用牛顿运动定律应用 学案

用牛顿运动定律应用学案
一、学习目标：
1、掌握牛顿运动定律
2、会应用牛顿运动定律解决简单的动力学问题
二、知识梳理：
1、力和运动关系的两类基本问题
①已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；
②已知物体的运动情况，确定物体的受力情况。

（1）从受力确定运动情况
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，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移。

处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况求出合力，根据牛顿第二定律求出加速度，再利用运动学的有关公式求出要求的速度和位移。

（2）从运动情况确定受力
已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（如物体的运动性质、速度、加速度或位移）已知的条件下，要求得出物体所受的力。

处理这类问题的基本思路是：首先分析清楚物体的受力情况，根据运动学公式求出物体的加速度，然后在分析物体受力情况的基础上，利用牛顿第二定律列方程求力。

（3）加速度a是联系运动和力的纽带
2、解决力和运动关系问题的一般步骤：
（1）确定研究对象；
（2）分析研究对象的受力情况，必要时画受力示意图；
或分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；
（3）利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；
（4）利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。

3、应用牛顿运动定律解题的技巧
（1）巧用隔离法当问题涉及几个物体时，我们常常将这几个物体“隔离”开来，对它们分别进行受力分析，根据其运动状态，应用牛顿第二定律或平衡条件（参见下一节相关内容）列式求解。

特别是问题涉及物体间的相互作用时，隔离法不失为一种有效的解题方法。

（2）巧用整体法将相互作用的两个或两个以上的物体组成一个整体（系统）作为研究对象，去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法。

整体法能减少和避开非待求量，简化解题过程。

整体法和隔离法是相辅相成的。

（3）巧建坐标系通常我们建立坐标系是以加速度的方向作为坐标轴的正方向，有时为减少力的分解，也可巧妙地建立坐标轴，而将加速度分解，应用牛顿第二定律的分量式求解。

（4）巧用假设法对物体进行受力分析时，有些力存在与否很难确定，往往用假设推理法可以迅速解决。

使用这种方法的基本思路是：假设某力存在（或不存在），然后利用已知的物理概念和规律进行分析推理，从而肯定或否定所做的假设，得出正确的判断。

（5）巧用程序法按时间顺序对物体运动过程进行分析的解题方法称为程序法。

其基本思路是：先正确划分问题中有多少个不同的运动过程，然后对各个过程进行具体分析，从而得出正确的结论。

（6）巧建理想模型应用牛顿第二定律解题时，往往要建立一些理想模型。

例如：将物体看成质点，光滑接触面摩擦力为0，细线、细杆及一般的物体为刚性模型，轻弹簧、橡皮绳为弹性模型等等。

（7）巧析临界状态在物体运动状态的变化过程中，往往在达到某个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态称为临界状态。

利用临界状态的分析作为解题思路的起点，是一条有效的思考途径。

（8）巧求极值问题求解极值问题常可采用物理方法和数学方法。

建立物理模型，分析物理过程，这是物理解法的特征。

数学解法则是先找出物理量的函数关系式，然后直接应用数学方法求的极值。

三、典型例题：
例1 在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。

在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度为（）
A. 7 m/s
B. 10 m/s
C. 14 m/s
D.
20 m/s
例2 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目，一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2ｍ高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0ｍ高处。

已知运动员与网接触的时间为1.2ｓ，若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小（g取10m/s2）。

（巧建理想模型）
例3 一个行星探测器从所探测的行星表面竖直升空，探测器的质量为1500 kg，发动机推力恒定.发射升空后9 s末，发动机突然间发
生故障而关闭。

如图是从探测器
发射到落回地面全过程的速度
图象。

已知该行星表面没有大
气，不考虑探测器总质量的变
化，求：
(1) 探测器在行星表面上升
达到的最大高度 H；
(2) 该行星表面附近的重力加速度g；
(3) 发动机正常工作时的推力F。

（图像问
题）
例4：一个质量为m=0.2kg的小球用细绳吊在底角
为θ=︒
53的斜面顶端，如图1所示，斜面静止
时，球靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦。

当斜面以大小为a m s =102/的加速度向右做加速运动时，求绳子的拉力T 及斜面对
小球的弹力N 。

（取g m s =102/）（临界问题——极限法）
例5：质量为m 的物体放在A 地的水平面上，用竖直向上的力F 拉物体，物体的加速度a 与拉力F 的关系如图3中直线①所示，用质量为m'的另一物体在B 地做类似实验，测得a －F 关系如图中直线②所示，设两地的重力加速度分别为g 和g'，则（ ）
A. m m g g ''>=，
B. m m g g ''<=，
C. m m g g ''=>，
D. m m g g ''=<，
（图像问题——数形结合）
例6：质量相同的A 、B 两球，由弹簧连接后，挂在天花板上，如图4所示，a A 、a B 分别表示A 、B 两球的加速度，则（ ）（瞬时作用问题——以不变应万变）
A. 在c 处剪断瞬间a g a A B ==20，
B. 在c 处剪断瞬间a a g A B ==
C. 在d 处剪断瞬间a a g A B ==0，
D. 在d 处剪断瞬间a g a g A B =-=，。