第5节 牛顿运动定律的应用（教师版）-【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.
【答案】(1)见解析图　1.3 m/s2，方向水平向右 (2)6.5 m/s　(3)16.25 m
【解析】(1)对物体受力分析如图.
由牛顿第二定律可得：
F
cos
θ
－
F
f＝
ma
F
sin
θ
＋
F
N＝
mg
F
f＝
μF
N
解得：
a
＝1.3 m/s2，方向水平向右
(2)
v
＝
at
＝1.3×5 m/s＝6.5 m/s
(3)
x
＝
at
2＝×1.3×52 m＝16.25 m
【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.
【答案】(1)4 m/s　(2)4×103 N　(3)6×103 N
【解析】(1)汽车开始做匀加速直线运动，
x
0＝
t
1
解得
v
0＝＝4 m/s
(2)关闭发动机后汽车减速过程的加速度
a
2＝＝－2 m/s2
由牛顿第二定律有－
F
f＝
ma
2 ，解得
F
f＝4×103 N
(3)设开始加速过程中汽车的加速度为
a
1
x
0＝
a
1
t
12
由牛顿第二定律有：
F
－
F
f＝
ma
1
解得
F
＝
F
f＋
ma
1＝6×103 N
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
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