高中物理《用牛頓定律解決問題》-學(xué)案7(人教版必修1) (1)

1、111 4.6用牛頓定律解決問題（一）班級_姓名_學(xué)號_學(xué)習(xí)目標(biāo): 1. 進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，能結(jié)合力的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析。2. 知道兩類動(dòng)力學(xué)問題。3. 理解應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答兩類動(dòng)力學(xué)問題的基本思路和方法。4. 會(huì)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解簡單的兩類問題。學(xué)習(xí)重點(diǎn): 應(yīng)用牛頓定律解題的一般步驟。學(xué)習(xí)難點(diǎn): 兩類動(dòng)力學(xué)問題的解題思路。 主要內(nèi)容:一、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題 本節(jié)的主要內(nèi)容是在對物體進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)來分析解決物體在幾個(gè)力作用下的運(yùn)動(dòng)問題。 1根據(jù)物體的受力情況(已知或分析得出)確定物體的運(yùn)動(dòng)情況(求任意時(shí)刻的速度、位移等

2、)。其解題基本思路是：利用牛頓第二定律F合=ma求出物體的加速度a；再利用運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式（， 等）求出速度vt和位移s等。 2根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況(已知)確定物體的受力情況。其解題基本思路是：分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況(性質(zhì)、已知條件等)，選用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度；再利用牛頓第二定律求力。 3無論哪類問題，正確理解題意、把握條件、分清過程是解題的前提，正確分析物體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是解題的關(guān)鍵，加速度始終是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的紐帶、橋梁?？僧嫹娇驁D如下：運(yùn)動(dòng)學(xué)公式牛頓第二定律物體受力情況及其分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化加速度 4把動(dòng)力學(xué)問題分成上述兩類基本問題有其實(shí)際重要意義。已知物體受力情況根據(jù)牛頓

3、運(yùn)動(dòng)定律就可確定運(yùn)動(dòng)情況，從而對物體的運(yùn)動(dòng)做出明確預(yù)見。如指揮宇宙飛船飛行的科技工作者可以根據(jù)飛船的受力情況確定飛船在任意時(shí)刻的速度和位置。而已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定物體受力情況則包含探索性的應(yīng)用。如牛頓根據(jù)天文觀測積累的月球運(yùn)動(dòng)資料，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律就屬于這種探索。 二、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟 (1)確定研究對象(在解題時(shí)要明確地寫出來)可根據(jù)題意選某物體(題設(shè)情景中有多個(gè)物體時(shí)尤顯必要)或某一部分物體或幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對象。所選研究對象應(yīng)是受力或運(yùn)動(dòng)情況清楚便于解題的物體。有的物體雖是涉及對象但受力或運(yùn)動(dòng)情況不明不能選為研究對象，需要根據(jù)牛頓第三定律轉(zhuǎn)移研究對象分析。比如求物

4、體對地面的壓力，不能選地面為研究對象而選物體為研究對象，求得地面對物體的支持力，再由牛頓第三定律得出物體對地面的壓力與地面對物體的支持力大小相等方向相反。 (2)全面分析研究對象的受力情況，正確畫出受力示意圖?？梢园戳Φ男再|(zhì)重力、彈力、摩擦力、其他力的次序分析物體所受各個(gè)力的大小和方向；再根據(jù)力的合成知識(shí)求得物體所受合力的大小和方向。也可以根據(jù)牛頓第二定律F合=ma，在加速度a的大小方向已知或可求時(shí)，確定合力F合的大小和方向。牛頓運(yùn)動(dòng)定律研究的對象是質(zhì)點(diǎn)或可以看成質(zhì)點(diǎn)的物體，因此畫示意圖時(shí)，可以用一方塊一圓圈或一個(gè)點(diǎn)表示物體，各力作用點(diǎn)畫在一個(gè)點(diǎn)(如方塊中心或圓圈中心)上。各力方向一定要畫準(zhǔn)，

