高一物理用牛顿运动定律解决问题1

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高一物理必修一4.6《用牛顿运动定律解决问题(一)》

物体受力情况牛顿第二定律加速度 a 运动学公式物体运动情况
例2.一个滑雪的人，质量m = 75
Kg，以v0 = 2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ= o，在 t = 5s的时间内滑下的 30 路程x = 60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。
二、从运动情况确定受力
导出公式：vt 2－ vo 2 =2ax
例1.一个静止在水平地面上的物体,质量是 2Kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是 4.2N。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。 N
f
O
F
G
一、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、位移等。处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。
第四章牛顿运动定律
4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)
高一物理明龙
一、牛顿第二定律
复习：
1、内容：物体的加速度跟所受合力成正比,跟物体质量成反比; 加速度方向跟合力方向相同。 2、公式:
F=ma
注意：（1）同时性（2）同向性
二、运动学公式
速度公式：v = vo+a t 位移公式：x= vot +at2 /2
静止开始经过16m时, 速度为16 m/s, 求
物体受到的阻力是多少?
【答案】80N
F
【练习2】用弹簧秤拉着一个物体在水平面
上做匀速运动, 弹簧秤的示数是0.40N. 然后
用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变

4-6用牛顿运动定律解决问题(一)

第四章
6．用牛顿运动定律解决问题(一)
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考点题型设计
第四章
6．用牛顿运动定律解决问题(一)
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题型 1
已知物体的受力情况分析物体的运动情况
法国人劳伦特· 菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界
进行了超高空特技跳水表演(如图所示)，他从 30m 高的塔上跳下准确地落入水池中。已知水对他的阻力(包括浮力)是他的重力的 3.5 倍，他在空中时空气对他的阻力是他的重力的 0.2 倍。为了保证他的安全，水池的深度至少是多少米？(g＝10m/s2)
第四章
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三、从受力确定运动情况 1．分析思路 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图。 (2)根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)。 (3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。
考点题型设计方法警示探究
知识自主梳理
易错案例剖析
重点难点突破
课后强化作业
第四章
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学习目标定位
第四章
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※ 掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本 ※ 思路和方法 ※ 知道运动力学的两类基本问题及其特点 ※ 能够运用牛顿定律和运动学公式解决简 ※ 单的力学问题
第四章
6．用牛顿运动定律解决问题(一)
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(河北冀州中学 11～12 学年上学期期中)L 型木板 P(上表面光滑)放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木板上表面的滑块 Q 相连，如图所示。若 P、Q 一起沿斜面匀速下滑，不计空气阻力。则木板 P 的受力个数为 ( )

高一物理牛顿第一定律的应用

高一物理牛顿第一定律的应用牛顿第一定律，也被称为惯性定律，是描述物体运动状态的基本原理之一。

在高一物理学习中，我们学习了牛顿第一定律的概念和公式，并学习如何应用它来解释和预测物体的运动。

本文将以一些具体的实例来说明牛顿第一定律的应用。

1. 行驶中的汽车想象一辆正在匀速行驶的汽车，当司机突然紧急刹车，乘客会有向前的惯性，被迫向前移动。

如果没有系安全带，乘客可能会因为惯性而向前飞出。

这个现象可以用牛顿第一定律来解释。

根据牛顿第一定律，如果受力为零，物体将保持静止或匀速直线运动。

在这个例子中，当汽车突然刹车，乘客的身体会继续向前运动，因为惯性使他们保持原来的状态，直到受到摩擦力的阻止。

这也是为什么我们要系好安全带的原因。

2. 球的滚动在运动中的一个球，例如足球或篮球，在没有外力作用下会逐渐减速停下。

这是因为摩擦力和空气阻力作用于球上。

根据牛顿第一定律，如果受力为零，物体将保持静止或匀速直线运动。

在这个例子中，球受到的阻力逐渐增加，并与球的向前运动方向相反。

当阻力与球的惯性力平衡时，球将停下来。

这也是为什么我们在运动中看到的球会逐渐停下的原因。

3. 匀速直线运动的火箭在火箭发射过程中，当火箭的发动机燃料燃烧产生推力时，火箭将获得向上的加速度。

当火箭获得足够的速度后，发动机会停止运作。

根据牛顿第一定律，如果受力为零，物体将保持静止或匀速直线运动。

在这个例子中，火箭获得的速度和加速度将使它保持匀速直线运动，即使发动机停止运作。

这也是为什么在太空中的火箭可以保持匀速直线运动的原因。

4. 滑雪运动员想象一个滑雪运动员在山坡上滑行。

当运动员顺利地滑下坡时，他会保持相对的静止状态，只有少量的动作。

这是因为摩擦力和重力相互平衡，根据牛顿第一定律，如果受力为零，物体将保持静止或匀速直线运动。

在这个例子中，滑雪板与雪地之间的摩擦力与运动员相互作用，使他能够保持相对的静止状态，只需要少量的动作来操控滑雪板的方向。

总结：牛顿第一定律对于解释和预测物体的运动是非常有用的。

4.6用牛顿运动定律解决问题(一)

☆随堂练习
1．放在光滑水平面上的物体，在水平拉力F的作用下以加速度a运动，现将拉力F改为2F（仍然水平方向），物体运动的加速度大小变为a′．则()
A．a′=aB．a＜a′＜2aC．a′=2aD．a′＞2a
2．如图所示，质量2kg的物体以速度v在粗糙的水平面上向左运动，物体与桌面间的动摩擦因数为0.2，现给物体施加水平向右的拉力F，其大小为10 N，求物体受到的摩擦力和加速度大小。(取g=10 m/s2)
例2：倾角为37°的光滑斜面（足够长）上，质量为2kg的小物体从斜面顶端A点由静止开始下滑，求物体在2s末的速度和2s内的位移。(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)
拓展：一倾角为37°的粗糙斜面（足够长）上，质量为1kg的小物体从斜面顶端A点由静止开始下滑，物体与地面间的动摩擦因数是0.25，求物体在4 s末的速度和4 s内的位移。(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)
教学内容
☆导学一：从受力情况确定运动情况
例1：静止在粗糙水平地面上的物体，质量是2 kg，在10N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动,物体与地面间的动摩擦因数是0.2。求物体在2s末的速度和2s内的位移。（已知g=10m/s2）
拓展：静止在粗糙水平地面上的物体，质量是2 kg，在10 N的斜向上与水平方向成37°角拉力作用下，沿水平地面向右运动，物体与地面间的动摩擦因数是0.2。求物体在4s末的速度和4s内的位移。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）
例2：倾角为37°的粗糙斜面（足够长）上，质量为2kg的小物体从斜面顶端A点由静止开始下滑，物体在2s内的位移是4m。求物体与斜面间的动摩擦因数(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2)

