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●目標(biāo)重點(diǎn)展示素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)物理觀念明確動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題——由受力情況求運(yùn)動(dòng)情況、由運(yùn)動(dòng)情況求受力情況。兩類基本問題的求解。科學(xué)思維掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的基本思路和方法，體會(huì)聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁——加速度。素養(yǎng)能力提升課后知能作業(yè)探究點(diǎn)2探究點(diǎn)1探究點(diǎn)1

從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況●基礎(chǔ)梳理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(guò)_____________確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。

[思考]加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)公式[思考]求解動(dòng)力學(xué)基本問題涉及的物理知識(shí)有哪些？提示：(1)力學(xué)中常見的三種力。(2)物體的受力分析。(3)力的合成與分解。(4)牛頓第二定律：F合＝ma。(5)牛頓第三定律：F＝－F′。(6)[判斷正誤](1)物體的運(yùn)動(dòng)情況是由物體所受的合外力及物體運(yùn)動(dòng)的初始條件共同決定的。(

)(2)物體的加速度方向就是其運(yùn)動(dòng)方向。(

)(3)同一個(gè)物體，其所受合外力越大，運(yùn)動(dòng)越快。(

)√××●重難解讀1．問題特點(diǎn)：已知物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，指的是在受力情況已知的條件下，判斷出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或求出物體的速度和位移。2．解題思路》特別提醒(1)正方向的選取：通常選取加速度方向?yàn)檎较?，與正方向同向的力為正值，與正方向反向的力為負(fù)值。(2)求解：F、m、a采用國(guó)際單位制單位，解題時(shí)寫出方程式和相應(yīng)的文字說(shuō)明，必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。例1：(2024·四川內(nèi)江高一階段練習(xí))滑雪是人們喜愛的冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。某同學(xué)以v0＝2m/s的初速度沿L＝84m的直雪坡勻加速滑下，已知雪坡的傾角θ＝37°，該同學(xué)連同裝備總質(zhì)量m＝60kg，運(yùn)動(dòng)中所受摩擦阻力為Ff＝120N，忽略空氣阻力，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，求該同學(xué)：(1)滑雪板與滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)大??；(2)在坡道上滑行的時(shí)間。答案：(1)0.25

(2)6s

[規(guī)律方法][規(guī)律方法]解題步驟(1)確定研究對(duì)象：根據(jù)問題，選定研究的物體或系統(tǒng)。(2)進(jìn)行受力分析：分析研究對(duì)象的受力情況，畫出受力示意圖。(3)求出合外力：通常用合成法或正交分解法求合外力。(4)求出加速度：根據(jù)牛頓第二定律求加速度。(5)求出其他量：選擇相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求位移、速度或運(yùn)動(dòng)時(shí)間等其他物理量。跟蹤訓(xùn)練1：滑冰車是兒童喜歡的冰上娛樂項(xiàng)目之一，如圖所示為小明媽媽正與小明在冰上游戲，小明與冰車的總質(zhì)量是40kg，冰車與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.05，在某次游戲中，假設(shè)小明媽媽對(duì)冰車施加了40N的水平推力，使冰車從靜止開始運(yùn)動(dòng)10s后，停止施加力的作用，使冰車自由滑行(假設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中冰車始終沿直線運(yùn)動(dòng)，小明始終沒有施加力的作用)。(g取10N/kg)求：(1)冰車的最大速率；(2)冰車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滑行總位移的大小。答案：(1)5m/s

(2)50m探究點(diǎn)2

從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況●基礎(chǔ)梳理如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出物體的_________，結(jié)合受力分析，再根據(jù)_______________求出力。[判斷正誤](1)根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個(gè)力的方向。(

)(2)F合＝ma與勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式中F合、a、v0、v、x均為矢量。(

)加速度牛頓第二定律×√●重難解讀1．問題特點(diǎn)已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，指的是在運(yùn)動(dòng)情況(如物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、速度、加速度或位移)已知的條件下，求出物體所受的力。2．從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況的解題思路》特別提醒由運(yùn)動(dòng)情況確定受力應(yīng)注意的兩點(diǎn)問題(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求加速度，要特別注意加速度的方向，從而確定合力的方向，不能將速度的方向和加速度的方向混淆。(2)題目中所求的力可能是合力，也可能是某一特定的力，均要先求出合力的大小、方向，再根據(jù)力的合成與分解求分力。

[理解][理解]解決兩類動(dòng)力學(xué)基本問題的關(guān)鍵(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析。(2)一個(gè)“橋梁”——物體運(yùn)動(dòng)的加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁。兩類動(dòng)力學(xué)基本問題都涉及加速度，因此加速度在解決動(dòng)力學(xué)問題中起到關(guān)鍵作用。答案：(1)0.375

