1、物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：011第五节第五节牛顿运动定律的应用学习目标：学习目标：1进一步学习对物体的受力情况及运动情况进行分析的方法2掌握应用牛顿运动定律和运动学公式解答有关问题的基本思路和方法重点：重点：能用牛顿运动定律和相关的规律表达自己的观点能从不同的角度解决动力学问题，具有质疑和创新的意识难点：难点：分析解决实际问题的能力预习案预习案两类基本问题1.从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二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情况。2.从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分
2、析，再根据牛顿第二定律求出力。3.两类基本问题的解题思路判一判(1)根据加速度的定义式可知，物体的加速度与速度的变化量成正比，与所用时间成反比。()(2)物体受力后一定有加速度，物体的位移一定均匀增加。()(3)物体的受力情况决定了物体如何运动。()来源:学&科&网 Z&X&X&K(4)解决动力学问题时，加速度将力与运动联系在一起。()(5)在水平粗糙地面上匀速运动的物体，外力撤去后将立即静止。()物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：012探究案探究案情境导入玩滑梯是小孩非常喜欢的活动，如果滑梯的倾角为，一个小孩从静止开始下滑，小孩与滑梯间的动摩擦因数为，滑梯长度为 L，怎
3、样求小孩滑到底端的速度和需要的时间？1.基本思路物体的运动情况运动学公式加速度物体所受合力确定物体受力情况2.求解加速度的常用运动学公式vv0atavv0tv2v202axav2v202xxaT2axT2类型一类型一：一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 m2103kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，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。物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：013类型二：如图所示为四旋翼无
4、人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用。一架质量 m2 kg 的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F36 N， 运动过程中所受空气阻力大小恒为Ff4 N， g取10 m/s2。(1)无人机在地面上从静止开始， 以最大升力竖直向上起飞， 求在 t5 s 时无人机离地面的高度 h；(2)当无人机悬停在距离地面高度 H100 m 处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落地面时的速度 v 的大小；(3)在无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供最大升力。为保证安全着地，求无人机从开始下落到恢复升力的最长时间 t1。训练案训练案1质
5、量为 m 的物体，放在粗糙的水平地面上，受到一个水平方向的恒力 F的作用而运动，在运动中，物体加速度 a 的大小（）A和物体的运动速度有关B和物体跟地面间的动摩擦因数无关C和物体运动的时间无关D和恒力 F 成正比2质量为 1 kg 的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在第 t s 内的位移为 x m，则 F 的大小为（）A22txB122txC122txD12tx3一个物体从离地面一定的高度由静止释放，如果下落过程中受到的空气阻力是物体重力的 0.2 倍，则物体下落的加速度大小是_m/s2。如果从地面上以一定的初速度竖直向上抛出一物体，受到的空气阻力仍是重力的 0.2 倍，则
6、物体上升时的加速度大小是_m/s2。 （g 取 10 m/s2）4质量为 0.2 kg 的物体沿某一水平面做匀速运动，速度是 1 m/s，已知物体与水平面间的动摩擦因数是0.2， 当物体受到跟速度方向相同的作用力增大到4 N时，作用 3 s 末的速度大小是_m/s。 （g 取 10 m/s2）5一个静止在水平面上的物体，质量为 2 kg，受水平拉力 F=6 N 的作用从静止开始运动，已知物体与平面间的动摩擦因数2 . 0，求物体 2 s 末的速度及2 s 内的位移。 （g 取 10 m/s2）物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：0146一位滑雪者如果以sm/200的初速度沿
7、直线冲上一倾角为 30的山坡， 从冲坡开始计时， 至 3.8 s 末， 雪橇速度变为零。 如果雪橇与人的质量为 m=80kg。求滑雪人受到的阻力是多少。 （g 取 10 m/s2）牛顿运动定律的三类典型问题牛顿运动定律的三类典型问题对瞬时性问题的分析对瞬时性问题的分析1.两类模型：两类模型：(1)刚性绳刚性绳(或接触面或接触面)不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱或脱离离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间。后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间。(2)弹簧弹簧(或橡皮绳或橡皮绳)两端同时连接两端同时连接(或附着或附着)有物体的弹簧有物体的弹簧
