《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（一）》學(xué)案

1、PAGE11用牛頓定律解決問題（一）學(xué)案課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)已知物體的受力情況，求物體的運(yùn)動(dòng)情況。（自主預(yù)習(xí)例題一）已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求物體的受力情況。（自主預(yù)習(xí)例題二）二、預(yù)習(xí)內(nèi)容（自主學(xué)習(xí)課本89頁91頁）三、提出疑惑同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請(qǐng)把它填在下面的表格中疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一學(xué)習(xí)目標(biāo)知道應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類主要問題。掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法。能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況對(duì)物體的受力情況進(jìn)行分析。能根據(jù)物體的受力情況推導(dǎo)物體的運(yùn)動(dòng)情況。二學(xué)習(xí)重點(diǎn)已知物體的受力情況，求物體的運(yùn)動(dòng)情況。已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求物體的受力情況。三學(xué)習(xí)難點(diǎn)物體

2、的受力分析及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析和重要的解題方法的靈活選擇和運(yùn)用。正交分解法。四、學(xué)習(xí)過程探究一：一從受力確定運(yùn)動(dòng)情況例題1分析這個(gè)問題是已知物體受的力，求它運(yùn)動(dòng)的速度和位移。先考慮兩個(gè)問題。物體受到的合力沿什么方向大小是多少物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)嗎解題過程：對(duì)應(yīng)練習(xí)1在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上發(fā)生滑動(dòng)時(shí)留下的滑動(dòng)痕跡。在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是14 m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒為，g取10m/s2，則汽車剎車前的速度為（）A7 m/sB10 m/sC14 m/sD20 m/s探究二：（二）從運(yùn)動(dòng)情況確定受力例題二分析

3、這個(gè)題目是已知人的運(yùn)動(dòng)情況，求人所受的力。應(yīng)該注意三個(gè)問題。分析人的受力情況，滑雪人共受幾個(gè)力的作用這幾個(gè)力各沿什么方向其中哪些力是已知的哪些力是待求的根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)系得到下滑加速度，求出對(duì)應(yīng)的合力，再由合力求出人受的阻力。適當(dāng)選取坐標(biāo)系，使運(yùn)動(dòng)正好沿著一個(gè)坐標(biāo)軸的方向。解題過程：對(duì)應(yīng)練習(xí)2蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，一個(gè)質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員，從離水平網(wǎng)面高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面高處。已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為，若把在這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大?。╣取10m/s2）。提示將運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)分為下落、觸網(wǎng)和蹦

4、回三個(gè)階段研究。解析將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，從h1高處下落，剛接觸網(wǎng)時(shí)速度的大小為（向下）；彈跳后到達(dá)的高度為h2，剛離網(wǎng)時(shí)速度的大小為（向上）。速度的改變量vv1v2（向上）。以a表示加速度，t表示運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間，則vat。接觸過程中運(yùn)動(dòng)員受到向上的彈力F和向下的重力mg，由牛頓第二定律得Fmgma。由以上各式解得，代入數(shù)值得F103。（三）反思總結(jié)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的兩類基本問題已知物體的受力情況，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況；已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，確定物體的受力情況。解決力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系問題的一般步驟確定研究對(duì)象；分析研究對(duì)象的受力情況，必要時(shí)畫受力示意圖；分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，必要時(shí)畫運(yùn)動(dòng)過程簡

5、圖；利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度；利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓第二定律進(jìn)一步求解要求的物理量。圖4圖437ABv1如圖437所示，一水平傳送帶長為20m，以2m/s的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。已知某物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)將該物體由靜止輕放到傳送帶的A端。求物體被送到另一端B點(diǎn)所需的時(shí)間。（g取10m/s2）風(fēng)370圖4風(fēng)370圖438（1）當(dāng)桿在水平方向固定時(shí)，調(diào)解風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的倍，求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)。（2）保持小球所受的風(fēng)力不變，使桿與水平方向的夾角為370并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)間為多少sin370=,c