高一物理牛顿运动定律解题技巧

牛顿运动定律的解题技巧常用的方法：一、整体法★★：整体法是把两个或两个以上物体组成的系统作为一个整体来研究的分析方法;当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力和运动时，一般可采用整体法.二、隔离法★★：隔离法是将所确定的研究对象从周围物体(连接体)系统中隔离出来进行分析的方法，其目的是便于进一步对该物体进行受力分析，得出与之关联的力.为了研究系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时，通常可采用隔离法.一般情况下，整体法和隔离法是结合在一起使用的.注：整体与隔离具有共同的加速度，根据牛二定律，分别建立关系式，再联合求解。

三、等效法：在一些物理问题中，一个过程的发展，一个状态的确定，往往是由多个因素决定的，若某量的作用与另一些量的作用相同，则它们可以互相替换，经过替换使原来不明显的规律变得明显简单。

这种用一些量代替另一些量的方法叫等效法，如分力与合力可以互相代替。

运用等效法的前提是等效。

四、极限法极限法是把某个物理量推向极端，即极大或极小，极左或极右，并依此做出科学的推理分析，从而给出判断或一般结论。

极限法在进行某些物理过程的分析时，具有独特作用，恰当运用极限法能提高解题效率，使问题化难为易，化繁为简思路灵活，判断准确。

五、作图法作图法是根据题意把抽象的复杂的物理过程有针对性的表示成物理图示或示意图，将物理问题化成一个几何问题，通过几何知识求解。

作图法的优点是直观形象，便于定性分析，也可定量计算。

六、图象法图象法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性地表示成物理图象，将物理量间关系变为几何关系求解。

对某些问题有独特的优势。

动力学的常见问题：TB TA B A 2解之得g m M m M a A 42sin +-=α，g m M m M a B 42sin 2+-=α 讨论：（1）当m M 2sin >α时，0>A a ，其方向与假设的正方向相同；（2）当m M 2sin =α时，0==B A a a ，两物体处于平衡状态；（3）当m M 2sin <α时，0<A a ，0<B a ，其方向与假设的正方向相反，即A 物体的加速度方向沿斜面向上，B 物体的加速度方向竖直向下。

用牛顿运动定律解决问题(一)

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第四章第6节
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（对应学生用书）夯实基础
自填要点形成认识
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牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
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牛顿运动定律
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第6节用牛顿运动定律解决问题(一)
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v＝at＝
2ghsinθ－μcosθ sinθ
[答案]
2h gsinθsinθ－μcosθ
2ghsinθ－μcosθ sinθ
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(四)类题训练巩固提升若物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，求物体由静止从顶端滑到底端所用的时间及滑到底端时速度的大小．

高中物理必修一第四章第五节牛顿运动定律的应用

针对训练1
一质量为m＝2 kg的滑块在倾角为θ＝30°的足够长的固定斜面上在无外力F的情况下以加速度a＝ 2.5 m/s2匀加速下滑.若用一水平向右的恒力F作用于滑块，如图所示，使滑块由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，在0～2 s时间内沿斜面运动的位移s＝4 m.求：(g取10 m/s2) (1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
答案 0.5 30 N
设力F作用时物体的加速度为a1，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知： F－mgsin 37°－μmgcos 37° ＝ma1，撤去力F后，物体的加速度大小为a2，由牛顿第二定律有 mgsin 37°＋μmgcos 37°＝ma2，根据v－t图像的斜率表示加速度可知a1＝20 m/s2，a2＝10 m/s2，联立解得μ＝0.5，F＝30 N.
(1)滑雪者受到雪面的支持力大小；答案 400 N
滑雪者在雪坡上受力如图所示，建立如图所示的直角坐标系， FN＝mgcos 37°＝400 N.
(2)滑雪者受到的阻力大小. 答案 100 N
由v－t图像可得滑雪者的加速度大小， a＝v2－t v1＝4 m/s2，
根据牛顿第二定律，mgsin 37°－f＝ma，得f＝mgsin 37°－ma＝100 N.
(2)人在离C点多远处停下.
答案 12.8 m
人在水平面上滑行时，水平方向只受到水平面的摩擦力作用.设人在水平面上运动的加速度大小为a′，由牛顿第二定律得μmg＝ma′ 设人到达C时的速度为v，则由匀变速直线运动规律得人在斜坡下滑的过程：v2＝2aL 人在水平面上滑行时：0－v2＝－2a′s 联立解得s＝12.8 m.
(2)t＝3 s时物体的速度大小；
答案 0 t＝3 s时的速度v3＝v1－a2t＝20 m/s－10×2 m/s＝0，即t＝3 s时物体的速度为0.

