2024_2025学年新教材高中物理第4章运动和力的关系5牛顿运动定律的应用学案新人教版必修第一册.doc
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牛顿运动定律的应用
[核心素养·明目标]
核心素养
学习目标
物理观念
(1)知道什么是已知物体的受力状况确定物体的运动状况。
(2)知道什么是已知物体的运动状况确定物体的受力状况。
科学探究
会对探讨对象进行受力分析和运动状况分析。
科学思维
(1)理解加速度是联系力和运动的桥梁。
(2)驾驭应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题的基本思路和方法。
科学看法与责任
初步体会牛顿运动定律对社会发展的影响，建立应用科学学问解决实际问题的意识。
学问点一从受力确定运动状况
1．牛顿其次定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动状况和受力状况联系起来。
2．假如已知物体的受力状况，可以由牛顿其次定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动状况。
牛顿其次定律F＝ma，体现了力是产生加速度的缘由，方程式的等号左右应当是能体现出前后因果关系的形式，不要写成F－ma＝0的形式。
1：思索辨析(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。 (×)
学问点二从运动状况确定受力
假如已知物体的运动状况，依据运动学规律求出物体的加速度，再依据牛顿其次定律求出力。
2：思索辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在水平粗糙地面上匀速运动的物体，外力撤去后将马上停止。 (×)
(2)由运动学公式求加速度，要特殊留意加速度的方向，并由此可以确定合外力的方向。 (√)
仅知道物体的受力状况，就能确定物体的运动状况吗？
提示：不能。还必需知道物体的初始条件。
考点1依据受力确定运动状况
如图所示，汽车在高速马路上行驶，有两种运动状况：
(1)汽车做匀加速运动。
(2)汽车关闭油门滑行。
试结合上述状况探讨：由物体的受力状况确定其运动的思路是怎样的？
提示：通过分析物体的受力状况，依据牛顿其次定律求得加速度，然后由运动学公式求出物体运动的位移、速度刚好间等。
1．问题界定：已知物体受力状况确定运动状况，指的是在受力状况已知的条件下，推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
3．解题步骤
(1)确定探讨对象，对探讨对象进行受力分析，并画出物体的受力图。
(2)依据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。
(3)依据牛顿其次定律列方程，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——随意时刻的位移和速度，以及运动轨迹等。
【典例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点由静止起先滑下，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＝60.0kg，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°(sin37°＝0.6，cos37°＝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视不计，取重力加速度g＝10m/s2。
(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＝20.0m，则斜坡上A、B两点间的距离应不超过多少？
思路点拨：
[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，由牛顿其次定律得
mgsinθ－Ff＝ma1
FN－mgcosθ＝0，其中Ff＝μFN
联立解得人和滑板滑下的加速度大小为
a1＝g(sinθ－μcosθ)＝2.0m/s2。
(2)人和滑板在水平滑道上的受力如图所示。
由牛顿其次定律得
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＝5.0m/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
veq\o\al(B,2)＝2a1LAB,0－veq\o\al(B,2)＝－2a2L
联立解得LAB＝50.0m。
[答案](1)2.0m/s2(2)50.0m
[母题变式]
上例中，若人坐在滑板上从底端B处向斜坡上冲去，假如vB′＝20m/s，则冲上斜坡的最大距离是多少？
[提示]设上坡时加速度大小为a3，由牛顿其次定律得
mgsinθ＋Ff＝ma3，解得a3＝g(sinθ＋μcosθ)＝10m/s2，
由vB′2＝2a3x解得x＝20m
应用牛顿其次定律解题时求合力的方法
(1)合成法
物体只受两个力的作用产生加速度时，合力的方向就是加速度的方向，解题时要求精确作出力的平行四边形，然后运用几何学问求合力F合。反