6、os370=課后練習(xí)與提高圖4391如圖439所示，箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，桿上套著一個(gè)圓環(huán)。箱子的質(zhì)量為圖439若環(huán)沿桿加速下滑，環(huán)與桿間摩擦力的大小為F，則箱子對(duì)地面的壓力有多大若環(huán)沿桿下滑的加速度為a，則箱子對(duì)地面的壓力有多大若給環(huán)一定的初速度，使環(huán)沿桿上滑的過程中摩擦力的大小仍為F，則箱子對(duì)地面的壓力有多大若給環(huán)一個(gè)初速度v0，環(huán)沿桿上滑h高后速度恰好為0，則在環(huán)沿桿上滑的過程中箱子對(duì)地面的壓力有多大？圖4402一個(gè)行星探測(cè)器從所探測(cè)的行星表面豎直升空，探測(cè)器的質(zhì)量為1500 kg，末，發(fā)動(dòng)機(jī)突然間發(fā)生故障而關(guān)閉。圖圖4401探測(cè)器在行星表面上升達(dá)到的最大高度H；2該

7、行星表面附近的重力加速度g；3發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的推力F。參考答案當(dāng)堂檢測(cè)的時(shí)間，分析物體運(yùn)動(dòng)過程，有兩種可能。一種可能是從靜止開始一直加速到B，知道加速度就可求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間；另一種可能是，物體加速一段時(shí)間后速度與傳送帶相同，接著做勻速運(yùn)動(dòng)，有兩個(gè)過程，要分別計(jì)算時(shí)間。2提示注意（1）中小球做勻速運(yùn)動(dòng)，（2）中小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，兩種情況風(fēng)力及小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)均不變，不要錯(cuò)誤地認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力相同。解析1設(shè)小球所受風(fēng)力為F，則F=。當(dāng)桿水平固定時(shí)，小球做勻速運(yùn)動(dòng)，則所受摩擦力Ff與風(fēng)力F等大反向，即Ff=F。又因Ff=FN=mg，以上三式聯(lián)立解得小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)=。2當(dāng)桿與水平方向成=37

8、0角時(shí)，小球從靜止開始沿桿加速下滑。設(shè)下滑距離s所用時(shí)間為t，小球受重力mg、風(fēng)力F、桿的支持力FN和摩擦力Ff作用，由牛頓第二定律可得，沿桿的方向FcosmgsinFf=ma，垂直桿的方向FNFsinmgcos=0，又Ff=FN，F(xiàn)=，解得小球的加速度。因，故小球的下滑時(shí)間為。課后練習(xí)與提高1提示由于環(huán)沿桿下滑和上滑時(shí)的加速度與箱子不同，因此應(yīng)分別以環(huán)和箱子為研究對(duì)象，分析它們的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況，并找出它們之間的聯(lián)系。解析1環(huán)沿桿下滑時(shí)，環(huán)受到的摩擦力方向向上，箱子（即桿）受到的摩擦力方向向下，故箱子受到地面的支持力FN=MgF。根據(jù)牛頓第三定律可知，箱子對(duì)地面的壓力FN=FN=MgF。2

9、環(huán)以加速度a加速下滑，由牛頓第二定律有mgF=ma，故環(huán)受到的摩擦力F=mga。直接應(yīng)用1的結(jié)果，可得箱子對(duì)地面的壓力FN=MgF=Mgmga=Mmgma。3環(huán)沿桿上滑時(shí)，環(huán)受到的摩擦力方向向下，箱子（即桿）受到的摩擦力方向向上，故箱子受到地面的支持力FN=MgF。根據(jù)牛頓第三定律可知，箱子對(duì)地面的壓力FN=FN=MgF。4由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v02=2ah，可得環(huán)沿桿上滑做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為，由牛頓第二定律有mgF=ma，故環(huán)受到的摩擦力F=mag。直接應(yīng)用3的結(jié)果，可得箱子對(duì)地面的壓力FN=MgF=Mgmag=Mmgma=Mmg。點(diǎn)悟上述將圓環(huán)和箱子分隔開來，分別對(duì)它們進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析的方法，稱為隔離法。在問題涉及多個(gè)物體組成的系統(tǒng)時(shí)，常常運(yùn)用隔離法分析求解。本題第（2）小題也可采用整體法分析：圓環(huán)和箱子組成的系統(tǒng)受重力Mmg和地面的支持力FN的作用。因?yàn)閳A環(huán)向下的加速度a應(yīng)由系統(tǒng)的合外力提供，故有MmgFN=ma，解得FN=Mmgma