《牛頓運動定律的應(yīng)用》任務(wù)1：從物體的受力確定物體的運動情況例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(shù)以調(diào)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(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠？g取10m/s2

。分析：（1）對物體進行受力分析后，根據(jù)牛頓第二定律可以求得冰壺滑行時的加速度，再結(jié)合冰壺做勻減速直線運動的規(guī)律求得冰壺滑行的距離。解：（1）選擇滑行的冰壺為研究對象。冰壺所受的合力等于滑動摩擦力Ff，設(shè)冰壺的質(zhì)量為m，以冰壺運動方向為正方向建立一維坐標(biāo)系，滑動摩擦力Ff的方向與運動方向相反，則GFNFf

任務(wù)1：從物體的受力確定物體的運動情況例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(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運動。（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(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？分析：（2）冰壺在滑行10m后進入冰刷摩擦后的冰面，動摩擦因數(shù)變化了，所受的摩擦力發(fā)生了變化，加速度也會變化。前一段滑行10m的末速度等于后一段運動的初速度。根據(jù)牛頓第二定律求出后一段運動的加速度，并通過運動學(xué)規(guī)律求出冰壺在后一段過程的滑行距離，就能求得比第一次多滑行的距離。v10v0x10mx2xx任務(wù)1：從物體的受力確定物體的運動情況例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(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運動。（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(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？冰壺后一段運動的加速度為a2＝－μ2g＝－0.02×0.9×10m/s2＝－0.18m/s2滑行10m后為勻減速直線運動，由v2－v102＝2a2x2，v＝0，得第二次比第一次多滑行了（10＋21－28.9）m＝2.1m第二次比第一次多滑行了2.1m。解：（2）設(shè)冰壺滑行10m后的速度為v10，則對冰壺的前一段運動有v102＝v02

＋2a1x10

根據(jù)受力情況確定運動情況?基本思路

?解題的一般步驟·確定研究對象，對研究對象進行受力分析和運動分析，并畫出物體的受力示意圖?！じ鶕?jù)力的合成與分解的方法，求出物體所受的合力(包括大小和方向)?！じ鶕?jù)牛頓第二定律列方程，求出物體的加速度?！そY(jié)合給定的物體運動的初始條件，選擇運動學(xué)公式，求出所需的運動參量?！咎貏e提醒】

1.正方向的選?。和ǔ＿x取加速度方向為正方向，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采用國際單位制單位，解題時寫出方程式和相應(yīng)的文字說明，必要時對結(jié)果進行討論。小結(jié)任務(wù)2：從物體的運動條件確定物體的受力例2：如圖所示，一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)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(nèi)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

。分析：由于不知道動摩擦因數(shù)及空氣阻力與速度的關(guān)系，不能直接求滑雪者受到的阻力。應(yīng)根據(jù)勻變速直線運動的位移和時間的關(guān)系式求出滑雪者的加速度，然后，對滑雪者進行受力分析?；┱咴谙禄^程中，受到重力mg、山坡的支持力FN以及阻力Ff的共同作用。通過牛頓第二定律可以求得滑雪者受到的阻力。任務(wù)2：從物體的運動條件確定物體的受力例2：如圖所示，一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)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(nèi)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

。

根據(jù)牛頓第二定律，有y方向FN－mgcosθ＝0x方向mgsinθ－Ff＝ma得FN＝mgcosθFf＝m（gsinθ－a）其中，m＝75kg，θ＝30°，

則有Ff＝75N，F(xiàn)N＝650N根據(jù)牛頓第三定律，滑雪者對雪面的壓力大小等于雪面對滑雪者的支持力大小，為650N，方向垂直斜面向下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5N，方向沿山坡向上。

