專題4.4牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用【講】一．講核心素養(yǎng)物理觀念：明確動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題——由受力求運(yùn)動(dòng)、由運(yùn)動(dòng)求受力?？茖W(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?？茖W(xué)探究：探究生活中力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：從生活中走向物理，感受到物理與生活的聯(lián)系，產(chǎn)生親近的情感。二．講考點(diǎn)與題型【考點(diǎn)一】根據(jù)受力確定運(yùn)動(dòng)情況1．問題界定：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3．解題步驟(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出物體的受力圖。(2)根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合外力(包括大小和方向)。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度。(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出所需求的運(yùn)動(dòng)學(xué)參量——任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡等。【例1】(2021·宜昌高一檢測(cè))如圖所示，在海濱游樂場(chǎng)里有一種滑沙運(yùn)動(dòng)。某人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開始滑下，滑到斜坡底端B點(diǎn)后，沿水平的滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來。若人和滑板的總質(zhì)量m＝60.0kg，滑板與斜坡滑道和水平滑道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，斜坡的傾角θ＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，斜坡與水平滑道間是平滑連接的，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力忽略不計(jì)，取重力加速度g＝10m/s2。(1)人從斜坡上滑下的加速度為多大？(2)若由于場(chǎng)地的限制，水平滑道BC的最大長(zhǎng)度L＝20.0m，則斜坡上A、B兩點(diǎn)間的距離應(yīng)不超過多少？【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維?！疽?guī)律總結(jié)】應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí)求合力的方法(1)合成法物體只受兩個(gè)力的作用產(chǎn)生加速度時(shí)，合力的方向就是加速度的方向，解題時(shí)要求準(zhǔn)確作出力的平行四邊形，然后運(yùn)用幾何知識(shí)求合力F合。反之，若知道加速度方向就知道合力方向。(2)正交分解法當(dāng)物體受到兩個(gè)以上的力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)，通常用正交分解法解答，一般把力正交分解為加速度方向和垂直于加速度方向的兩個(gè)分量。即沿加速度方向Fx＝ma，垂直于加速度方向Fy＝0?！咀兪接?xùn)練1】】剎車線是汽車剎車后停止轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎在地面上滑動(dòng)時(shí)留下的痕跡。在某次交通事故中，汽車的剎車線長(zhǎng)度是14m，已知汽車輪胎與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.7，取g＝10m/s2。求：(1)汽車開始剎車時(shí)的速度大小v0；(2)從剎車開始計(jì)時(shí)，1s內(nèi)汽車前進(jìn)的距離x。【變式訓(xùn)練2】(2020·浙江期中)我國(guó)現(xiàn)在服役的第一艘航母“遼寧號(hào)”的艦載機(jī)采用的是滑躍起飛方式，即飛機(jī)依靠自身發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止開始到滑躍起飛，滑躍仰角為θ.其起飛跑道可視為由長(zhǎng)度L1＝180m的水平跑道和長(zhǎng)度L2＝20m傾斜跑道兩部分組成，水平跑道和傾斜跑道末端的高度差h＝2m，如圖所示．已知質(zhì)量m＝2×104kg的艦載機(jī)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的總推力大小恒為F＝1.2×105N，方向始終與速度方向相同，若飛機(jī)起飛過程中受到的阻力大小恒為飛機(jī)重力的0.15，飛機(jī)質(zhì)量視為不變，并把飛機(jī)看成質(zhì)點(diǎn)，航母處于靜止?fàn)顟B(tài)．(1)求飛機(jī)在水平跑道運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)求飛機(jī)在傾斜跑道上的加速度大?。究键c(diǎn)二】根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定受力1．問題界定：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，要求得出物體所受的力。2．解題思路3．解題步驟(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，并畫出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖。(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求物體所受的合外力。(4)根據(jù)力的合成與分解的方法，由合力求出所需的力?！纠?】