4.5牛頓運動定律的應用（導學案）（原卷版）高一物理

第5節(jié)牛頓運動定律的應用導學案【學習目標】1.進一步學習分析物體的受力情況，并能結合物體的運動情況進行受力分析。2.知道動力學的兩類問題，理解加速度是解決兩類動力學問題的橋梁。3.熟練掌握應用牛頓運動定律解決問題的方法和步驟。4.會利用動力學的觀點處理傳送帶模型5.會利用動力學的觀點處理板塊模型【學習重難點】 1.已知物體的受力情況求物體的運動情況。（重點）2.已知物體的運動情況，求物體的受力情況。（重點）3.利用動力學的觀點處理傳送帶模型。（重點難點）4.利用動力學的觀點處理板塊模型。（重點難點）【知識回顧】1.牛頓第二定律內容：物體加速度的大小跟作用力成，跟物體的質量成，加速度的方向跟作用力的方向。這就是牛頓第二定律。2.對表達式F＝ma的理解：(1)單位統(tǒng)一：表達式中F、m、a三個物理量的單位都必須是單位。(2)F的含義：指的是物體所受的。(3)“＝”的含義：不僅表示左右兩邊相等，也表示相同，即物體加速度的與它所受合力的相同。3.速度與時間的關系（1）公式：（2）適用范圍：直線運動。（3）矢量性：v0、v、a均為矢量，應用時，應先選取。①一般取v0的方向為(若v0＝0，則取運動的方向為正方向)。②已知量：a或v與v0的方向相同時取，與v0的方向相反時取。4.勻變速直線運動位移與時間的關系（1）公式：（2）對位移公式的理解:①只適用于直線運動；②因為υ0、α、x均為矢量，使用公式時應先規(guī)定。（一般以的方向為正方向）③若v0=0，x＝eq\f(1,2)at25.速度與位移關系（1）公式：（2）對位移公式的理解:①只適用于直線運動；②因為v、υ0、α、x均為矢量，使用公式時應先規(guī)定。（一般以的方向為正方向）③若v0=0，【自主預習】1.從受力確定運動情況：如果已知物體的受力情況，可以由牛頓第二定律求出物體的，再通過確定物體的運動情況。2.從運動情況確定受力：如果已知物體的運動情況，根據運動學規(guī)律求出物體的，結合受力分析，再根據求出力?！菊n堂探究】思考與討論：為了盡量縮短停車時間，旅客按照車門標注的位置候車。列車進站時總能準確的停在對于車門的位置。這是如何做到的呢？復習與思考：(1)牛頓第一定理的內容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？(2)牛頓第二定理的內容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？(3)既然力是改變物體運動狀態(tài)的原因，那么力與運動之間存在怎樣的關系呢？(4)我們在研究力與運動之間關系時我們可能遇到哪些問題？對這些問題你認為如何處理呢？一、從受力確定運動情況【例題1】運動員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠處的某個位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運動員的隊友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動摩擦因數以調節(jié)冰壺的運動。（1）運動員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動摩擦因數為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠？g取10m/s2。（2）若運動員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊友在冰壺自由滑行10m后開始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動摩擦因數變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？二、從運動情況確定受力【例題2】如圖，一位滑雪者，人與裝備的總質量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內滑下的路程為60m。求滑雪者對雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10m/s2。思考與總結：(1)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，要做好哪兩個分析？(2)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，要把力和運動聯系在一起的橋梁是什么？(3)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，我們應該按照怎樣的步驟解決來解決？思考與總結：1.兩個分析：(1)分析：逐一分析不同運動特點，找出相鄰過程的。(2)分析：逐過程分析物體，注意、彈力可能變化。2.一個橋梁：3.兩類問題的解題步驟：三、傳送帶模型（一）水平傳送帶問題【例題3】如圖所示，水平傳送帶正在以v＝4.0m/s的速度勻速順時針轉動，質量為m＝1kg的某物塊(可視為質點)與傳送帶之間的動摩擦因數μ＝0.1，將該物塊從傳送帶左端無初速度地輕放在傳送帶上(g取10m/s2)．如果傳送帶長度L＝20m，求經過多長時間物塊將到達傳送帶的右端．思考與討論：(1)物塊輕放在傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？(2)物塊開始做何種運動？(3)當物塊的速度加速到與傳送帶的速度相等時經歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運動？這一段經歷的時間多長？(6)你是否可以畫一下物塊在這個過程的vt圖像？【拓展與突破】如果傳送帶長度L＝4.5m，求經過多長時間物塊將到達傳送帶的右端．(1)物塊是否可以加速到和傳送帶速度相同，而不掉落傳送帶？(2)此種情況物塊的運動形式是否和第一種情況相同？(3)此種情況物體的vt圖像如何畫？【例題4】如圖所示，繃緊的水平傳送帶足夠長，始終以恒定速率v1＝2m/s沿順時針方向運行。