【新步步高】2016-2016学年高一物理人教版必修一学案与检测：4.6 用牛顿运动定律解决问题(一) Word版含解

学案6 用牛顿运动定律解决问题(一)[目标定位] 1.明确动力学的两类基本问题.2.掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法．一、从受力确定运动情况受力情况→F 合――→F 合＝ma求a ， ⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝v 0t ＋12at2v ＝v 0＋at v 2－v 20＝2ax →求得x 、v 0、v 、t .例1 如图1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/s 2.求：图1(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．解析 (1)对物体受力分析如图：由图可得：⎩⎪⎨⎪⎧F cos θ－μF N ＝ma F sin θ＋F N ＝mg解得：a ＝1.3 m/s 2，方向水平向右(2)v ＝at ＝1.3×5 m /s ＝6.5 m/s(3)x ＝12at 2＝12×1.3×52 m ＝16.25 m 答案 (1)见解析图 1.3 m/s 2，方向水平向右(2)6.5 m/s (3)16.25 m二、从运动情况确定受力运动情况――――――――→匀变速直线运动公式求a ――→F 合＝ma受力情况．例2 民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口，发生意外情况的飞机着陆后，打开紧急出口的舱门，会自动生成一个由气囊组成的斜面，机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上．若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m ，构成斜面的气囊长度为5.0 m ．要求紧急疏散时，乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(g 取10 m/s 2)，则：(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大？(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少？解析 (1)由题意可知，h ＝4.0 m ，L ＝5.0 m ，t ＝2.0 s.设斜面倾角为θ，则sin θ＝h L . 乘客沿气囊下滑过程中，由L ＝12at 2得a ＝2L t2，代入数据得a ＝2.5 m/s 2. (2)在乘客下滑过程中，对乘客受力分析如图所示，沿x 轴方向有mg sin θ－F f ＝ma ，沿y 轴方向有F N －mg cos θ＝0，又F f ＝μF N ，联立方程解得μ＝g sin θ－a g cos θ≈0.92. 答案 (1)2.5 m/s 2 (2)0.92针对训练1 质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v －t图象如图2所示．弹性球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的34.设球受到的空气阻力大小恒为F f ，取g ＝10 m/s 2，求：图2(1)弹性球受到的空气阻力F f 的大小；(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h .答案 (1)0.2 N (2)0.375 m解析 (1)由v －t 图象可知，弹性球下落过程的加速度为a 1＝Δv Δt ＝4－00.5m /s 2＝8 m/s 2 根据牛顿第二定律，得mg －F f ＝ma 1所以弹性球受到的空气阻力F f ＝mg －ma 1＝(0.1×10－0.1×8) N ＝0.2 N(2)弹性球第一次反弹后的速度v 1＝34×4 m /s ＝3 m/s 根据牛顿第二定律mg ＋F f ＝ma 2，得弹性球上升过程的加速度为a 2＝mg ＋F f m ＝0.1×10＋0.20.1m /s 2＝12 m/s 2 根据v 2－v 21＝－2a 2h ，得弹性球第一次反弹的高度h ＝v 212a 2＝322×12m ＝0.375 m. 三、多过程问题分析1．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，另外还有位移关系等．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．例3 质量为m ＝2 kg 的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数μ＝0.5，现在对物体施加如图3所示的力F ，F ＝10 N ，θ＝37°(sin 37°＝0.6)，经t 1＝10 s 后撤去力F ，再经一段时间，物体又静止，g 取10 m/s 2，则：图3(1)说明物体在整个运动过程中经历的运动状态．(2)物体运动过程中最大速度是多少？(3)物体运动的总位移是多少？解析 (1)当力F 作用时，物体做匀加速直线运动，撤去F 时物体的速度达到最大值，撤去F 后物体做匀减速直线运动．(2)撤去F 前对物体受力分析如图，有：F sin θ＋F N1＝mgF cos θ－F f ＝ma 1F f ＝μF N1x 1＝12a 1t 21 v ＝a 1t 1，联立各式并代入数据解得x 1＝25 m ，v ＝5 m/s(3)撤去F 后对物体受力分析如图，有：F f ′＝μF N2＝ma 2，F N2＝mg2a 2x 2＝v 2，代入数据得x 2＝2.5 m物体运动的总位移：x ＝x 1＋x 2得x ＝27.5 m答案 (1)见解析 (2)5 m/s (3)27.5 m针对训练2 冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛．她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼．如图4所示，ACD 是一滑雪场示意图，其中AC 是长L ＝8 m 、倾角θ＝37°的斜坡，CD 段是与斜坡平滑连接的水平面．人从A 点由静止下滑，经过C 点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下．人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：图4(1)人从斜坡顶端A 滑至底端C 所用的时间；(2)人在离C 点多远处停下？答案 (1)2 s (2)12.8 m解析 (1)人在斜坡上下滑时，受力分析如图所示．设人沿斜坡下滑的加速度为a ，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得mg sin θ－F f ＝maF f ＝μF N垂直于斜坡方向有F N －mg cos θ＝0由匀变速运动规律得L＝122at联立以上各式得a＝g sin θ－μg cos θ＝4 m/s2t＝2 s(2)人在水平面上滑行时，水平方向只受到地面的摩擦力作用．设在水平面上人减速运动的加速度为a′，由牛顿第二定律得μmg＝ma′设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得人在斜面上下滑的过程：v2＝2aL人在水平面上滑行时：0－v2＝－2a′x联立以上各式解得x＝12.8 m很多动力学问题，特别是多过程问题，是先分析合外力列牛顿第二定律方程，还是先分析运动情况列运动学方程，并没有严格的顺序要求，有时可以交叉进行．但不管是哪种情况，其解题的基本思路都可以概括为六个字：“对象、受力、运动”，即：(1)明确研究对象；(2)对物体进行受力分析，并进行力的运算，列牛顿第二定律方程；(3)分析物体的运动情况和运动过程，列运动学方程；(4)联立求解或定性讨论．1.(从受力确定运动情况)一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角θ＝30°，如图5所示，滑雪板与雪地间的动摩擦因数是0.04，求5 s内滑下来的路程和5 s末速度的大小(运动员一直在山坡上运动)．图5答案58.2 m23.3 m/s解析以滑雪运动员为研究对象，受力情况如图所示．研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向，处于平衡状态；沿山坡方向，做匀加速直线运动．将重力mg 沿垂直于山坡方向和平行于山坡方向分解，据牛顿第二定律列方程：F N －mg cos θ＝0①mg sin θ－F f ＝ma ②又因为F f ＝μF N ③由①②③可得：a ＝g (sin θ－μcos θ)故x ＝12at 2＝12g (sin θ－μcos θ)t 2 ＝12×10×(12－0.04×32)×52 m ≈58.2 m v ＝at ＝10×(12－0.04×32)×5 m /s ≈23.3 m/s 2．(从运动情况确定受力)一物体沿斜面向上以12 m /s 的初速度开始滑动，它沿斜面向上以及沿斜面向下滑动的v －t 图象如图6所示，求斜面的倾角θ以及物体与斜面间的动摩擦因数μ.(g 取10 m/s 2)图6答案 30° 315解析由题图可知上滑过程的加速度大小为：a 上＝122m /s 2＝6 m/s 2，下滑过程的加速度大小为：a 下＝125－2m /s 2＝4 m/s 2 上滑过程和下滑过程对物体受力分析如图上滑过程a 上＝mg sin θ＋μmg cos θm＝g sin θ＋μg cos θ 下滑过程a 下＝g sin θ－μg cos θ，联立解得θ＝30°，μ＝315 3．(多过程问题)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＝v 0＋02t 1解得v 0＝2x 0t 1＝4 m/s (2)关闭发动机后汽车减速过程的加速度a 2＝0－v 0t 2＝－2 m/s 2 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 1x 0＝12a 1t 21 由牛顿第二定律有：F －F f ＝ma 1解得F ＝F f ＋ma 1＝6×103 N题组一从受力确定运动情况1．