8、(或橡皮绳或橡皮绳)，特，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变。往可以看成保持不变。2受力条件变化时瞬时加速度的求解思路：受力条件变化时瞬时加速度的求解思路：(1)分析原状态分析原状态(给定状态给定状态)下物体的受力情况，求出各力大小下物体的受力情况，求出各力大小(若物体处于平若物体处于平衡状态，则利用平衡条件；若处于变速状态则利用牛顿运动定律衡状态，则利用平衡条件；若处于变速状态则利用牛顿运动定律)。(2)分析当状态变化时分析当状态变化时(烧断细绳烧断细绳、剪短弹簧剪短弹簧
9、、抽出木板抽出木板、撤去某个力等撤去某个力等)，哪哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失些力变化，哪些力不变，哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力、发生在被撤被剪断的绳、弹簧中的弹力、发生在被撤去物体接触面上的弹力都立即消失去物体接触面上的弹力都立即消失)。(3)求物体在状态变化后所受的合外力求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律求出瞬时加速度利用牛顿第二定律求出瞬时加速度。【例【例 1】如图所示如图所示，质量分别为质量分别为 m 和和 2m 的的 A 和和 B 两球用轻弹簧连接两球用轻弹簧连接，A球用细线悬挂起来球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态两球均处于静止状态，如果将悬挂如果将悬
10、挂 A 球的细线剪断球的细线剪断，此时此时 A和和 B 两球的瞬时加速度两球的瞬时加速度 aA、aB的大小分别是的大小分别是 ()物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：015AaA0，aB0BaAg，aBgCaA3g，aBgDaA3g，aB0在上例情境中，若将弹簧和细线的位置颠倒，如图所示。两球均处于静止在上例情境中，若将弹簧和细线的位置颠倒，如图所示。两球均处于静止状态状态。如果将悬挂如果将悬挂 B 球的细线剪断球的细线剪断，此时此时 A 和和 B 两球的瞬时加速度两球的瞬时加速度 aA、aB的大的大小分别是小分别是()AaA0，aB0BaA0，aBgCaA2g，aBgDa
11、A3g，aB0解答瞬时性问题的注意事项解答瞬时性问题的注意事项解答瞬时性问题时要注意对能突变的力和不能突变的力的判断。弹簧上的解答瞬时性问题时要注意对能突变的力和不能突变的力的判断。弹簧上的力不能突变，而轻绳、轻杆和接触面上的力是可以突变的。力不能突变，而轻绳、轻杆和接触面上的力是可以突变的。 跟进训练跟进训练 1如图所示，质量为如图所示，质量为 m 的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为 30的光滑的光滑木板木板 AB 托住托住，小球恰好处于静止状态小球恰好处于静止状态。在木板在木板 AB 突然向下撤离的瞬间突然向下撤离的瞬间，小球小球的加速度大小为的加速度大小
12、为()A0B2 33gCgD33g动力学的图像问题动力学的图像问题1.常见的图像形式常见的图像形式在动力学与运动学问题中，常见、常用的图像是位移图像在动力学与运动学问题中，常见、常用的图像是位移图像(x t 图像图像)、速度、速度物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：016图像图像(vt 图像图像)和力的图像和力的图像(Ft 图像图像)等，这些图像反映的是物体的运动规律、受等，这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹。力规律，而绝非代表物体的运动轨迹。2图像问题的分析方法图像问题的分析方法遇到带有物理图像的问题时，要认真分析图像，先从它的物理意义、点
13、、遇到带有物理图像的问题时，要认真分析图像，先从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图像给出的信息，再利用共线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图像给出的信息，再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题。点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题。【例【例 2】 如图甲所示如图甲所示， 质量为质量为 m2 kg 的物体在水平面上向右做直线运动的物体在水平面上向右做直线运动。过过 a 点时给物体作用一个水平向左的恒力点时给物体作用一个水平向左的恒力 F 并开始计时，选水平向右为速度的并开始计时，选水平向右为速度的正方向正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时速度通过
14、速度传感器测出物体的瞬时速度，所得所得 vt 图像如图乙所示图像如图乙所示，取重取重力加速度力加速度 g10 m/s2。求：。求：甲甲乙乙(1)力力 F 的大小和物体与水平面间的动摩擦因数的大小和物体与水平面间的动摩擦因数；(2)10 s 末物体离末物体离 a 点的距离。点的距离。求解图像问题的一般程序求解图像问题的一般程序分析图像信息，明确物理量间的变化关系分析图像信息，明确物理量间的变化关系 分析物理过程，寻找与图像信息的结合点分析物理过程，寻找与图像信息的结合点 分析所求量间的函数关系，建立函数方程分析所求量间的函数关系，建立函数方程 根据相应的物理规律对结果作出分析判断根据相应的物理规
