第五章 习题课三 用牛顿运动定律解决两类问题-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册鲁科版(教师用书)

享学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 #习题课三用牛顿运动定律解决两类问题 [学业要求与核心素养] 1.掌握根据牛顿第二定律从受力确定运动情况和从运动情况确定受力的方法和 思路。 科学思维 2.理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁。 3.掌握解决动力学问题的基本思路和方法。 丫预习案必备知识·问题导学 /殖数材·明知识·素养初成 一、从受力确定运动情况 1.牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况和受 力情况联系起来。 2.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 动学规佳确定物体的运动情况。 二、从运动情况确定受力 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。 /探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规伸·嘉养提用 一、从受力确定运动情况 分析物体的受力情况，求出物体所受的合外力，由牛顿第二定律求出物体的加速度，再 由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。流程图如下： 已知物体由F=m 求得a 求得s, 受力情况 6U1 例① F 如图所示，一个质量m=4kg的小物块放在水平地面上。对小物块施加一个F=10N的 恒定拉力，使小物块做初速度为零的匀加速直线运动，拉力与水平方向的夹角8=37°，小物 块与水平地面间的动摩擦因数4=0.2，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10 ms2,不计空气阻力。求： (1)小物块运动过程中加速度的大小： (2)小物块运动4s位移的大小： (3)若4s之后将力F撤去，物块还需要多长时间停止运动。 ·独家授权侵权必究 令学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 [解析] mg (I)对小物块受力分析如图，根据牛顿第二定律，有Fcos0-Fn=ma1,Fsin十FN1=mg, Fa =uFw 联立解得物块的加速度a1=03ms2。 (2)小物块运动4.0s的位移x=12a1t21=12×0.3×42m=2.4m (3)小物块运动4s的速度0=a14=0.3×4m/s=1.2ms 撤去拉力F之后，由牛顿第二定律，有F2=uF如=m2,而F2=mg 解得小物块的加速度a2=g=0.2×10ms2=2m/s2,方向与速度方向相反 故小物块减速到零所需的时间2=0一v2=0.6s。 答案(1)0.3m/s2(2)2.4m(3)0.6s 「变式训练] 在例题中，质量为4kg的物体静止于水平面上。现用大小为50N、与水平方向夹角为 37斜向下的力F推物体，使物体沿水平面做匀加速直线运动，物体与水平面间的动摩擦因 数为0.5(g取10ms2,sin37°=0.6，cos37°=0.8) (1)求物体加速度的大小： (②)若(1)中的推力作用了4秒后撤去推力，求运动4秒物体的总位移的大小。 [解析](1)对物体受力分析，竖直方向上根据平衡条件可知 FN=mg+Fsin37°，且f=uFN 水平方向上Fcos37°一f=ma 解得a1=1.25m/s2。 (②)推力作用了4秒过程中，物体末速度为0=at=1.25×4ms=5ms 位移为=12a121=12×1.25×42m=10m 撤去推力，加速度为a2=μmgm=g=5ms2 减速位移为龙=v22a2=522×5m=2.5m。 故x=1十x=12.5m。 [答案](1)1.25m/s2(2)12.5m ●规律总结 从受力情况确定运动情况应注意的两个方面 独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2XXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 (①)方程的形式：牛顿第二定律F=m,体现了力是产生加速度的原因。应用时方程式的 等号左右应该体现出前因后果的形式，切记不要写成F一m=0的形式，这样形式的方程失 去了物理意义。 (2)正方向的选取：通常选取加速度方向为正方向，与正方向同向的力取正值，与正方向 反向的力取负值，同样速度和位移的正负也表示其方向与规定的正方向相同或相反。 ○针对训练 1.如图甲所示，一倾角为0=30°的光滑斜面，长度为L=115m。在斜面上从最底端开 始依次均匀安装了一些减速带，相邻减速带间的距离均为d,减速带的宽度远小于d,可以忽 略不计：一质量为m的无动力小车（可视为质点）从距第一个减速带L,处由静止释放。观察发 现，小车在相邻减速带间的运动时间均相同。已知小车通过每个减速带后的速度大小都减为 到达减速带时的速度的45。小车通过斜面底端的减速带后立刻进入与斜面光滑连接的水平地 面，此后小车运动的速度一时间图像(0-t图像)如图乙所示。已知小车与水平地面间的动摩擦 因数