A 、B 两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面，若两物体的质量为m A >m B ，两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，则两物体能滑行的最大距离x A 与x B 相比为( )A ．x A ＝x BB ．x A >x BC ．x A <x BD ．不能确定答案 A解析通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道，物体滑行时受到的滑动摩擦力μmg 为合外力，由牛顿第二定律知：μmg ＝ma 得：a ＝μg ，可见：a A ＝a B .物体减速到零时滑行的距离最大，由运动学公式可得：v 2A ＝2a A x A ，v 2B ＝2a B x B ，又因为v A ＝v B ，a A ＝a B .所以x A ＝x B ，A 正确．2．假设洒水车的牵引力不变且所受阻力与车重成正比，未洒水时，车匀速行驶，洒水时它的运动将是( )A ．做变加速运动B ．做初速度不为零的匀加速直线运动C ．做匀减速运动D ．继续保持匀速直线运动答案 A解析 a ＝F 合m ＝F －kmg m ＝F m－kg ，洒水时质量m 减小，则a 变大，所以洒水车做加速度变大的加速运动，故A 正确．3．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10 m/s 2，则汽车刹车前的速度为( )A ．7 m /sB ．14 m/sC ．10 m /sD ．20 m/s答案 B解析设汽车刹车后滑动过程中的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得：μmg ＝ma ，解得：a ＝μg .由匀变速直线运动的速度位移关系式v 20＝2ax ，可得汽车刹车前的速度为：v 0＝2ax ＝2μgx ＝2×0.7×10×14 m /s ＝14 m/s ，因此B 正确．4．用30 N 的水平外力F 拉一静止在光滑的水平面上质量为20 kg 的物体，力F 作用3 s 后消失，则第5 s 末物体的速度和加速度分别是( )A ．v ＝7.5 m /s ，a ＝1.5 m/s 2B ．v ＝4.5 m /s ，a ＝1.5 m/s 2C ．v ＝4.5 m/s ，a ＝0D ．v ＝7.5 m/s ，a ＝0答案 C解析前3 s 物体由静止开始做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：F ＝ma ，解得：a ＝F m＝3020m /s 2＝1.5 m/s 2,3 s 末物体的速度为v ＝at ＝1.5×3 m /s ＝4.5 m/s ；3 s 后，力F 消失，由牛顿第二定律可知加速度立即变为0，物体做匀速直线运动，所以5 s 末的速度仍是3 s 末的速度，即4.5 m/s ，加速度为a ＝0，故C 正确．题组二从运动情况确定受力5．某气枪子弹的出口速度达100 m/s ，若气枪的枪膛长0.5 m ，子弹的质量为20 g ，若把子弹在枪膛内的运动看做匀变速直线运动，则高压气体对子弹的平均作用力为( )A ．1×102 NB ．2×102 NC ．2×105 ND ．2×104 N答案 B解析根据v 2＝2ax ，得a ＝v 22x ＝10022×0.5 m /s 2＝1×104 m/s 2，从而得高压气体对子弹的作用力F ＝ma ＝20×10－3×1×104 N ＝2×102 N.6．行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg ，汽车车速为90 km/h ，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s ，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )A ．450 NB ．400 NC ．350 ND ．300 N答案 C解析汽车的速度v 0＝90 km /h ＝25 m/s设汽车匀减速的加速度大小为a ，则a ＝v 0t＝5 m/s 2 对乘客应用牛顿第二定律可得：F ＝ma ＝70×5 N ＝350 N ，所以C 正确．7．某消防队员从一平台上跳下，下落2 m 后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m ，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( )A ．自身所受重力的2倍B ．自身所受重力的5倍C ．自身所受重力的8倍D ．自身所受重力的10倍答案 B解析由自由落体规律可知：v2＝2gH缓冲减速过程：v2＝2ah由牛顿第二定律列方程F－mg＝ma解得F＝mg(1＋Hh)＝5mg，故B正确．8．如图1所示，质量为m＝3 kg的木块放在固定的倾角为θ＝30°的足够长斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑．若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s时间物体沿斜面上升4 m的距离，则推力F为(g取10 m/s2)()图1A．42 N B．6 NC．21 N D．36 N答案 D解析因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知：mg sin θ＝μmg cos θ，所以μ＝tan θ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x＝12得a＝2 m/s2，由牛顿第二定律得：F－mg sin2atθ－μmg cos θ＝ma，解得F＝36 N，故选D.9．如图2所示为某小球所受的合力与时间的关系，各段的合力大小相同，且一直作用下去，作用时间相同，设小球从静止开始运动．由此可判定()图2A．小球向前运动，再返回停止B．小球向前运动再返回不会停止C．小球始终向前运动D．小球向前运动一段时间后停止答案 C解析作出相应的小球的v－t图象如图所示，小球的运动方向由速度的方向决定．由图象可以看出，小球的速度方向始终没有变化，故小球始终向前运动，故选C.题组三综合应用10．物体以14.4 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为θ＝37°的斜坡，到最高点后再滑下，如图3所示．已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.15，求：图3(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体沿斜面下滑的时间．(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)答案(1)14.4 m(2) 6 s解析(1)上滑时加速度大小设为a1，由牛顿第二定律得：mg sin 37°＋μmg cos 37°＝ma1解得a1＝7.2 m/s2上滑最大位移为x＝v202a1代入数据得x＝14.4 m(2)下滑时加速度大小设为a2，由牛顿第二定律得：mg sin 37°－μmg cos 37°＝ma2解得a2＝4.8 m/s2由x＝12a2t2得下滑时间t＝2xa2＝ 6 s11．如图4所示，在海滨游乐场里有一场滑沙运动．某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，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．如果人和滑板的总质量m＝60 kg，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°(已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝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略不计，人从斜坡滑上水平滑道时没有速度损失，重力加速度g取图4(1)人从斜坡上滑下的加速度为多大？(2)若由于场地的限制，水平滑道的最大距离BC为L＝20 m，则人从斜坡上滑下的距离AB 应不超过多少？答案(1)2 m/s2(2)50 m解析(1)人在斜坡上受力如图所示，建立直角坐标系，设人在斜坡上滑下的加速度为a1，由牛顿第二定律得：mg sin θ－F f1＝ma1F N1－mg cos θ＝0又F f1＝μF N1联立解得a1＝g(sin θ－μcos θ)＝10×(0.6－0.5×0.8) m/s2＝2 m/s2.(2)人在水平滑道上受力如图所示，由牛顿第二定律得：F f2＝ma2，F N2－mg＝0又F f2＝μF N2联立解得a2＝μg＝5 m/s2设人从斜坡上滑下的距离为L AB，对AB段和BC段分别由匀变速直线运动公式得：v2－0＝2a1L AB,0－v2＝－2a2L联立解得L AB＝50 m.12．如图5所示，质量m＝2 kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L＝20 m．物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，现用大小为20 N、与水平方向成53°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t(已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2)．图5解析物体先以大小为a 1的加速度匀加速运动，撤去外力后，再以大小为a 2的加速度减速到B ，且到B 时速度恰好为零．力F 作用时：F cos 53°－μ(mg －F sin 53°)＝ma 1 t 时刻：x 1＝12a 1t 2 v ＝a 1t撤去力F 后：μmg ＝ma 2v 2＝2a 2x 2由于x 1＋x 2＝L解得t ＝2 s。