15、律对结果作出分析判断 跟进训练跟进训练 物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：0172放在水平地面上的一物块放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力受到方向不变的水平推力 F 的作用的作用，F 的大的大小与时间小与时间 t 的关系如图甲所示的关系如图甲所示，物块速度物块速度 v 与时间与时间 t 的关系如图乙所示的关系如图乙所示。g 取取 10m/s2。由这两个图像可以求得物块的质量由这两个图像可以求得物块的质量 m 和物块与地面之间的动摩擦因数和物块与地面之间的动摩擦因数分分别为别为()甲甲乙乙A0.5 kg,0.4B1.5 kg，215C0.5 kg,0.2D1 k
16、g,0.2动力学的连接体问题动力学的连接体问题1.连接体连接体： 两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体。例如，几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、弹簧、连接体。例如，几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、弹簧、细杆等连在一起。细杆等连在一起。2处理连接体问题的方法处理连接体问题的方法(1)整体法：把整个系统作为一个研究对象来分析的方法。不必考虑系统内整体法：把整个系统作为一个研究对象来分析的方法。不必考虑系统内力的影响，只考虑系统受到的外力。力的影响，只考虑系统受到的外力。(2)隔离法隔离法
17、：把系统中的各个部分把系统中的各个部分(或某一部分或某一部分)隔离隔离，作为一个单独的研究对作为一个单独的研究对象来分析的方法。此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时象来分析的方法。此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时要特别注意。要特别注意。(3)整体法与隔离法的选用：求解各部分加速度都相同的连接体问题时，要整体法与隔离法的选用：求解各部分加速度都相同的连接体问题时，要优先考虑整体法；如果还需要求物体之间的作用力，再用隔离法。求解连接体优先考虑整体法；如果还需要求物体之间的作用力，再用隔离法。求解连接体问题时，随着研究对象的转移，往往两种方法交叉运用。问题时，随着
18、研究对象的转移，往往两种方法交叉运用。3连接体中的两类临界问题连接体中的两类临界问题(1)两物体分离的临界条件两物体分离的临界条件：两物体由相接触到将分离的临界条件是弹力两物体由相接触到将分离的临界条件是弹力 FN0 且二者的加速度、速度均相同。且二者的加速度、速度均相同。(2)相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值或存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值或物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：01
19、8为零。为零。4运用隔离法解题的基本步骤运用隔离法解题的基本步骤(1)明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象。选择原则：一要包含待求明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象。选择原则：一要包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少。量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少。(2)将研究对象从系统中隔离出来，或将研究的某状态、某过程从运动的全将研究对象从系统中隔离出来，或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来。过程中隔离出来。(3)对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图。某阶段
20、的运动过程示意图。(4)寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解。寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解。【例【例 3】一弹簧一端固定在倾角为一弹簧一端固定在倾角为 37的光滑斜面的底端，另一端拴住质的光滑斜面的底端，另一端拴住质量为量为 m14 kg 的物块的物块 P，Q 为一重物为一重物，已知已知 Q 的质量为的质量为 m28 kg，弹簧的质量弹簧的质量不计不计，劲度系数劲度系数 k600 N/m，系统处于静止系统处于静止，如图所示如图所示，现给现给 Q 施加一个方向施加一个方向沿斜面向上的力沿斜面向上的力 F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已