初速度為v2＝4m/s的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶，小物塊與傳送帶之間的動摩擦因數為μ＝0.2，若從小物塊滑上傳送帶開始計時，求：(1)小物塊在傳送帶上滑行的最遠距離；(2)小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時間。思考與討論：(1)物塊滑上傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？(2)物塊開始做何種運動？(3)當物塊的速度向左減為零時經歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度向左減為零時，物塊是否處于靜止狀態(tài)？(5)若物塊不靜止，那么它將做何種運動？(6)從靜止開始，物塊速度和傳送帶速度相同時，經歷多長時間？此時位移多大？這段位移與物塊向左運動的位移相比，哪段大？(7)物塊與傳送帶速度相同后，將做何種運動？再經多長時間滑離傳送帶？(8)若規(guī)定向左為正方向，你是否可以繪制一下物塊的vt圖像呢？【拓展與突破】若初速度為v2＝1m/s，則小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時間？(1)此種情況小物塊經歷的過程是否和第一種情況相同？(2)你是否能夠做出分析說明，并繪制小物塊的vt圖像呢？（二）傾斜傳送帶問題【例題5】如圖所示，沿順時針轉動的傳送帶AB，長，與水平面的夾角，速度恒為。在傳送帶底端A處無初速度釋放一質量的物體，物體與傳送帶之間的動摩擦因數。求：（1）木塊放上傳送帶瞬間的加速度大??；（2）后物體的速度大小；（3）物體從A運動到B的時間。思考與討論：(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個力？物塊的加速度多大？(2)物體開始做何種運動？(3)當物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時經歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運動？這一段經歷的時間多長？(6)你是否可以畫一下物塊在這個過程的vt圖像？【例題6】如圖所示，傳送帶與地面夾角，長度為，傳送帶以的速率逆時針轉動。在傳送帶上端無初速度地放一個質量為的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數為。求物體從運動到所需時間是多少？（，，取）思考與討論：(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個力？物塊的加速度多大？(2)物體開始做何種運動？(3)當物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時經歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物體是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力的指向哪個方向？(6)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運動？這一段經歷的時間多長？(7)你是否可以畫一下物體在這個過程的vt圖像？【拓展與突破】若物體與傳送帶之間的動摩擦因數μ=0.8，思考如下問題：(1)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力？(2)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運動？(3)你是否可以畫一下物體在這個過程的vt圖像？思考與討論：你認為當我們遇到傳送帶類問題時，應該注意哪些問題？四、板塊模型（一）無外力板塊模型【例題7】如圖所示，質量M=8.0kg的薄木板靜置在光滑水平地面上，質量m=2.0kg的小滑塊（可視為質點）以速度v0=5.0m/s從木板的左端沖上木板，恰好不滑離木板．已知滑塊與木板間的動摩擦因數μ=0.20，重力加速度g取10m/s2．求（1）分別求出小滑塊和薄木板的加速度大??；（2）薄木板的長度。思考與討論：(1)小滑塊沖上木板后，二者各受到幾個力？二者的加速度多大？(2)小滑塊和木板各做何種運動？(3)小滑塊恰好不脫離木板，需要的條件是什么？(4)你能否畫一下小滑塊和木板運動的過程簡圖，并標注出二者的位移關系？（二）受恒定外力板塊模型【例題8】如圖所示，質量的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平推力，當小車向右運動的速度達到1.5m/s時，在小車前端輕輕地放上一個大小不計，質量為的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數，小車足夠長。（?。┣蟆茫?）小物塊放后，小物塊及小車的加速度各為多大？（2）經多長時間兩者達到相同的速度？（3）從小物塊放上小車開始，經過小物塊通過的位移大小為多少？思考與討論：(1)小物塊放后，二者各受到幾個力？二者的加速度多大？(2)小物塊和小車各做何種運動？(3)經多長時間兩者達到相同的速度？(4)小物塊和小車共速后，小物塊是否繼續(xù)以原來的加速度做加速運動？(5)如何判斷小物塊和小車共速后的運動形式？（三）板塊模型的三個基本關系加速度關系如果滑塊與木板之間沒有發(fā)生相對運動，可以用“法”求出它們一起運動的；如果滑塊與木板之間發(fā)生相對運動，應采用“法”分別求出滑塊與木板運動的加速度。應注意找出滑塊與木板是否發(fā)生等隱含條件速度關系滑塊與木板之間發(fā)生相對運動時，明確滑塊與木板的速度關系，從而確定滑塊與木板受到的摩擦力。應注意當滑塊與木板的速度相同時，摩擦力會發(fā)生的情況位移關系滑塊與木板疊放在一起運動時，應仔細分析滑塊與木板的運動過程，明確滑塊與木板對地的位移和滑塊與木板之間的之間的關系課堂小結：【自我測評】1．中國制造又立大功！2021年10月16日，中國為老撾設計制造的“瀾滄號”動車組（如圖所示）正式交付?！盀憸嫣枴弊罡哌\營時速，若整車質量為，最大動力為，運動阻力為車重的0.01倍，以最大動力從靜止勻加速到，大約要經過多長時間（?。ǎ?/p>

