第5节 牛顿运动定律的应用（学生版）-【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教2019必修第一册 ）

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第5节 牛顿运动定律的应用
课程标准 课标解读
1．能通过分析物体的受力情况，确定物
体的运动情况，能通过物体的运动情况确
定物体的受力情况。
2．能根据力与运动的关系，联系牛顿运
动定律和运动学知识，分析求解有关动力
学问题。
3．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基
本思路和方法。
1、能用牛顿运动定律解决两类主要问题：已知物体的
受力情况确定物体的运动情况、已知物体的运动情况
确定物体的受力情况。
2、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方
法，即首先对研究对象进行受力和运动情况分析，然
后用牛顿运动定律把二者联系起来。
3、初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，建立应
用科学知识解决实际问题的意识。
知识点 01 动力学两类基本问题
1.两类问题：
（1）如果已知物体的受力情况，则可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据运动学规律就可以确定物体的
运动情况.
（2）如果已知物体的运动情况，则可根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体
所受的力.
2.动力学问题的解题思路
2.解题关键
(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析；
(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁.
3.注意问题：
(1)若物体受互成角度的两个力作用，可用平行四边形定则求合力；若物体受三个或三个以上力的作用，常用正
交分解法求合力；
(2)用正交分解法求合力时，通常以加速度
a
的方向为
x
轴正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各力分解在
x
轴和
y
轴上，根据力的独立作用原理，两个方向上的合力分别产生各自的加速度，解方程组
Fx
＝
ma
，
Fy
＝0.
(3)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合力的方向，不能将速度的方向和加速度的方
向混淆.
(4)题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，再根据力的合成与分
解求分力.
【即学即练 1】如图所示，质量
m
＝2 kg 的物体静止在水平地面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们
间弹力的 0.25 倍，现对物体施加一个大小
F
＝8 N、与水平方向成
θ
＝37°角斜向上的拉力，已知 sin 37°＝
0.6，cos 37°＝0.8，
g
取 10 m/s2.求：
(1)画出物体的受力图，并求出物体的加速度；
(2)物体在拉力作用下 5 s 末的速度大小；
(3)物体在拉力作用下 5 s 内通过的位移大小.
【即学即练 2】一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s 内通过 8 m 的距离，此后关闭发动机，
汽车又运动了 2 s 停止，已知汽车的质量
m
＝2×103 kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小.
知识点 02 动力学中的临界问题
五、动力学的临界问题
1.临界问题：某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态.
2.关键词语：在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出
现，隐含了相应的临界条件.
3.临界问题的常见类型及临界条件：
(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触(或脱离)的临界条件是弹力为零.
(2)相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大静摩擦力.
(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是实际张力等于它所
能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是绳上的张力为零.
(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当
所受合力最大时，具有最大加速度；当所受合力最小时，具有最小加速度.当出现加速度为零时，物体处于临界
状态，对应的速度达到最大值或最小值.
4.解题关键：正确分析物体运动情况，对临界状态进行判断与分析，其中处于临界状态时存在的独特的物理关
系即临界条件.
【即学即练 3】如图所示，细线的一端固定在倾角为 45°的光滑楔形滑块A的顶端 P处，细线的另一端拴一质量
为m的小球(重力加速度为 g).求：
(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时，线对小球的拉力刚好等于零？
(2)当滑块至少以多大的加速度向左运动时，小球对滑块的压力等于零？
(3)当滑块以a′＝2g的加速度向左运动时，线中拉力为多大？
知识点 03 多过程问题的分析与求解
当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，
找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程.
联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系、时间关系 等.
1.多过程问题的分析方法
(1)分析每个过程的受力情况和运动情况，根据每个过程的受力特点和运动特点确定解
题方法(正交分解法或合成法)及选取合适的运动学公式.
(2)注意前后过程物理量之间的关系：时间关系、位移关系及速度关系.
2.注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，
分别求加速度.
【即学即练 4】航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量 m＝2 kg，动力系统提供的恒定升力F1＝32 N，试
飞时飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行时所受的空气阻力大小恒为 f＝4 N，飞行器上升9 s 后由
于出现故障而失去升力，出现故障 9 s 后恢复升力但升力变为 F2＝16 N，取重力加速度大小 g＝10 m/s2，假设飞
行器只在竖直方向运动.求：
(1)飞行器9 s 末的速度大小 v1；
(2)飞行器0～18 s 内离地面的最大高度H；
(3)飞行器落回地面的速度大小 v2.
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