5、力線段的長短要能定性地看出力大小的不同。 (3)全面分析研究對象的運(yùn)動(dòng)情況，畫出運(yùn)動(dòng)過程示意簡圖(含物體所在位置、速度方向、加速度方向等)。特別注意：若所研究運(yùn)動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、受力情況并非恒定不變時(shí)，則要把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程分成幾個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)階段詳細(xì)分析。每個(gè)階段是一種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。要弄清楚各運(yùn)動(dòng)階段之間的聯(lián)系(如前一階段的末速度就是后一階段的初速度等)。 (4)利用牛頓第二定律(在已知受力情況時(shí))或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(在運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí))求出加速度。 (5)利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(在受力情況已知時(shí))或牛頓運(yùn)動(dòng)定律(在運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí))進(jìn)一步解出所求物理量。注意：在求解過程中，要選準(zhǔn)公式、正確運(yùn)算、簡潔、規(guī)范。要先求出

6、所求物理量的文字表達(dá)式再代人數(shù)字進(jìn)行計(jì)算。各量統(tǒng)一用國際單位制單位。各已知量的單位不必一一定出，在數(shù)字后面直接寫上所求量的國際單位制單位即可。 (6)審查結(jié)果是否合理或深入探討所得結(jié)果的物理意義、內(nèi)涵及外延等。 【例一】一個(gè)質(zhì)量m=10kg的物體，在五個(gè)水平方向的共點(diǎn)力作用下靜止在摩擦因數(shù)u=04的水平面上，當(dāng)其中F3=100N的力撤消后，求物體在2s末的速度大小、方向和這2s內(nèi)的位移。取g=10ms2。 【例二】質(zhì)量為1000噸的列車由車站出發(fā)沿平直軌道作勻變速運(yùn)動(dòng)，在l00s內(nèi)通過的路程為1000m，已知運(yùn)動(dòng)阻力是車重的0005倍，求機(jī)車的牽引力。 【例三】木塊質(zhì)量m=8kg，在F=4N的

7、水平拉力作用下，沿粗糙水平面從靜止開始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t=5s的位移s=5m取g=10ms2，求： (1)木塊與粗糙平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 (2)若在5s后撤去F，木塊還能滑行多遠(yuǎn)? 【例四】長為20米的水平傳輸帶以2ms的速度勻速運(yùn)動(dòng)，物體與傳輸帶間的摩擦系數(shù)u=01。物體從放上傳輸帶A端開始，直到傳輸?shù)紹端所需時(shí)間為多少? 【例五】圖中的AB、AC、AD都是光滑的軌道，A、B、C、D四點(diǎn)在同一豎直圓周上，其中AD是豎直的。一小球從A點(diǎn)由靜止開始，分別沿AB、AC、AD軌道滑下B、C、D點(diǎn)所用的時(shí)間分別為tl、t2、t3。則( ) Atl=t2=t3 Btl>t2>t3 Ctl

8、<t2<t3 Dt3>tl>t2課堂訓(xùn)練：1A、B、C三球大小相同，A為實(shí)心木球，B為實(shí)心鐵球，C是質(zhì)與A一樣的空心鐵球，三球同時(shí)從同一高度由靜止落下，若受到的阻力相同，則( ) AA球下落的加速度最大 BB球下落的加速度最大 Cc球下落的加速度最大 DB球落地時(shí)間最短，A、C球同時(shí)落地 2質(zhì)量為M的木塊位于粗糙水平桌面上，若用大小為F的水平恒力拉木塊，其加速度為a。當(dāng)拉力方向不變，大小變?yōu)?F時(shí)，木塊的加速度為a，則( ) Aa=a Ba<2a Ca>2a Da=2a 3圖中的AD、BD、CD都是光滑的斜面，現(xiàn)使一小物體分別從A、B、D點(diǎn)由靜止開始下滑到D

9、點(diǎn)，所用時(shí)間分別為t1、t2、t3，則( ) Atl>t2>t3 Bt3>t2>t1 Ct2>t1=t3 Dt2<tl>t3課后作業(yè)： 1一物體受幾個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，若保持其他力恒定而將其中一個(gè)力F1逐漸減小到零(保持方向不變)，然后又將F1，逐漸恢復(fù)到原狀。在這個(gè)過程中，物體的( ) A加速度增大，速度增大 B加速度減小，速度增大 C加速度先增大后減小，速度增大 D加速度和速度都是先增大后減小 2如圖，位于水平地面上的質(zhì)量為M的小木塊，在大小為F、方向與水平方向成a角的拉力作用下沿地面作加速運(yùn)動(dòng)。若木塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u，則木塊的加速

