【精准解析】高中物理人教版必修1教师用书:第4章6 用牛顿运动定律解决问题(一)含解析
6 用牛顿运动定律解决问题(一)
[学习目标] 1.[科学思维]明确动力学的两类基本问题.(重点) 2.[科学方法]
掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法.(难点)
一、牛顿第二定律的作用
确定了运动和力的关系,把物体的运动情况与受力情况联系起来.
二、两类基本问题
1.已知物体的受力情况,由牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过运动学
规律确定物体的运动情况.
2.已知物体的运动情况,根据运动学公式求出物体的加速度,再根据牛顿第
二定律确定物体所受的力.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)物体的加速度方向就是其运动方向.(×)
(2)同一个物体,其所受合外力越大,加速度越大. (√)
(3)同一个物体,其所受合外力越大,运动越快. (×)
(4)对于任何运动物体,它在任何一段时间内的平均速度都等于该段时间初、
末速度的平均值. (×)
2.(多选)一质量为 m的雨滴在下落过程中,加速度越来越小,最后雨滴将以
某一速度匀速下降,在雨滴下降的过程中,下列说法中正确的是( )
A.雨滴受到的阻力恒定
B.雨滴受到的阻力越来越大
C.雨滴受到的阻力越来越小
D.雨滴先做变加速运动,再做匀速运动
BD [由mg-Ff=ma,可知若加速度越来越小,则阻力越来越大,故选项 B
正确,A、C错误;加速度发生变化,就叫变加速运动,故选项 D正确.]
3.A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上,若两物体的质量
mA>mB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离
xA与xB相比为( )
A.xA=xB B.xA>xB
C.xA<xBD.不能确定
A [由Ff=μmg=ma 得a=μg,故 A、B两物体的加速度相同,又据运动学
公式
v
2
0
=2ax 知x=
v
2
0
2
a
,故两物体滑行的最大距离 xA=xB,故 A正确.]
根据受力确定运动情况
1.问题界定:已知物体受力情况确定运动情况,指的是在受力情况已知的条件
下,判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移.
2.解题思路
分
析
物
体
受
力
情
况
求
合
力
求
加
速
度
求
运
动
学
参
量
3.解题步骤
(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力图.
(2)根据力的合成与分解,求出物体所受的合外力(包括大小和方向).
(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体运动的加速度.
(4)结合物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需求的运动学参量——
任意时刻的位移和速度,以及运动轨迹等.
【例 1】 如图所示,在海滨游乐场里有一种滑沙运动.某人坐在滑板上从斜
坡的高处 A点由静止开始滑下,滑到斜坡底端 B点后,沿水平的滑道再滑行一段
距离到 C点停下来.若人和滑板的总质量 m=60.0 kg,滑板与斜坡滑道和水平滑
道间的动摩擦因数均为 μ=0.5,斜坡的倾角 θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),
斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,取重力加
速度 g=10 m/s2.求:
(1)人从斜坡上滑下的加速度为多大?
(2)若由于场地的限制,水平滑道 BC 的最大长度 L=20.0 m,则斜坡上 A、B
两点间的距离应不超过多少?
思路点拨:
从
A
→
B
人
做
匀
加
速
直
线
运
动
→
从
B
→
C
人
做
匀
减
速
直
线
运
动
→
分
阶
段
应
用
牛
顿
第
二
定
律
求
解
[解析] (1)人和滑板在斜坡上的受力如图所示,建立直角坐标系.设人和滑
板在斜坡上滑下的加速度大小为 a1,由牛顿第二定律得 mgsin θ-Ff=ma1,
FN-mgcos θ=0,其中 Ff=μFN,
联立解得人和滑板滑下的加速度大小为
a1=g(sin θ-μcos θ)=2.0 m/s2.
(2)人和滑板在水平滑道上的受力如图所示.
由牛顿第二定律得
FN′-mg=0,Ff′=ma2,
其中 Ff′=μFN′,
联立解得人和滑板在水平滑道上运动的加速度大小为 a2=μg=5.0 m/s2,
设人从斜坡上滑下的最大距离为 LAB,整个运动过程中由匀变速直线运动公式
得
v
2
B
=2a1LAB,0-
v
2
B
=-2a2L
联立解得 LAB=50.0 m.
[答案] (1)2.0 m/s2 (2)50.0 m
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