第四章 第五节 牛顿运动定律的应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第五节　牛顿运动定律的应用 【核心素养目标】 物理观念 能用牛顿运动定律解决两类问题。 科学思维 理解加速度是联系力和运动的桥梁，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。 知识点一　牛顿运动定律的应用 1．应用牛顿第二定律分析和解决问题的一般步骤 首先确定研究对象，进行受力分析；其次根据牛顿第二定律，将待求量和已知量联系起来，加速度是联系力与运动的桥梁。 2．两类基本问题 (1)从运动情况确定受力情况 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)从受力情况确定运动情况 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。 考向一　从运动情况确定受力情况 1．流程图 2．基本思路 分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合力；再分析物体的受力，求出物体受到的作用力。 (2022·辽宁大连八中高一期中)某课外兴趣小组的两名同学小爱和小睿见到公园的一个儿童直行滑梯(即滑梯的底面为一与地面成一定角度的平整斜面，并没有弯曲)，一位小朋友正从滑梯顶端滑下，他们便利用手机和相机来研究物理问题：小爱用手机测出了某次小朋友从顶端滑到底端所用时间t＝2.4 s，小睿则利用相机的连拍功能拍下了该小朋友滑到滑梯底端出口处的三张连拍照片，他使用的这架相机每秒钟拍摄60张，其中的两张小朋友照片都在滑梯末端的出口段内，这段基本上是水平的。他把这两张照片相比较，估测出这段时间内的位移Δx＝6 cm，又以旁边的台阶为参照物，估测出滑梯的顶端到底端的高度差约为h＝2.16 m，请你帮他俩估算出(g取10 m/s2)： (1)该小朋友离开滑梯底端时的速度； (2)该小朋友与滑梯间的动摩擦因数μ。 解析：(1)由题意可知每两张照片的时间间隔为Δt＝ s 在时间间隔内可认为小朋友做匀速运动，所以小朋友离开滑梯底端时的速度为 v＝＝＝3.6 m/s。 (2)把小朋友在滑梯上的运动近似看作初速度为零的匀变速运动，则加速度为 a＝＝ m/s2＝1.5 m/s2 设滑梯从顶端到底端的滑道长度为l，高度差为h，斜面的倾角为θ，则l＝＝ m＝4.32 m 所以sin θ＝＝＝0.5 小朋友在滑梯上滑下时根据牛顿第二定律有 mgsin θ－μmgcos θ＝ma 代入数据解得μ≈0.40。 答案：(1)3.6 m/s　(2)0.40 学生用书↓第113页 考向二　从物体的受力情况确定运动情况 1．流程图 已知物体 受力情况求得a求得s、v0、vt、t 2．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。 (2022·江苏响水中学高一期中)如图所示，倾角θ＝37°的斜面固定在水平面上。质量m＝1 kg的小物块受到沿斜面向上的F＝10 N的拉力作用，小物块从斜面底端由静止开始沿斜面向上运动，斜面足够长。小物块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25。(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8) (1)求在拉力的作用过程中，小物块加速度的大小； (2)若在小物块沿斜面向上运动4 m时，将拉力F撤去，求此后小物块沿斜面向上运动离底端最大的距离； (3)小物体从底端出发到再次回到底端所用的总时间。 解析：(1)对物体进行受力分析如图所示 则有F－f－mgsin 37°＝ma1，FN＝mgcos 37°，f＝μFN 解得a1＝2 m/s2。 (2)拉力F撤去前，有v2＝2a1s1 撤去后向上做减速运动，有 μmgcos 37°＋mgsin 37°＝ma2，v2＝2a2s2 小物块沿斜面向上运动离底端最大距离s＝s1＋s2 解得s＝5 m。 (3)拉力F撤去前v＝a1t1 拉力F撤去后v＝a2t2 小物块沿斜面向下运动过程有 mgsin 37°－μmgcos 37°＝ma3，s＝a3t 解得t＝t1＋t2＋t3＝ s。 答案：(1)2 m/s2　(2)5 m　(3) s 针对练1.(2022·浙江余姚中学高一期中)我国自主研发的“直8”消防灭火直升机，已多次在火场大显“神威”。在某次消防灭火行动中，“直8”通过一根长绳子吊起质量为2×103 kg的水桶(包括水)，起飞时，在2 s内将水桶(包括水)由静止开始竖直向上匀加速提升了4 m，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，则该段时间内绳子拉力大小为(　　) A．1.6×104 N B．2.0×104 N C．2.4×104 N D．4.8×104 N C　[由匀变速