(2020·佛山高一檢測(cè))在科技創(chuàng)新活動(dòng)中，小華同學(xué)根據(jù)磁鐵同性相斥原理設(shè)計(jì)了用機(jī)器人操作的磁力運(yùn)輸車(如圖甲所示)．在光滑水平面AB上(如圖乙所示)，機(jī)器人用大小不變的電磁力F推動(dòng)質(zhì)量為m＝1kg的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．小滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)機(jī)器人撤去電磁力F，小滑塊沖上光滑斜面(設(shè)經(jīng)過B點(diǎn)前后速率不變)，最高能到達(dá)C點(diǎn)．機(jī)器人用速度傳感器測(cè)量小滑塊在ABC過程的瞬時(shí)速度大小并記錄如下．求：t/s00.20.4…2.22.42.6…v/(m·s－1)00.40.8…3.02.01.0…(1)機(jī)器人對(duì)小滑塊作用力F的大??；(2)斜面的傾角α的大小．【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維?！疽?guī)律總結(jié)】從運(yùn)動(dòng)情況確定受力的兩點(diǎn)提醒(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，從而確定合外力的方向，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，求合力時(shí)，則F合＝ma，求某一分力時(shí)根據(jù)力的合成或分解列式求解?！咀兪接?xùn)練1】在游樂場(chǎng)，有一種大型游樂設(shè)施跳樓機(jī)，如圖所示，參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，提升到離地最大高度64m處，然后由靜止釋放，開始下落過程可認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)，然后受到一恒定阻力而做勻減速運(yùn)動(dòng)，且下落到離地面4m高處速度恰好減為零。已知游客和座椅總質(zhì)量為1500kg，下落過程中最大速度為20m/s，重力加速度g取10m/s2。求：(1)游客下落過程的總時(shí)間；(2)恒定阻力的大小?！咀兪接?xùn)練2】一質(zhì)量為m＝2kg的滑塊在傾角為θ＝30°的足夠長(zhǎng)的斜面上在無外力F的情況下以加速度a＝2.5m/s2勻加速下滑。如圖所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑塊，使滑塊由靜止開始在0～2s內(nèi)沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移x＝4m。求：(g取10m/s2)(1)滑塊和斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)恒力F的大小。【考點(diǎn)三】多運(yùn)動(dòng)過程問題1.基本思路(1)劃分不同的運(yùn)動(dòng)過程，進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析。(2)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或者牛頓第二定律求出不同運(yùn)動(dòng)過程的加速度。(3)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求未知物理量或應(yīng)用牛頓第二定律求未知力。2.解題關(guān)鍵：求解運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度?！纠?】如圖甲所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體置于傾角為θ＝37°的固定斜面上(斜面足夠長(zhǎng))，對(duì)物體施加平行于斜面向上的恒力F，作用時(shí)間t1＝1s時(shí)撤去拉力，物體運(yùn)動(dòng)的部分v－t圖像如圖乙所示，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和拉力F的大小；(2)t＝6s時(shí)物體的速度；(3)物體沿斜面上升的最大高度。【變式訓(xùn)練1】(2021·陜西西安高一期末)在游樂場(chǎng)中，有一種大型游戲機(jī)叫“跳樓機(jī)”，參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由電動(dòng)機(jī)將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面40m高處，然后由靜止釋放，為研究方便，可以認(rèn)為座椅沿軌道做自由落體運(yùn)動(dòng)1.2s后，開始受到恒定阻力而立即做勻減速運(yùn)動(dòng)，且下落到離地面4m高處時(shí)速度剛好減小到零，然后再讓座椅以相當(dāng)緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落，將游客送回地面，取g＝10m/s2，求：(1)座椅在自由下落結(jié)束時(shí)刻的速度大??；(2)在勻減速階段，座椅對(duì)游客的作用力大小是游客體重的多少倍．三．講知識(shí)體系四．課堂練習(xí)1．(多選)一物體在幾個(gè)力的共同作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)使其中向東的一個(gè)力F的值逐漸減小到零，又馬上使其恢復(fù)到原值(方向不變)，則()A．物體始終向西運(yùn)動(dòng)B．物體先向西運(yùn)動(dòng)后向東運(yùn)動(dòng)C．物體的加速度先增大后減小D．物體的速度先增大后減小2．如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中B受到的摩擦力()A．方向向左，大小不變 B．方向向左，逐漸減小C．方向向右，大小不變 D．方向向右，逐漸減小3．物體甲、乙原來靜止于光滑水平面上。從t＝0時(shí)刻開始，甲沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，速度隨時(shí)間變化如圖甲所示；乙受到如圖乙所示的水平拉力作用。則在0～4s的時(shí)間內(nèi)()甲乙A．甲物體所受合力不斷變化B．甲物體的速度不斷減小C．2s末乙物體改變運(yùn)動(dòng)方向D．2s末乙物體