根據(jù)運動情況確定受力情況【特別提醒】

1.由運動學(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.要弄清物體有無初速度，其方向如何，做何種運動。小結(jié)1.如圖所示，一個傾角為θ=37°的斜面固定在水平面上，一個質(zhì)量為m=1.0kg的小物塊（可視為質(zhì)點）以v0=4.0m/s的初速度由底端沿斜面上滑，小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。若斜面足夠長，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求：（1）小物塊沿斜面上滑時的加速度大??；（2）小物塊上滑的最大距離。當(dāng)堂檢測2.滑雪項目深受人們喜愛，若將滑雪道視為傾角為37°的斜面，若滑雪者連滑雪板總質(zhì)量為75kg（可視為質(zhì)點），從滑雪道頂端靜止開始沿直線勻加速下滑，經(jīng)10s滑到滑道底端且速度為20m/s。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）滑雪者的加速度大小；（2）滑雪道的斜面長度；（3）滑雪板與滑雪道間的動摩擦因數(shù)。3.質(zhì)量為2kg的物體置于水平地面上，用水平拉力F使它由靜止開始運動，第4s末物體的速度為24m/s，此時撤去拉力F，物體還能繼續(xù)滑行72m才停下，求：（1）水平地面對物體的摩擦力

；（2）水平拉力F。4.如圖甲所示，在我國東北寒冷的冬季，狗拉雪橇曾經(jīng)是人們出行的交通工具，狗系著不可伸長的繩拖著雪橇從靜止開始沿著筆直的水平地面加速奔跑，5s后拖繩斷了，雪橇運動的v-t圖像如圖乙所示，已知拉雪橇的繩子與水平地面的夾角為37°，雪橇和雪橇上的小孩總質(zhì)量為m=40kg。（不計空氣阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）求：（1）雪橇與地面間的動摩擦因數(shù)；（2）繩對雪橇的拉力大小。（計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位數(shù)字）甲乙問題一從受力確定運動情況[情境探究]玩滑梯是小孩非常喜歡的活動,如果滑梯的傾角為θ,一個小孩從靜止開始下滑,小孩與滑梯間的動摩擦因數(shù)為μ,滑梯長度為L,怎樣求小孩滑到底端的速度大小和需要的時間?要點提示

首先分析小孩的受力,利用牛頓第二定律求出其下滑的加速度,然后根據(jù)公式v2=2ax和x=at2即可求得小孩滑到底端的速度大小和需要的時間。[知識點撥]1.解題步驟(1)確定研究對象,對研究對象進行受力分析,并畫出物體的受力分析圖。(2)根據(jù)力的合成與分解,求合力(包括大小和方向)。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求加速度。(4)結(jié)合物體運動的初始條件,選擇運動學(xué)公式,求運動學(xué)量——任意時刻的位移和速度,以及運動時間等。2.流程[實例引導(dǎo)]例1(2020河北張家口高一月考)如圖所示,固定在地面上的斜面足夠長,其傾角為30°,一質(zhì)量為1kg的物塊放在斜面底端,在平行于斜面向上F=10N的力的作用下沿斜面向上運動,物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為,g取10m/s2,則2s后物塊的速度為(

)A.1m/s B.5m/s C.8m/s D.10m/s解析

在拉力作用下,設(shè)物體的加速度為a,根據(jù)牛頓第二定律有F-mgsin

30°-μmgcos

30°=ma,解得a=2.5

m/s2,物塊2

s末的速度為v=at=5

m/s,故選B。答案

B規(guī)律方法

應(yīng)用牛頓第二定律解題時求合力的方法(1)合成法:物體只受兩個力的作用產(chǎn)生加速度時,合力的方向就是加速度的方向,解題時要求準(zhǔn)確作出力的平行四邊形,然后運用幾何知識求合力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)物體受到兩個以上的力作用而產(chǎn)生加速度時,通常用正交分解法解答,一般把力正交分解為沿加速度方向和垂直于加速度方向的兩個分量。即沿加速度方向Fx=ma,垂直于加速度方向Fy=0。變式訓(xùn)練1如圖所示,放置于水平地面上質(zhì)量是10kg的物體,在與水平方向成37°角的斜向右上方的拉力F=100N的作用下,由靜止開始沿水平地面做直線運動,物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2),試求:(1)5s末物體的速度大小和5s內(nèi)物體的位移大小;(2)拉力F多大時物體可以做勻速直線運動?解析