(2)38.3N

[規(guī)律方法][規(guī)律方法]解題步驟(1)確定研究對(duì)象：根據(jù)問題選定研究的物體或系統(tǒng)。(2)分析運(yùn)動(dòng)情況：分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。(3)求出加速度：根據(jù)已知條件，選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度。(4)求出合力：根據(jù)牛頓第二定律求出合力的大小和方向。(5)求出待求力：根據(jù)研究對(duì)象的受力情況求出待求力。答案：15N素養(yǎng)能力提升拓展整合·啟智培優(yōu)多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問題1．基本思路(1)明確題目中有多少個(gè)物理過(guò)程，構(gòu)建物理圖景。(2)將全過(guò)程進(jìn)行分解，了解每個(gè)過(guò)程做什么運(yùn)動(dòng)，分析每個(gè)過(guò)程適用的規(guī)律。(3)對(duì)物體進(jìn)行受力分析并找出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的關(guān)鍵位置(時(shí)刻)，各子過(guò)程的聯(lián)系(速度)，尋找解題方法。(4)必要時(shí)，畫出過(guò)程示意圖，這樣可使問題的分析與求解較為直觀。2.解題關(guān)鍵特別注意兩個(gè)子過(guò)程交接的位置，該交接點(diǎn)速度是上一過(guò)程的末速度，也是下一過(guò)程的初速度，它起到承上啟下的作用，對(duì)解決問題起重要作用。

[規(guī)律方法]答案：(1)0.375

(2)38.3N

[規(guī)律方法][規(guī)律方法]解決動(dòng)力學(xué)過(guò)程問題中的技巧例3：(2023·遼寧大連聯(lián)考)2023年11月5號(hào)CCTV報(bào)道中國(guó)正在實(shí)驗(yàn)可返回重復(fù)使用運(yùn)載火箭，下圖是手機(jī)視頻截圖，左圖是加速上升階段，右圖是減速下降階段，實(shí)驗(yàn)時(shí)把火箭運(yùn)動(dòng)分為四個(gè)階段，第一階段發(fā)動(dòng)機(jī)工作加速上升，第二階段關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)減速上升，第三階段加速下降，第四階段啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)減速下降，安全降落到地面。已知火箭總質(zhì)量m＝2.0×103kg保持不變，靜態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)得火箭發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力F＝3.6×104N，第一階段發(fā)動(dòng)機(jī)保持最大推力工作t1＝20s后關(guān)閉，再經(jīng)過(guò)t2＝10s上升到最高點(diǎn)，g＝10m/s2，設(shè)火箭受到恒定空氣阻力Ff，求：(1)Ff的大小；(2)火箭上升的最大高度H；(3)在第三階段，火箭下落一段時(shí)間t3后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，為保證火箭安全降落到地面t3最長(zhǎng)不超過(guò)多少？(用根式表示)解析：(1)根據(jù)牛頓第二定律，在加速上升階段F－Ff－mg＝ma1在減速上升階段Ff＋mg＝ma2由題意a1t1＝a2t2聯(lián)立得，F(xiàn)f的大小為Ff＝4000N。跟蹤訓(xùn)練3：(2024·內(nèi)蒙古包頭高一期末)質(zhì)量為m＝4kg的物體，放在水平面上，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，現(xiàn)對(duì)物體施加一作用力F，方向與水平成θ＝37°角斜向下，如圖所示，物體運(yùn)動(dòng)x1＝2m后撤去力F，物體又運(yùn)動(dòng)了x2＝1m停下，求F的大小。(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)答案：60N課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練知識(shí)點(diǎn)一由受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況1．用相同材料做成的A、B兩木塊的質(zhì)量之比為5∶2，初速度之比為2∶5，它們?cè)谕淮植谒矫嫔贤瑫r(shí)開始沿直線滑行，直至停止，則它們(

)A．滑行的時(shí)間之比為2∶5B．滑行的時(shí)間之比為1∶1C．滑行的距離之比為5∶2D．滑行的距離之比為2∶52.如圖所示，若戰(zhàn)機(jī)從“遼寧號(hào)”航母上起飛前滑行的距離相同，牽引力相同，則(

)A．?dāng)y帶彈藥越多，加速度越大B．加速度相同，與攜帶彈藥的多少無(wú)關(guān)C．?dāng)y帶彈藥越多，獲得的起飛速度越大D．?dāng)y帶彈藥越多，滑行時(shí)間越長(zhǎng)3.如圖所示，兩個(gè)光滑斜面體靠在一起固定在水平面上，底邊長(zhǎng)CD＝DE，斜面體ADE的頂角為θ，斜面體BCD的底角也為θ，讓甲、乙兩個(gè)球同時(shí)從兩斜面頂端A、B由靜止釋放，甲、乙兩球在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2，則(

