·丽水高一检测)在科技创新活动中，小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运输车(如图4甲所示)。在光滑水平面AB上(如图乙所示)，机器人用大小不变的电磁力F推动质量为m＝1 kg的小滑块从A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F，小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变)，最高能到达C点。 图4 机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小并记录如下： t/s 0 0.2 0.4 … 2.2 2.4 2.6 … v/(m·s－1) 0 0.4 0.8 … 3.0 2.0 1.0 … 求：(1)机器人对小滑块作用力F的大小； (2)斜面的倾角α的大小。 解析　(1)小滑块在AB水平面上做匀加速