第4章 第6节 牛顿运动定律的应用（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第6节　牛顿运动定律的应用 核心素养导学 物理观念 (1)知道什么是已知物体的受力情况确定物体的运动情况。 (2)知道什么是已知物体的运动情况确定物体的受力情况。 (3)会对研究对象进行受力分析和运动情况分析。 科学思维 (1)理解加速度是联系力和运动的桥梁。 (2)掌握应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题的基本思路和方法。 科学态度与责任 初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，培养应用科学知识解决实际问题的意识。 一、动力学方法测质量 1．根据F＝ma，可得m＝。 2．已知物体的受力情况和运动情况，求出加速度，利用牛顿第二定律就可以求出它的质量。 二、从受力确定运动情况　从运动情况确定受力 1．从受力确定运动情况：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，再通过运动学的规律确定物体的运动情况。 2．从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力。 物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁，加速度在解决两类动力学基本问题中起到关键作用。　　 如图所示为滑雪运动员从山坡向下滑雪时的照片。请对以下结论作出判断： (1)滑雪运动员从山坡上滑下时，其运动状态与受力情况无关。(×) (2)根据滑雪运动员的加速度方向，可以判断滑雪运动员受到的每个力的方向。(×) (3)滑雪运动员的运动情况是由其受力情况决定的。(√) (4)已知滑雪运动员的加速度及质量，可以确定滑雪运动员所受的合外力。(√) 新知学习(一) |根据物体的受力确定运动 [重点释解] 1．从受力确定运动情况的基本思路 分析物体的受力情况，求出物体所受的合力，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： 2．从受力确定运动情况的解题步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图。 (2)根据力的合成与分解，求合力的大小和方向。 (3)根据牛顿第二定律列方程，求加速度。 (4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量——位移、速度和运动时间等。 [典例体验] [典例]　(2022·浙江6月选考)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1＝4 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝，货物可视为质点(取cos 24°＝0.9，sin 24°＝0.4，重力加速度g＝10 m/s2)。 (1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小； (2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小； (3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2 m/s，求水平滑轨的最短长度l2。 [解析]　(1)根据牛顿第二定律可得 mgsin 24°－μmgcos 24°＝ma1 代入数据解得a1＝2 m/s2。 (2)根据运动学公式2a1l1＝v2 解得v＝4 m/s。 (3)根据牛顿第二定律μmg＝ma2 根据运动学公式－2a2l2＝v末max2－v2 代入数据联立解得l2＝2.7 m。 [答案]　(1)2 m/s2　(2)4 m/s　(3)2.7 m [针对训练] 1.(2022·广东1月学考)如图所示，在卸货过程中，自动卸货车静止在水平地面上，车厢倾角θ＝37°时，货箱正沿车厢下滑，已知货箱与车厢间的动摩擦因数为0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，则货箱下滑的加速度大小为(　 ) A．2 m/s2 B．4 m/s2 C．6 m/s2 D．8 m/s2 解析：选A　对货箱受力分析，由牛顿第二定律可得mgsin θ－μmgcos θ＝ma，即加速度为a＝gsin θ－μgcos θ，解得a＝2 m/s2，A正确。 2.滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一，如图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)。求：(g取10 m/s2) (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，vm＝a1t 联立以上两式得vm＝5 m/s。 (2)冰车匀加速运动过程中有x1＝a1t2 冰车自由滑行时有μmg＝ma2，vm2＝2a2x2 又x＝x1＋x2，联立以上各式得x＝50 m。 答案：(1)5 m/s　(2)50 m 新知学习(二) [重点释解] 1．从运动情况