2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系5牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用學(xué)案新人教版必修1

PAGE7-第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.駕馭應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決已知物體的受力確定物體的運(yùn)動(dòng)狀況的基本思路和方法。2.駕馭應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決已知物體的運(yùn)動(dòng)狀況確定物體的受力的基本思路和方法。3.會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決簡(jiǎn)潔的力學(xué)問(wèn)題。自主預(yù)習(xí)一、牛頓其次定律1.內(nèi)容:2.表達(dá)式:二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式1.速度與時(shí)間的關(guān)系式:2.位移與時(shí)間的關(guān)系式:3.速度與位移的關(guān)系式:課堂探究【例題1】一個(gè)靜止在水平面上的物體,質(zhì)量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平面對(duì)右運(yùn)動(dòng),物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦力為4.2N。求物體4s末的速度大小和4s內(nèi)發(fā)生的位移大小。【變式訓(xùn)練1】靜止在水平地面上質(zhì)量為2kg的物體,在水平恒力F=6N的推動(dòng)下起先運(yùn)動(dòng),推動(dòng)4s后將F撤去,假如物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,g取10m/s2,求全程位移的大小。【例題2】一個(gè)滑雪的人,人與裝備的總質(zhì)量是75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡勻加速滑下,山坡的傾角θ=30°,在t=5s的時(shí)間內(nèi)滑下的路程x=60m,求此人受到的摩擦力。(不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2)【變式訓(xùn)練2】如圖所示,一個(gè)滑雪者,人與裝備的總質(zhì)量m=50kg,從靜止起先沿傾角θ=37°的斜坡自由滑下,若已知滑雪板與雪面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.05,則經(jīng)過(guò)5秒后下滑距離是多少?此時(shí)速度又是多大?(不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)課堂練習(xí)1.用30N的水平外力F,拉一靜止放在光滑水平面上質(zhì)量為20kg的物體,則第3s末物體的速度和加速度分別是()A.v=7.5m/s,a=1.5m/s2B.v=4.5m/s,a=1.5m/s2C.v=4.5m/s,a=0D.v=7.5m/s,a=02.某老式步槍子彈的出口速度為100m/s,若步槍的槍膛長(zhǎng)0.5m,子彈的質(zhì)量為20g,若把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看作勻加速直線運(yùn)動(dòng),則高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力為()A.1×102N B.2×102NC.2×105N D.2×104N3.一個(gè)物體放在光滑水平面上,初速度為零,先對(duì)物體施加一向東的恒力F,歷時(shí)1秒,隨即把此力改為向西,大小不變,歷時(shí)1秒鐘,接著又把此力改為向東,大小不變,歷時(shí)1秒鐘,如此反復(fù)共歷時(shí)1分鐘,在此1分鐘內(nèi)()A.物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng),時(shí)而向西運(yùn)動(dòng),在1分鐘末靜止于初始位置之東B.物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng),時(shí)而向西運(yùn)動(dòng),在1分鐘末靜止于初始位置C.物體時(shí)而向東運(yùn)動(dòng),時(shí)而向西運(yùn)動(dòng),在1分鐘末接著向東運(yùn)動(dòng)D.物體始終向東運(yùn)動(dòng),從不向西運(yùn)動(dòng),在1分鐘末靜止于初始位置之東4.(多選)靜止在光滑水平面上的物體受到一個(gè)水平拉力的作用,該力隨時(shí)間改變的圖線如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是()A.物體在20s內(nèi)平均速度為零B.物體在20s末的速度為零C.物體在20s末又回到動(dòng)身點(diǎn)D.物體在10s末的速度最大5.放在光滑水平面上的物體受三個(gè)平行水平面的共點(diǎn)力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài),已知F2垂直于F3,若三個(gè)力中去掉F1,則物體產(chǎn)生的加速度為2.5m/s2;若去掉F2,則物體產(chǎn)生的加速度為1.5m/s2;若去掉F3,則物體的加速度大小為()A.1.0m/s2 B.2.0m/s2C.1.5m/s2 D.4.0m/s2核心素養(yǎng)專練1.靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為3kg,在水平恒力F推動(dòng)下起先運(yùn)動(dòng),4s末它的速度達(dá)到4m/s,此時(shí)將F撤去,又經(jīng)6s物體停下來(lái),物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,求F的大小。2.一斜面AB長(zhǎng)為9m,傾角為37°,一質(zhì)量為2kg的小物體(大小不計(jì))從斜面頂端A點(diǎn)由靜止起先下滑,如圖所示。(g取10m/s2)(1)若斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,求小物體下滑到斜面底端B點(diǎn)時(shí)的速度大小及所用時(shí)間。(2)若給小物體一個(gè)沿斜面對(duì)下的初速度,小物塊恰能沿斜面勻速下滑,則小物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ是多少?參考答案自主預(yù)習(xí)一、1.物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。2.F=ma二、1.v=v0+at2.x=v0t+12at3.v2-v02=課堂探究【例題1】例題解答:物體受力如圖所示由牛頓其次定律得F-Ff=ma解得a=1.1m/s2依據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得v=at=4.4m/s,x=12at2=8.【變式訓(xùn)練1】12m【例題2】例題解答:物體受力如圖由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x=v0t+12ata=2(x-v由牛頓其次定律得mgsinθ-Ff=maFf=mgsinθ-ma=75N方向沿山坡向上【變式訓(xùn)練2】70m28m/s課堂練習(xí)1.B2.B3.D4.BD5.B核心素養(yǎng)專練1.解析:物體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為兩段,前4s物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后6s物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。前4s內(nèi)物體的加速度為a1=vt1=設(shè)摩擦力為Ff,由牛頓其次定律得F-Ff=ma1后6s內(nèi)物體的加速度為a2=0-vt2=-物體所受的摩擦力大小不變,由牛頓其次定律得-Ff=ma2聯(lián)立可求得水平恒力F的大小為F=m(a1-a2)=5N答案:5N2.解析:題中第(1)問(wèn)是知道物體受力狀況求運(yùn)動(dòng)狀況;第(2)問(wèn)是知道物體運(yùn)動(dòng)狀況求受力狀況。(1)以小物塊為探討對(duì)象進(jìn)行受力分析,物塊受重力mg、斜面支持力FN、摩擦力Ff,依據(jù)題意列方程:mgcos37°-FN=0mgsin37°-Ff=maFf=μFNvB2