)A．t1＝t2B．t1>t2C．t1<t2D．不能確定t1、t2的大小關(guān)系知識(shí)點(diǎn)二由運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況4．在行駛過(guò)程中，如果車距不夠，剎車不及時(shí)，汽車將發(fā)生碰撞，車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?。為了盡可能地減少碰撞引起的傷害，人們?cè)O(shè)計(jì)了安全帶及安全氣囊。假定乘客質(zhì)量為70kg，汽車車速為

108km/h(即30m/s)，從踩下剎車到車完全停止需要的時(shí)間為5s，安全帶及安全氣囊對(duì)乘客的作用力大約為(

)A．420N B．600NC．800N D．1000N5．火箭通過(guò)向后噴射燃?xì)舛@得動(dòng)力，以長(zhǎng)征五號(hào)B遙一運(yùn)載火箭為例，起飛質(zhì)量為850噸，某次發(fā)射場(chǎng)景如圖所示，已知發(fā)射塔高

100m，火箭經(jīng)過(guò)3s后離開發(fā)射塔。此階段可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，火箭質(zhì)量可認(rèn)為近似不變，地球表面重力加速度為10m/s2。那么噴射出的燃?xì)鈱?duì)火箭的作用力約為(

)A．8.5×106NB．1.9×107NC．2.7×107ND．4.1×107N6．一無(wú)人機(jī)沿著與地面成30°的方向斜向上勻加速起飛，剛起飛的第一秒內(nèi)飛行了5m。已知無(wú)人機(jī)的質(zhì)量為3kg，g取10m/s2，則空氣對(duì)無(wú)人機(jī)的作用力大小為(

)7.如圖所示，質(zhì)量m＝2kg的滑塊以v0＝20m/s的初速度沿傾角θ＝37°的足夠長(zhǎng)的斜面向上滑動(dòng)，經(jīng)t＝2s滑行到最高點(diǎn)。g＝10m/s2，

sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，下列說(shuō)法正確的是(

)A．滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為10m/s2B．滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為5m/s2C．滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6D．滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2知識(shí)點(diǎn)三多過(guò)程問題8．一水平面上的物體在水平恒力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)了t時(shí)間后撤去該力，物體又經(jīng)過(guò)3t時(shí)間停止運(yùn)動(dòng)。設(shè)撤去F前后的加速度大小分別為a1和a2，物體在水平面上所受的摩擦力為Ff，則(

)A．a(chǎn)1∶a2＝1∶3 B．a(chǎn)1∶a2＝4∶1C．Ff∶F＝1∶3 D．Ff∶F＝1∶4解析：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度與時(shí)間的關(guān)系式v＝at知，最大速度v＝a1t＝a2·3t，所以a1∶a2＝3∶1，故A、B錯(cuò)誤；對(duì)撤去F前的加速和撤F后的減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得F－Ff＝ma1，F(xiàn)f＝ma2，聯(lián)立解得Ff∶F＝a2∶(a1＋a2)＝1∶4，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。9．(多選)一質(zhì)量為50kg的游客坐在“跳樓機(jī)”內(nèi)，從40m高處自由下落，2s后開始受到恒定的阻力而立即做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)地面時(shí)速度剛好減為零，g取10m/s2不計(jì)空氣阻力。則以下判斷正確的是(

)A．游客自由下落時(shí)所受合力為0B．游客的最大速度的大小為20m/sC．游客做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為15m/s2D．游客做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力為1000N綜合提升練10.如圖所示，質(zhì)量為m＝3kg的木塊放在傾角為θ＝30°的足夠長(zhǎng)的固定斜面上，木塊可以沿斜面勻速下滑。若用沿斜面向上的力F作用于木塊上，使其由靜止開始沿斜面向上加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t＝2s時(shí)間木塊沿斜面上升4m的距離，則推力F的大小為(g取10m/s2)(

)A．42NB．6NC．21ND．36N11.如圖所示，一足夠長(zhǎng)的斜面傾角θ為37°，斜面BC與水平面AB平滑連接，質(zhì)量m＝2kg的物體靜止于水平面上的M點(diǎn)，M點(diǎn)與B點(diǎn)之間的距離L＝9m，物體與水平面和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，現(xiàn)物體受到一水平向右的恒力F＝14N作用，運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)撤去該力(sin37°＝0.6，g＝10m/s2)，則：(1)物