第4章 第5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（粤教版2019）

第五节　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，建立应用科学知识解决实际问题的意识。 一、应用牛顿第二定律的一般思路 1．一般思路：首先确定研究对象，进行受力分析；其次是根据牛顿第二定律，将待求量和已知量之间的关系联系起来。 2．加速度是联系力与运动的桥梁。 二、动力学的两类基本问题 1．根据运动情况求受力情况：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。 2．根据受力情况求运动情况：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。 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．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]　(2023·浙江1月学考)如图所示，运动员以v0＝3 m/s的速度将冰壶沿水平冰面投出，冰壶在冰面上沿直线滑行x1＝20 m后，其队友开始在冰壶滑行前方摩擦冰面，使冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，以延长冰壶的滑行距离。已知运动员不摩擦冰面时，冰壶和冰面间的动摩擦因数μ＝0.02。求此冰壶： (1)滑行20 m过程中的加速度大小a1； (2)滑至20 m处的速度大小v1； (3)投出后在冰面上滑行的距离x。 [解析]　(1)冰壶自由滑行过程根据牛顿第二定律有 F合＝μmg＝ma1 代入数据解得 a1＝0.2 m/s2。 (2)自由滑行时冰壶做匀减速运动，根据位移速度关系有v02－v12＝2a1x1 解得v1＝1 m/s。 (3)摩擦冰面后根据牛顿第二定律有 0．9μmg＝ma2 解得a2＝0.18 m/s2 冰壶还能滑行的距离 x2＝＝ m≈2.78 m。 投出后在冰面上滑行的距离 x＝x1＋x2＝22.78 m。 [答案]　(1)0.2 m/s2　(2)1 m/s　(3)22.78 m [针对训练] 1．(2022·阳江高一检测)水平面上有一质量为1 kg的物体正在向左运动，当物体的速度为4 m/s时对物体施加水平向右的恒力F，F大小为3 N，物体与地面间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g取10 m/s2，则从施加力F开始2 s内，物体发生的位移为(　 ) A．4 m B．2 m C．1 m D．0 解析：选C　物体所受到的摩擦力大小为f＝μmg＝1 N，以向左为正方向，开始时物体做减速运动，由牛顿第二定律得－F－f＝ma，a＝－4 m/s2，物体做匀减速运动，向左减速的时间为t＝＝1 s，根据位移时间关系公式得s＝v0t＋at2＝2 m，之后做向右初速度为0的匀加速运动，由牛顿第二定律得－F＋f＝ma′，a′＝－2 m/s2，根据位移时间关系公式得s′＝at′2＝－1 m，物体发生的位移为s＋s′＝1 m，C正确，A、B、D错误。 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－μm