A． B． C． D．2．如圖所示為游樂場滑梯的示意圖，滑梯的斜面段長度L=5.0m，高度h=3.0m，游客與斜面的動摩擦因數為，游客從斜面頂端由靜止下滑，已知游客質量為m=50kg，游客可以看成質點并不計空氣阻力，重力加速度。則（）

A．游客下滑過程中受到斜面的支持力為500NB．游客下滑過程中加速度大小為C．游客下滑到底端的時間約為1.4sD．游客下滑到底端的速度大小約為10m/s3．保山是云南唯一一個擁有兩個機場的城市!保山的兩個機場為保山云瑞機場、騰沖駝峰機場，并且兩個機場的旅客吞吐量都達百萬級。對于人口只有兩百多萬的城市來說，這很難得!同時也說明保山的旅游資源很豐富。如圖甲為應用于云端機場的安全檢查儀，其傳送裝置可簡化為如圖乙所示的模型，緊繃的傳送帶始終保持的恒定速率運行，行李與傳送帶之間的動摩擦因數，A、B間的距離為，取。旅客把行李（可視為質點）無初速度地放在處，經過一段時間運動到處，則下列說法正確的是（）

A．該行李的加速度大小一直為B．該行李經過到達處C．該行李相對傳送帶滑行距離為D．若傳送帶速度足夠大，行李最快也要才能到達處4．如圖，水平皮帶勻速順時針轉動，速度大小，A、B兩輪間的距離為4m，在右端一物塊以的速度滑上皮帶，物塊與皮帶間的動摩擦因數，取，則下列說法正確的是（）

A．物塊能滑過B輪B．物塊經速度減為零C．物塊返回到A輪時的速度大小仍是D．物塊在皮帶上滑動時加速度的大小是5．傳送帶被廣泛地應用于機場和火車站，如圖為傾斜傳送帶裝置的示意圖，傳送帶足夠長，木箱M正在靜止的傳送帶上以加速度a勻加速下滑，某時刻傳送帶突然順時針以速度，啟動，則傳送帶啟動后（）

A．木箱M開始加速上滑B．木箱M開始減速下滑C．木箱M繼續(xù)以加速度a勻加速速下滑D．木箱M仍然勻加速下滑，但加速度比a值小6．如圖甲所示，傾斜的傳送帶正以恒定速率v1沿順時針方向轉動，傳送帶的傾角為37°。一物塊以初速度v0從傳送帶的底部沖上傳送帶并沿傳送帶向上運動，其運動的v－t圖象如圖乙所示，物塊到傳送帶頂端時速度恰好為零，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2，則（）A．傳送帶的速度為4m/sB．傳送帶底端到頂端的距離為14mC．物塊與傳送帶間的動摩擦因數為D．摩擦力方向一直與物塊運動的方向相反7．如圖甲所示，光滑水平面上靜置一個薄長木板，長木板上表面粗糙，其質量為M，t=0時刻質量為m的物塊以水平速度v滑上長木板，此后木板與物塊運動的圖像如圖乙所示，重力