(1)以物體為研究對象進行受力分析,建立直角坐標(biāo)系如圖所示,根據(jù)牛頓第二定律得,x方向有Fcos

37°-Ff=may方向有Fsin

37°+FN-mg=0又Ff=μFN聯(lián)立解得a=6

m/s25

s末物體的速度大小v=at=6×5

m/s=30

m/s5

s內(nèi)物體通過的位移大小x=at2=×6×52

m=75

m。(2)物體做勻速運動時加速度為零,可得Fcos

37°-μ(mg-Fsin

37°)=0解得F=45.5

N。答案

(1)30m/s

75m

(2)45.5N問題二從運動情況確定受力[情境探究]一運動員滑雪時的照片如圖所示,如果:(1)知道在下滑過程中的運動時間。(2)知道在下滑過程中的運動位移。試結(jié)合上述情況討論:由物體的運動情況確定其受力情況的思路是怎樣的?要點提示

先根據(jù)運動學(xué)公式,比如v=v0+at,x=v0t+at2,v2-=2ax等,求得物體運動的加速度,再由牛頓第二定律求物體的受力。[知識點撥]1.解題步驟(1)確定研究對象,對研究對象進行受力分析,畫出力的示意圖;(2)選取合適的運動學(xué)公式,求加速度a;(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求合力;(4)根據(jù)力的合成與分解的方法,由合力求所需的力。2.流程[實例引導(dǎo)]例2(2021陜西寶雞高一期末)汽車安全帶的作用是在汽車緊急剎車或發(fā)生碰撞時,盡可能地減輕對乘客的傷害。假定乘客質(zhì)量為70kg,汽車車速為90km/h,從踩下剎車到完全停止需要的時間為5s,安全帶對乘客的作用力大小約為(不計人與座椅間的摩擦)(

)A.450N B.400N C.350N D.300N解析

車速為v=90

km/h=25

m/s,剎車的加速度為a==5

m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得F=ma=350

N,故選C。答案

C規(guī)律方法

由運動情況確定受力應(yīng)注意的兩點問題(1)由運動學(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。變式訓(xùn)練2(2020甘肅天水高一期末)一個質(zhì)量為5.0kg的物體,從離地面36m高處,由靜止開始加速下落,下落過程中阻力恒定,經(jīng)3s落地。g取10m/s2,求:(1)物體下落的加速度的大小;(2)物體3s末的速度大小;(3)下落過程中物體所受阻力的大小。(2)3

s末的速度大小v=at=24

m/s。(3)根據(jù)牛頓第二定律得,mg-Ff=ma解得Ff=10

N下落過程中物體所受阻力的大小為10

N。答案

(1)8m/s2

(2)24m/s

(3)10N問題三多過程問題分析[情境探究]游樂園內(nèi)有一種大型游戲機叫“跳樓機”。參加游戲的游客質(zhì)量為m,從離地面h高處由靜止釋放。忽略座椅與軌道間的摩擦力,讓人與座椅沿軌道下落t時間后,開始受到恒定阻力而立即做勻減速運動,下落到地面時速度剛好減小到零。如果把上述復(fù)雜的運動過程分為兩個簡單的過程,你認(rèn)為這兩個過程分別屬于已知運動還是已知力的過程?你能提出哪些用牛頓定律和運動學(xué)公式可解決的問題?(重力加速度為g)要點提示

第一個過程是已知力的過程,物體只受重力作用,做自由落體運動。第二個過程是已知運動的過程,已知物體的運動時間和運動距離,可以由運動學(xué)公式求出加速度。第一個過程可以求出下落的加速度為多大和下落的高度為多少。第二個過程可以求得下落的加速度為多大和座椅給人的支持力為多大。[知識點撥]1.多過程問題:當(dāng)題目給出的物理過程較復(fù)雜,由多個過程組成時,要明確整個過程由幾個子過程組成,將過程合理分段,找到相鄰過程的聯(lián)系點并逐一分析每個過程。聯(lián)系點:前一過程的末速度是后一過程的初速度,另外還有位移關(guān)系等。2.注意:由于不同過程中力發(fā)生了變化,所以加速度也會發(fā)生變化,所以對每一個過程都要分別進行受力分析,分別求加速度。[實例引導(dǎo)]例3(多選)(2020福建福州高一期末)如圖甲所示,一水平傳送帶沿順時針方向以恒定速率轉(zhuǎn)動,在傳送帶左端A處輕放一可視為質(zhì)點的小物塊,小物塊從A端向B端運動的速度隨時間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,t=6s時恰好到B點,重力加速度g取10m/s2,由以上信息可求得(

)A.傳