4.5牛顿运动定律的应用（导学案）-【高效课堂】2024-2025学年高中物理同步精品备课一体化资源（人教版2019必修第一册）

班级：高一（ ）班 姓名： 4.5牛顿运动定律的应用（导学案） 一、学习目标 1.能根据物体的受力情况，结合初始运动状态，分析物体的运动情况。（科学思维） 2.能根据物体的运动情况，结合牛顿第二定律确定物体的受力情况。（科学思维） 3.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。（科学思维） 二、教学过程 知识回顾 一、基本单位 1.基本量：被选定的物理量，如力学的 。 2.基本单位： 的单位，如力学的秒s，米m、千克kg。 3.作用：利用物理量之间的关系 。 4.导出量：由基本量根据 推导出来的其他物理量。 5.导出单位：导出物理量的 。 6.单位制：基本单位和导出单位一起就组成了一个 。 二、国际单位制 1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫作 ，简称 。 导入新课 为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？ 一、从受力确定运动情况 牛顿第二定律确定了 的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例。 1.基本思路 分析物体的 情况﹐由牛顿第二定律求出物体的 ，再由运动学公式确定物体的 。 2.解题关键 （1）两类分析——物体的 分析和物体的 分析。 （2）两个桥梁—— 是联系运动和力的桥梁； 是各运动过程间相互联系的桥梁。 3.解题方法 （1）合成法：在物体受力个数较少（2个或3个）时，一般采用合成法。 （2）正交分解法: = + + +……+ =m = + + +……+ =m （3）程序法:对于多过程问题，在解题过程中，按照物理过程的先后顺序，对题目进行分析、判断、计算的解题方法叫程序法。重点分析判断前、后两个物理过程的特点，衔接点往往是解决物理问题的“切入口”或者是解题的“命门”。 4.解题步骤 （1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。 （2）根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合力（包括大小和方向）。 （3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。 （4）结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所要求解的运动学参量─—任意时刻的位移、速度等。 例题1．如图所示，一质量的长木板在大小、方向水平向右的外力作用下，在水平地面上向右以大小的速度做匀速直线运动，某时刻一质量的物块（视为质点）以大小的速度从木板的左端滑上木板，在物块滑上木板的瞬间撤去外力，物块恰好未滑离木板。物块与木板间的动摩擦因数，取重力加速度大小。求： （1）撤除外力后瞬间物块的加速度大小以及木板的加速度大小； （2）木板的长度L。 P101 课本例题1 二、从运动情况确定受力 1.基本思路 分析物体的 ，由 求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出 ，进而可以求出 。 2.解题的一般步骤 （1）确定研究对象：根据问题的需要和解题的方便，选定研究的物体或系统。 （2）分析运动情况：分析运动过程及运动性质，重点是速度、加速度的方向和变化情况。 （3）求出加速度：根据已知条件，选择适当的运动学公式求出加速度。 （4）求出合力：根据牛顿第二定律求合力的大小和方向。 （5）求出待求力:根据受力情况和力的合成与分解，再求出某个待求力。 3.从运动情况确定受力情况应注意的三个方面 （1）由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。 （2）题目中所求的可能是合力，也可能是某一特定的力，一般要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求解。 （3）已知运动情况确定受力情况的关键是对研究对象进行正确的运动过程分析，先根据运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律求力。 例题2．2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。当返回舱距离地面高度为1.2m时，返回舱的速度为8m/s，此时返回舱底部的4台反推发动机同时点火工作，返回舱触地前的瞬间速度降至2m/s，从而实现软着陆。若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为，重力加速度，则平均每台反推发动机提供的推力大小为（     ） A． B． C． D． P103 课本例题2 例题3．如图所示，质量mB=2kg的水平托盘B与一竖直放置的轻弹簧焊接，托盘上放一质量mA=1kg的小物块A，整个装置静止。现对小物块A施加一个竖直向上的变力F，使其从静止开始以加速度a=2m/s2做匀加速直线运动，已知弹簧的劲度系数k=600N/m，g=10m/s2。以下结论正确的是（　　） A．变力F的最小值为2N B．变力F的最小值为6N C．小物块A与托盘B分离瞬间的速度为0.2m/s D．小物块A与托盘B分离瞬间的速度为m/s 例题4．如图所示，一质量、倾角为的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体上有一质量为的光滑楔形物体．用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止地向左运动．重力加速度为，下列判断正确的是（ ） A．系统做匀速直线运动 B． C．斜面体对物体的作用力 D．增大F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 班级：高一（ ）班 姓名： 4.5牛顿运动定律的应用（导学案）教师版 一、学习目标 1.能根据物体的受力情况，结合初始运动状态，分析物体的运动情况。（科学思维） 2.能根据物体的运动情况，结合牛顿第二定律确定物体的受力情况。（科学思维） 3.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。（科学思维） 二、教学过程 知识回顾 一、基本单位 1.基本量：被选定的物理量，如力学的 时间t、长度l、质量m 。 2.基本单位： 基本量 的单位，如力学的秒s，米m、千克kg。 3.作用：利用物理量之间的关系 推导出其他物理量的单位 。 4.导出量：由基本量根据 物理关系 推导出来的其他物理量。 5.导出单位：导出物理量的 单位 。 6.