高中物理：第四章第6节用牛顿运动定律解决问题(一)

[随堂检测]1．(2019·陕西咸阳高一期中)图甲是某景点的山坡滑道图片，为了探究滑行者在滑道直线部分AE 滑行的时间，技术人员通过测量绘制出如图乙所示的示意图，AC 是滑道的竖直高度，D 点是AC 竖直线上的一点，且有AD ＝DE ＝15 m ，滑道AE 可视为光滑，滑行者从坡顶A 点由静止开始沿滑道AE 向下做直线滑动，g 取10 m/s 2，则滑行者在滑道AE 上滑行的时间为( )A. 2 s B ．2 s C. 6 sD ．2 2 s解析：选C.如图所示，设斜面坡角为θ，取AE 中点为F ，则：AE ＝2AF ＝30sinθ，物体做匀加速直线运动，对物体受力分析，受重力和支持力，将重力沿着平行斜面和垂直斜面正交分解，根据牛顿第二定律，有：mg sin θ＝ma ，解得：a ＝g sin θ；根据速度位移公式，有：AE ＝12at 2；解得：t ＝ 6 s.2．用30 N 的水平外力F 拉一个静止在光滑水平面上的质量为20 kg 的物体，力F 作用3 s 后撤去，则第5 s 末物体的速度和加速度分别是( ) A ．4.5 m/s ，1.5 m/s 2 B ．7.5 m/s ，1.5 m/s 2 C ．4.5 m/s ，0D ．7.5 m/s ，0解析：选C.有力F 作用时，物体做匀加速直线运动，加速度a ＝Fm ＝1.5 m/s 2.力F 作用3 s 撤去之后，物体做匀速直线运动，速度大小为v ＝at ＝4.5 m/s ，而加速度为0.选项C 正确． 3.如图所示，AB 和CD 为两条光滑斜槽，它们各自的两个端点均分别位于半径为R 和r 的两个相切的圆上，且斜槽都通过切点P .设有一重物先后沿两个斜槽，从静止出发，由A 滑到B 和由C 滑到D ，所用的时间分别为t 1和t 2，则t 1与t 2之比为( ) A ．2∶1 B ．1∶1 C.3∶1D ．1∶ 3解析：选B.设光滑斜槽轨道与水平面的夹角为θ，则重物下滑时的加速度为a ＝g sin θ，由几何关系，斜槽轨道的长度s ＝2(R ＋r )sin θ，由运动学公式s ＝12at 2，得t ＝2s a＝ 2×2（R ＋r ）sin θg sin θ＝2R ＋rg，即所用时间t 与倾角θ无关，所以t 1＝t 2，B 项正确．4.(2019·济宁高一检测)民航客机都有紧急出口，发生意外情况时打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气生成一条通向地面的斜面，乘客可沿斜面滑行到地面上．如图所示，某客机紧急出口离地面高度AB ＝3.0 m ，斜面气囊高度AC ＝5.0 m ，要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不超过2 s ，g 取10 m/s 2，求：(1)乘客在气囊上滑下的加速度至少为多大？(2)乘客和气囊间的动摩擦因数不得超过多大？(忽略空气阻力) 解析：(1)根据运动学公式x ＝12at 2①得：a ＝2x t 2＝2×5.022 m/s 2＝2.5 m/s 2②故乘客在气囊上滑下的加速度至少为2.5 m/s 2. (2)乘客在斜面上受力情况如图所示． F f ＝μF N ③ F N ＝mg cos θ④ 根据牛顿第二定律： mg sin θ－F f ＝ma ⑤由几何关系可知sin θ＝0.6，cos θ＝0.8 由②～⑤式得：μ＝g sin θ－a g cos θ＝716＝0.437 5 故乘客和气囊间的动摩擦因数不得超过0.437 5. ☆答案☆：(1)2.5 m/s 2 (2)0.437 5[课时作业]一、单项选择题1．行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞所引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg ，汽车车速为90 km/h ，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s ，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( ) A ．450 N B ．400 N C ．350 ND ．300 N解析：选C.汽车的速度v 0＝90 km/h ＝25 m/s ，设汽车匀减速的加速度大小为a ，则a ＝v 0t ＝5m/s 2，对乘客应用牛顿第二定律可得：F ＝ma ＝70×5 N ＝350 N ，所以C 正确．2．(2019·沈阳高一检测)A 、B 两物体以相同的初速度在一水平面上滑动，两个物体与水平面间的动摩擦因数相同，且m A ＝3m B ，则它们能滑动的最大距离x A 和x B 的关系为( ) A ．x A ＝x B B ．x A ＝3x B C ．x A ＝13x BD ．x A ＝9x B解析：选A.对物体受力分析，由牛顿第二定律μmg ＝ma 得a ＝μg .则a A ＝a B ，x A ＝v 202a A ，x B ＝v 202a B ，故x A ＝x B .3．高空作业须系安全带，如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h (可视为自由落体运动)，此后经历时间t 安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( ) A.m 2ght ＋mgB.m 2gh t －mgC.m gh t＋mgD.m gh t－mg解析：选A.设高空作业人员自由下落h 时的速度为v ，则v 2＝2gh ，得v ＝2gh ，设安全带对人的平均作用力为F ，由牛顿第二定律得F －mg ＝ma 又v ＝at解得F ＝m 2ght＋mg .选项A 正确．4．(2019·黑龙江绥化高一期中)一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行，现将一块木炭无初速度地放在传送带的最左端，木炭在传送带上将会留下一段黑色的痕迹，下列说法正确的是( )A ．黑色的痕迹将出现在木炭的左侧B ．木炭的质量越大，痕迹的长度越短C ．传送带运动的速度越大，痕迹的长度越短D ．木炭与传送带间动摩擦因数越大，痕迹的长度越短解析：选D.刚放上木炭时，木炭的速度慢，传送带的速度快，木炭向后滑动，所以黑色的径迹将出现在木炭的右侧，所以A 错误；木炭在传送带上运动靠的是与传送带之间的摩擦力，摩擦力作为它的合力产生加速度，所以由牛顿第二定律知，μmg ＝ma ，所以a ＝μg ；当达到共同速度时，不再有相对滑动，由v 2＝2ax得，木炭位移x 木＝v 22μg，设相对滑动的时间为t ，由v ＝at ，得t ＝v μg ，此时传送带的位移为x 传＝v t ＝v 2μg ，所以滑动的位移是Δx ＝x 传－x 木＝v 22μg ，由此可以知道，黑色的径迹与木炭的质量无关，所以B 错误；由B 知，传送带运动的速度越大，径迹的长度越长，所以C 错误；木炭与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短，所以D 正确．5．(2019·成都高一检测)某消防队员从一平台上跳下，下落2 m 后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m ，在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为( )A ．自身所受重力的2倍B ．自身所受重力的5倍C ．自身所受重力的8倍D ．自身所受重力的10倍解析：选B.由自由落体v 2＝2gH ，缓冲减速v 2＝2ah ，由牛顿第二定律F －mg ＝ma ，解得F ＝mg ⎝⎛⎭⎫1＋Hh ＝5mg ，故B 正确． 6．为了使雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好房顶的高度，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么如图所示的四种情况中符合要求的是( )解析：选C.设屋檐的底角为θ，底边长为2L (不变)．雨滴做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得加速度a ＝mg sin θm ＝g sin θ，位移大小x ＝12at 2，而x ＝L cos θ，2sin θcosθ＝sin 2θ，联立以上各式得t ＝4Lg sin 2θ.当θ＝45°时，sin 2θ＝1为最大值，时间t 最短，故选项C 正确．7.(2019·太原高一测试)质量为m ＝3 kg 的木块放在倾角为θ＝30°的足够长斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑．若用沿斜面向上的力F 作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t ＝2 s 时间物体沿斜面上升4 m 的距离，则推力F 为(g 取10 m/s 2)( ) A ．42 N B ．6 N C ．21 ND ．36 N解析：选D.因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知：mg sin θ＝μmg cos θ，所以μ＝tan θ；当在推力作用下加速上滑时，由运动学公式x ＝12at 2得a ＝2 m/s 2，由牛顿第二定律得：F －mg sinθ－μmg cos θ＝ma ，得F ＝36 N ，故选D.8．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10 m/s 2，则汽车刹车前的速度为( )A．7 m/s B．14 m/sC．10 m/s D．20 m/s解析：选B.设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：μmg＝ma，解得：a＝μg.由匀变速直线运动的速度位移关系式v20＝2ax，可得汽车刹车前的速度为v0＝2ax＝2μgx＝2×0.7×10×14 m/s＝14 m/s，因此B正确．二、多项选择题9.(2019·江苏镇江高一月考)如图所示，在一无限长的水平小车上，在质量分别为m1和m2的两个滑块(m1>m2)随车一起向右匀速运动，设两滑块与小车间的动摩擦因数均为μ，其他阻力不计，当车突然停止时，以下说法中正确的是()A．若μ＝0，两滑块一定相碰B．若μ＝0，两滑块一定不相碰C．若μ≠0，两滑块一定相碰D．若μ≠0，两滑块一定不相碰解析：选BD.若μ＝0，当车突然停止时，两物块所受的合力为零，将以相同的速度做匀速直线运动，一定不会相撞，故A错误，B正确；若μ≠0，当车突然停止时，两物块做匀减速运动，加速度a＝μg，因为初速度相同，所以两滑块一定不相撞，故C错误，D正确．10．(2019·天津高一检测)如图所示，光滑斜面CA、DA、EA都以AB为底边．三个斜面的倾角分别为75°、45°、30°.物体分别沿三个斜面由顶端从静止滑到底端，下面说法中正确的是()A．物体沿DA滑到底端时具有最大速率B．物体沿EA滑到底端所需时间最短C．物体沿CA下滑，加速度最大D．物体沿DA滑到底端所需时间最短解析：选CD.设AB＝l，当斜面的倾角为θ时，斜面的长度x＝lcos θ；由牛顿第二定律得，物体沿光滑斜面下滑时加速度a＝g sin θ，当θ＝75°时加速度最大，选项C正确；由v2＝2ax可得，物体沿斜面滑到底端时的速度v＝2ax＝2g sin θlcos θ＝2gl tan θ，当θ＝75°时速度最大，选项A错误；由x＝12at2可得t＝2xa＝2lcos θg sin θ＝2lg sin θcos θ＝4lg sin 2θ，当θ＝45°时t最小，故选项B错误，选项D正确．11．如图所示，5块质量相同的木块并排放在水平地面上，它们与地面间的动摩擦因数均相同，当用力F推第1块木块使它们共同加速运动时，下列说法中正确的是()A．由右向左，两块木块之间的相互作用力依次变小B．由右向左，两块木块之间的相互作用力依次变大C．第2块木块与第3块木块之间的弹力大小为0.6FD．第3块木块与第4块木块之间的弹力大小为0.6F解析：选BC.取整体为研究对象，由牛顿第二定律得F－5μmg＝5ma.再选取1、2两块木块为研究对象，由牛顿第二定律得F－2μmg－F N＝2ma，两式联立解得F N＝0.6F，进一步分析可得，从右向左，木块间的相互作用力是依次变大的．选项B、C正确．12．(2019·江西吉安高一诊断)绷紧的传送带长L＝32 m，铁块与带间动摩擦因数μ＝0.1，g＝10 m/s2，下列正确的是()A．若皮带静止，A处小铁块以v0＝10 m/s向B运动，则铁块到达B处的速度为6 m/s B．若皮带始终以4 m/s的速度向左运动，而铁块从A处以v0＝10 m/s向B运动，铁块到达B 处的速度为6 m/sC．若传送带始终以4 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，铁块将一直向右匀加速运动D．若传送带始终以10 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，铁块到达B处的速度为8 m/s解析：选ABD.若传送带不动，物体做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律得，匀减速直线运动的加速度大小a＝μg＝1 m/s2，根据v2B－v20＝－2aL，解得：v B＝6 m/s，故A正确；若皮带始终以4 m/s的速度向左运动，而铁块从A处以v0＝10 m/s向B运动，物块滑上传送带做匀减速直线运动，到达B点的速度大小一定等于6 m/s，故B正确；若传送带始终以4 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，铁块先向右做匀加速运动，加速到4 m/s经历的位移x＝v22a＝422×1m＝8 m＜32 m，之后随皮带一起做匀速运动，C错误；若传送带始终以10 m/s的速度向右运动，在A处轻轻放上一小铁块后，若铁块一直向右做匀加速运动，铁块到达B 处的速度：v B＝2aL＝2×1×32 m/s＝8 m/s＜10 m/s，则铁块到达B处的速度为8 m/s，故D正确．三、非选择题13．公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s．当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m ．设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的25.若要求安全距离仍为120 m ，求汽车在雨天安全行驶的最大速度．解析：设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a 0，安全距离为s ，反应时间为t 0，由牛顿第二定律和运动学公式得μ0mg ＝ma 0①s ＝v 0t 0＋v 202a 0②式中，m 和v 0分别为汽车的质量和刹车前的速度．设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ，依题意有μ＝25μ0③设在雨天行驶时汽车刹车的加速度大小为a ，安全行驶的最大速度为v ，由牛顿第二定律和运动学公式得μmg ＝ma ④s ＝v t 0＋v 22a⑤联立①②③④⑤式并代入题给数据得 v ＝20 m/s(72 km/h)． ☆答案☆：20 m/s14．(2019·宁波高一检测)风洞实验室中可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力．如图所示为某风洞里模拟做实验的示意图．一质量为1 kg 的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角θ为30°.现小球在F ＝20 N 的竖直向上的风力作用下，从A 点静止出发沿直杆向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数μ＝36.试求： (1)小球运动的加速度a 1；(2)若风力F 作用1.2 s 后撤去，求小球上滑过程中距A 点的最大距离x m ；(3)在上一问的基础上若从撤去风力F 开始计时，小球经多长时间将经过距A 点上方为2.25 m 的B 点．解析：(1)在力F 作用时有：(F －mg )sin 30°－μ(F －mg )cos 30°＝ma 1，解得a 1＝2.5 m/s 2.(2)刚撤去F 时，小球的速度v 1＝a 1t 1＝3 m/s 小球的位移x 1＝v 12t 1＝1.8 m.撤去力F 后，小球上滑时有：mg sin 30°＋μmg cos 30°＝ma 2，a 2＝7.5 m/s 2. 因此小球上滑时间t 2＝v 1a 2＝0.4 s.上滑位移x 2＝v 12t 2＝0.6 m.则小球上滑的最大距离为x m ＝x 1＋x 2＝2.4 m. (3)在上滑阶段通过B 点： x AB －x 1＝v 1t 3－12a 2t 23.经过B 点时的时间为t 3＝0.2 s ，另t 3＝0.6 s(舍去) 小球返回时有：mg sin 30°－μmg cos 30°＝ma 3，a 3＝2.5 m/s 2. 因此小球由顶端返回B 点时有： x m －x AB ＝12a 3t 24，t 4＝35 s. 经过B 点时的时间为t 2＋t 4＝2＋35s ≈0.75 s. ☆答案☆：(1)2.5 m/s 2 (2)2.4 m (3)0.2 s 和0.75 s。