10、度為( )A FM BFcos aMC(Fcos a u Mg)M DFcos au(MgFsina )M 3質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，受到位于同一平面上的n個(gè)力(F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)n)的作用而處于平衡狀態(tài)。撤去其中一個(gè)力F1，其余力保持不變，則下列說法中正確的是( ) A質(zhì)點(diǎn)一定在F1的反方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B質(zhì)點(diǎn)一定做變加速直線運(yùn)動(dòng) C質(zhì)點(diǎn)加速度的大小一定為F1m D質(zhì)點(diǎn)可能做曲線運(yùn)動(dòng)，而且在任何相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化一定相同 4一木塊放在粗糙水平地面上，分別受到與水平方向成1角、2角的拉力F1、推力F2，木塊的加速度為a。若撤去F2，則木塊的加速度( )A必然增大 B必然減小C可能不變D可能

11、增大 5如圖所示，為測定木塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)讓木塊從斜面上端自靜止起作勻加速下滑運(yùn)動(dòng)，他使用的實(shí)驗(yàn)器材僅限于：(1)傾角固定的斜面(傾角未知)：(2)木塊：(3)秒表：(4)米尺。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)是_，計(jì)算摩擦因數(shù)的公式是u=_為了減小實(shí)驗(yàn)的誤差，可采用的辦法是_。6一機(jī)車?yán)还?jié)車廂，由靜止開始在水平直鐵軌上作勻加速運(yùn)動(dòng)，10s內(nèi)運(yùn)動(dòng)40m。此時(shí)將車廂解脫，設(shè)機(jī)車的牽引力不變，再過10s兩車相距60m，兩車質(zhì)量之比為多少。 (阻力不計(jì))7一輛小車上固定一個(gè)傾角=30°的光滑斜面，斜面上安裝一塊豎直光滑擋板，在擋板和斜面間放置一個(gè)質(zhì)量m=l0kg的立方體木塊，當(dāng)小車沿水

12、平桌面向右以加速度a=5ms2運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜面及擋板對木塊的作用力多大? 8用細(xì)繩系住一個(gè)位于深h的井底的物體，使它勻變速向上提起，提到井口時(shí)的速度為零。設(shè)細(xì)繩能承受的最大拉力為T，試求把物體提至井口的最短時(shí)間。 9如圖所示，質(zhì)量m=2kg的物體A與豎直墻壁問的動(dòng)摩擦因數(shù)u=02，物體受到一個(gè)跟水平方向成60°角的推力F作用后，物體緊靠墻壁滑動(dòng)的加速度a=5ms2，取g=l0ms2，求： (1)物體向上做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，推力F的大??； (2)物體向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，推力F的大小aF10在以2m/s2加速上升的升降機(jī)中，給緊靠廂壁、質(zhì)量為1kg的物體一個(gè)水平力F（摩擦因數(shù)=02），使物體相對

13、廂靜止，如圖所示，則F的最小值是多少？（g取10 m/s2）閱讀材料：我國古代關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的知識(shí) 在我國古代著作中，對于力和運(yùn)動(dòng)問題，已有一定的認(rèn)識(shí)。遠(yuǎn)在春秋時(shí)期成書的考工記就有這樣的記載：“馬力既竭，輔猶能一取也。”就是說，馬已停止用力，車還能向前走一段距離。這里雖然沒有得出慣性的概念，但是已經(jīng)注意到了慣性現(xiàn)象。在墨經(jīng)里，還給力下了一個(gè)明確的定義。在經(jīng)上第21條里說：“力，形之所以奮也”。這里的“形”就是“物體”， “奮”字在古籍中的意思是多方面的，像由靜到動(dòng)、動(dòng)而愈速、由下上升等都可以用“奮”字。經(jīng)文的意思是說，力是使物體由靜而動(dòng)、動(dòng)而愈速或由下而上的原因。在經(jīng)說里又說：“力，重之謂”這說明物重，是力的一種表現(xiàn)。從這條經(jīng)文來看，的確可以說我們的祖先在2000多年以前，已經(jīng)對力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，開始了正確的觀察和研究。東漢王充所著論衡一書狀留篇中有這樣一段話： “且圓物投之于地，東西南北無之不可，策杖叩動(dòng)，才微輒停。方物集地，一