单位制：基本单位和导出单位一起就组成了一个 单位制 。 二、国际单位制 1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫作 国际单位制 ，简称 SI 。 导入新课 为了尽量缩短停车时间，旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢？ 一、从受力确定运动情况 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与受力情况联系起来。因此，它在许多基础科学和工程技术中都有广泛的应用。中学物理中我们只研究一些简单的实例。 1.基本思路 分析物体的 受力 情况﹐由牛顿第二定律求出物体的 加速度 ，再由运动学公式确定物体的 运动情况 。 2.解题关键 （1）两类分析——物体的 受力 分析和物体的 运动过程 分析。 （2）两个桥梁—— 加速度 是联系运动和力的桥梁； 速度 是各运动过程间相互联系的桥梁。 3.解题方法 （1）合成法：在物体受力个数较少（2个或3个）时，一般采用合成法。 （2）正交分解法: = + + +……+ =m = + + +……+ =m （3）程序法:对于多过程问题，在解题过程中，按照物理过程的先后顺序，对题目进行分析、判断、计算的解题方法叫程序法。重点分析判断前、后两个物理过程的特点，衔接点往往是解决物理问题的“切入口”或者是解题的“命门”。 4.解题步骤 （1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。 （2）根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合力（包括大小和方向）。 （3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。 （4）结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所要求解的运动学参量─—任意时刻的位移、速度等。 例题1．如图所示，一质量的长木板在大小、方向水平向右的外力作用下，在水平地面上向右以大小的速度做匀速直线运动，某时刻一质量的物块（视为质点）以大小的速度从木板的左端滑上木板，在物块滑上木板的瞬间撤去外力，物块恰好未滑离木板。物块与木板间的动摩擦因数，取重力加速度大小。求： （1）撤除外力后瞬间物块的加速度大小以及木板的加速度大小； （2）木板的长度L。 解：（1）设木板与地面间的动摩擦因数为，有 解得 物块滑上木板后，物块做匀减速直线运动，有 解得 物块滑上木板后，木板做匀加速直线运动，有 解得。 （2）设从该时刻起，经时间t后，物块与木板的速度相同，有 解得 在这段时间t内，物块运动的距离 解得 在这段时间t内，木板运动的距离 解得 又 解得 P101 课本例题1 二、从运动情况确定受力 1.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 物体所受的合外力 ，进而可以求出 物体所受的其他力 。 2.解题的一般步骤 （1）确定研究对象：根据问题的需要和解题的方便，选定研究的物体或系统。 （2）分析运动情况：分析运动过程及运动性质，重点是速度、加速度的方向和变化情况。 （3）求出加速度：根据已知条件，选择适当的运动学公式求出加速度。 （4）求出合力：根据牛顿第二定律求合力的大小和方向。 （5）求出待求力:根据受力情况和力的合成与分解，再求出某个待求力。 3.从运动情况确定受力情况应注意的三个方面 （1）由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。 （2）题目中所求的可能是合力，也可能是某一特定的力，一般要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求解。 （3）已知运动情况确定受力情况的关键是对研究对象进行正确的运动过程分析，先根据运动学公式求出加速度，再根据牛顿第二定律求力。 例题2．2024年4月30日，神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。当返回舱距离地面高度为1.2m时，返回舱的速度为8m/s，此时返回舱底部的4台反推发动机同时点火工作，返回舱触地前的瞬间速度降至2m/s，从而实现软着陆。若该过程飞船始终竖直向下做匀减速运动，返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为，重力加速度，则平均每台反推发动机提供的推力大小为（   A   ） A． B． C． D． 【详解】根据运动学公式可得 解得加速度大小为 根据牛顿第二定律可得 解得均每台反推发动机提供的推力大小为 故选A。 P103 课本例题2 例题3．如图所示，质量mB=2kg的水平托盘B与一竖直放置的轻弹簧焊接，托盘上放一质量mA=1kg的小物块A，整个装置静止。现对小物块A施加一个竖直向上的变力F，使其从静止开始以加速度a=2m/s2做匀加速直线运动，已知弹簧的劲度系数k=600N/m，g=10m/s2。以下结论正确的是（　BC　） A．变力F的最小值为2N B．变力F的最小值为6N C．小物块A与托盘B分离瞬间的速度为0.2m/s D．小物块A与托盘B分离瞬间的速度为m/s 【详解】AB．A、B整体受力产生加速度，则有 可得 当FN最大时，F最小，即刚开始施力时，FN最大且等于A和B的重力之和，则 故A错误，B正确； CD．刚开始，弹簧的压缩量为 A、B分离时，其间恰好无作用力，对托盘B，由牛顿第二定律可知 解得 物块A在这一过程的位移为 由运动学公式可知 代入数据得 故C正确，D错误。 例题4．如图所示，一质量、倾角为的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体上有一质量为的光滑楔形物体．用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止地向左运动．重力加速度为，下列判断正确的是（ BD ） A．系统做匀速直线运动 B． C．斜面体对物体的作用力 D．增大F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动 【详解】AB．对整体受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律有 对楔形物体受力分析如图乙所示．由牛顿第二定律有 可得 故A错误，B正确； C．斜面体对楔形物体的作用力 故C错误； D．外力F增大，则斜面体加速度增大，斜面体对楔形物体的支持力也增大，则支持力在竖直方向的分力大于重力，有向上的加速度，所以楔形物体将会相对斜面体沿斜面上滑，故D正确． 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$