21、知在前，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前 0.2 s时间内时间内，F 为变力为变力，0.2 s 以后以后，F 为恒力为恒力，求求：力力 F 的最大值与最小值的最大值与最小值。(sin 370.6，g 取取 10 m/s2)整体法与隔离法的选取技巧整体法与隔离法的选取技巧当物体各部分加速度相同且不涉及求内力的情况，用整体法比较简单；若当物体各部分加速度相同且不涉及求内力的情况，用整体法比较简单；若涉及物体间相互作用力时必须用隔离法。整体法与隔离法在较为复杂的问题中涉及物体间相互作用力时必须用隔离法。整体法与隔离法在较为复杂的问题中常常需要有机地结合起来运用，这将会更快捷有效。常常需
22、要有机地结合起来运用，这将会更快捷有效。 跟进训练跟进训练 3(多选多选)如图所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块如图所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块 A、B、C，质量均为，质量均为 m，B、C 之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力 F 作用在作用在 C 上上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说统仍加速运动，且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是
23、法正确的是()物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：019A无论粘在哪个木块上面，系统的加速度都将减小无论粘在哪个木块上面，系统的加速度都将减小B若粘在若粘在 A 木块上面，绳的拉力减小，木块上面，绳的拉力减小，A、B 间摩擦力不变间摩擦力不变C若粘在若粘在 B 木块上面，绳的拉力增大，木块上面，绳的拉力增大，A、B 间摩擦力增大间摩擦力增大D若粘在若粘在 C 木块上面，绳的拉力和木块上面，绳的拉力和 A、B 间摩擦力都减小间摩擦力都减小1如图所示如图所示，质量为质量为 2 kg 的物块的物块 A 与水平地面的动摩擦因数为与水平地面的动摩擦因数为0.1，质质量为量为 1 kg
24、 的物块的物块 B 与地面的摩擦忽略不计，在已知水平力与地面的摩擦忽略不计，在已知水平力 F11 N 的作用下的作用下，A、B 一起做加速运动，一起做加速运动，g 取取 10 m/s2则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是()AA、B 的加速度均为的加速度均为 3.67 m/s2BA、B 的加速度均为的加速度均为 3.3 m/s2CA 对对 B 的作用力为的作用力为 3.3 NDA 对对 B 的作用力为的作用力为 3.0 N2(多选多选)如图所示，质量为如图所示，质量为 M、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上地面上， 光滑槽内有一质量为光滑槽内有
25、一质量为 m 的小铁球的小铁球， 现用一水平向右的推力现用一水平向右的推力 F 推动凹槽推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成角角。则则下列说法正确的是下列说法正确的是()A小铁球所受合力为零小铁球所受合力为零B小铁球受到的合外力方向水平向左小铁球受到的合外力方向水平向左CF(Mm)gtan D系统的加速度为系统的加速度为 agtan 3如图所示如图所示，两根完全相同的弹簧下挂一质量为两根完全相同的弹簧下挂一质量为 m 的小球的小球，小球与地面间小球与地面间有细线相连，处于静止状态，细线竖直向下的拉力
26、大小为有细线相连，处于静止状态，细线竖直向下的拉力大小为 2mg.若剪断细线，则若剪断细线，则在剪断细线的瞬间，小球的加速度在剪断细线的瞬间，小球的加速度()物理导学案创编人：审核人：使用时间： 第周 第课时编号：0110Aag，方向向上，方向向上Bag，方向向下，方向向下Ca2g，方向向上，方向向上Da3g，方向向上，方向向上4在空气阻力大小恒定的条件下在空气阻力大小恒定的条件下，小球从空中下落小球从空中下落，与水平地面相碰与水平地面相碰(碰撞碰撞时间极短时间极短)后弹到空中某一高度。以向下为正方向，其速度随时间变化的关系如后弹到空中某一高度。以向下为正方向，其速度随时间变化的关系如图所示，
27、图所示，g 取取 10 m/s2，则以下结论正确的是，则以下结论正确的是()A小球弹起的最大高度为小球弹起的最大高度为 1.0 mB小球弹起的最大高度为小球弹起的最大高度为 0.45 mC小球弹起到最大高度的时刻小球弹起到最大高度的时刻 t20.80 sD空气阻力与重力的比值为空气阻力与重力的比值为 155情境情境：1966 年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验。实验时，用的实验。实验时，用“双子星号双子星号”宇宙飞船宇宙飞船 m1，去接触正在轨道上运行的火箭，去接触正在轨道上运行的火箭组组 m2， 接触以后接触以后， 开动飞船尾部的推进器开动飞船尾部的推进器， 使飞船和火箭组共同加速使飞船和火箭组共同加速(如图所示如图所示)。推进器的平均作用力推进器的平均作用力 F 等于等于 895 N，推进器开动，推进器开动 7 s，测出飞船和火箭组的速度，测出飞船和火箭组的速度改变是改变是 0.91 m/s，已知，已知“双子星号双子星号”宇宙飞船的质量宇宙飞船的质量 m13 400 kg。问题：问题：(1)火箭组的质量火箭组的质量 m2是多大？是多大？(2)m1对对 m2的作用力多大？的作用力多大？