用牛顿运动定律解决问题(一)

FN
F阻 Gx
θ
Gy
θ
G
从运动情况确定受力
例题2：一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=300，在t=5s的时间内滑下的路程
x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）
解：如图所示，对人进行受力分析并建立直角坐标系，将重力正交分解，在与山坡垂直的方向，没有发生位移，没有加速度，所以 FN = Gy，F合 = Gx - F阻
人教版高一物理必修一
《用牛顿运动定律解决问题（一）》
授课教师：李艳云
葫芦岛市第八高级中学
月球与地球的平均距离是384400公里
合外力不为零
力产生加速度运动状态改变
牛顿第二定律
加速度和力的关系
F=ma
（1）瞬时性（2）同向性（3）同体性（4）因果性（5）独立性
一、牛顿第二定律确定了运动和力的关系
（测得轮胎与水泥地面的动摩擦因素为0.7）
二、从运动情况确定受力
物体受力情况
牛顿第二定律
加速度 a
运动学公式
物体运动情况
例题2：一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=300，在t=5s的时间
内滑下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦
x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）
更上一层：
此题中如果忽略空气阻力作用，如何求滑雪板与雪面间动摩擦因数？
x
y
FN
F阻
Gx
θ
Gy
θ
G
我的课堂我收获
物体的受力情况
物体的运动情况
牛顿第二定律

高一物理牛顿第一二三定律的应用

高一物理牛顿第一二三定律的应用牛顿第一、二、三定律是物理学中重要的基本定律，它们描述了物体运动的规律。

在高一物理学习中，我们学习了这些定律，并且学会了如何应用它们来解决实际问题。

本文将重点介绍牛顿第一、二、三定律在实际应用中的具体案例。

1. 牛顿第一定律的应用牛顿第一定律，也被称为惯性定律，它指出：一个物体如果受力平衡，则保持静止或匀速直线运动。

应用案例一：停车安全带的作用当我们坐在汽车上并急剧地踩刹车时，我们的身体会继续向前运动，这是由于惯性原理所导致的。

如果没有安全带来限制身体的运动，我们有可能因此而严重受伤，甚至导致死亡。

安全带的作用是将乘客与汽车连接在一起，以减缓身体向前运动的速度，从而减少可能发生的伤害。

应用案例二：扔出垂直向下的火柴当我们抓住一根火柴并将它扔出窗外时，它会以一个速度向下运动，并且在空气中受到阻力。

当火柴被抛出时，我们会以相同的速度向后移动，这是由于牛顿第一定律的应用。

火柴受到了重力和空气阻力的作用，而我们则因相同的力而向后移动。

2. 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律公式为：力等于物体质量乘以加速度，即 F = ma。

应用案例一：加速度的计算如果我们知道一个物体所受的力和质量，我们可以利用牛顿第二定律来计算其加速度。

例如，当一个小轿车受到1000牛的向前的力时，如果知道它的质量为500千克，我们可以通过 F = ma 公式计算出其加速度为2米/秒²。

应用案例二：飞机的起飞和降落飞机的起飞和降落过程中，牛顿第二定律起着重要作用。

在起飞时，飞机引擎产生的推力必须大于重力，才能使飞机加速并起飞。

牛顿第二定律告诉我们，当一个物体受到力时，它会产生加速度。

同样地，在降落过程中，飞机需要减小速度，以便安全降落。

这也是牛顿第二定律的应用。

3. 牛顿第三定律的应用牛顿第三定律指出：对于两个物体之间的相互作用力，其大小相等、方向相反。

应用案例一：划船当我们划船时，我们用力将桨刺入水中，然后向后拉。

高一物理牛顿运动定律试题答案及解析

高一物理牛顿运动定律试题答案及解析1.如图所示，台秤上放有一杯水，杯内底部处用线系着一小木球浮在水中，若细线突然断开，试分析在小木球上浮的过程中，台秤的示数如何变化？A．增大B．减小C．不变D．以上三种情况都有可能【答案】B【解析】若细线突然断开，小木球上浮的过程中，水向下运动，有向下的加速度，系统处于失重状态，台秤的示数减小，B正确。

2.关于力和运动的关系，下列选项中正确的是A．若物体的速度不断增大，则物体所受的合力一定不为0B．若物体的位移不断增大，则物体所受的合力一定不为0C．若物体的位移与时间的平方成正比，则物体所受的合力一定为0D．若物体的加速度不变，则物体所受合力一定为0【答案】A【解析】只要物体速度变化，则一定存在加速度，所以合外力一定不为零；A对，D错。

位移增大，不一定速度变化，可以是匀速运动，所以合力可以为零，B错；位移与时间的平方成正比，则物体肯定不是做匀速运动，所以加速度一定不为零，合力一定不为零，C错；3.如图所示，空间存在着场强为E＝2.5×102 N/C、方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L ＝0.5 m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端拴着质量为m＝0.5 kg、电荷量为q＝4×10－2 C 的小球．现将细线拉直到水平位置，使小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂．取g＝10 m/s2.求：(1)小球的电性；(2)细线能承受的最大拉力；(3)当细线断裂后，小球继续运动到与O点水平方向距离为L时(仍在匀强电场中)，小球距O点的高度．【答案】（1）正（2）（3）0.625 m【解析】(1)由小球运动到最高点可知，小球带正电．(2)设小球运动到最高点时速度为v，对该过程由动能定理有，①在最高点对小球进行受力分析，由圆周运动和牛顿第二定律得，②由①②式解得，(3)小球在细线断裂后，在竖直方向的加速度设为a，则③设小球在水平方向运动位移为L的过程中，所经历的时间为t，则④设竖直方向上的位移为x，则⑤由①③④⑤解得x＝0.125 m所以小球距O点的高度为x＋L＝0.625 m【考点】考查了牛顿第二定律，圆周运动，动能定理4.如图所示，用细绳把小球悬挂起来，当小球静止时，下列说法中正确的是（）A．小球对细绳的拉力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力B．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力C．小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力D．小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力【答案】AC【解析】解：对小球受力分析，受地球对其的重力，细线对其向上的拉力，小球保持静止状态，加速度为零，合力为零，故重力和拉力是一对平衡力；细线对小球的拉力的反作用力是小球对细线的向下的拉力，这两个力是一对相互作用力，故AC正确，BD错误故选：AC．【考点】作用力和反作用力．分析：一对平衡力与“作用力与反作用力“的共同的特点：二力都是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上．一对平衡力与“作用力与反作用力“的区别：作用力与反作用力描述的是两个物体间相互作用的规律，二力平衡描述的是一个物体在二力作用下处在平衡状态．点评：本题涉及三力，重力、细线对小球的拉力和小球对细线的拉力，其中重力和细线对小球的拉力是平衡力（因为小球处于平衡状态），细线对小球的拉力和小球对细线的拉力是相互作用力；平衡力和相互作用力是很容易混淆的，要注意其最明显的区别在于是否同体．5.（12分）如图所示为某高楼电梯上升的速度-时间图像，试求：（1）在t1=5s、t2=8s时刻的速度；（2）求出各段的加速度；（3）画出电梯上升的加速度-时间图像．【答案】（1）v1=10m/s；v2=5m/s（2）0s~2s ：5m/s2；2s~5s ：0m/s2；5s~8s ：-1.7m/s2；（3）图线如图：【解析】（1）由图线可知在t1=5s时的速度是10m/s；在t2=8s时刻的速度是5m/s；（2）0s~2s ：5m/s2；2s~5s ：a2=0m/s2；5s~8s ：；（3）电梯上升的加速度-时间图像：【考点】v-t图线.【名师】此题考查了v-t图线在实际生活中的应用问题；要了解图线的物理意义：斜率大小等于物体的加速度大小，斜率的符号反映加速度的方向；图线与坐标轴围成的面积等于物体的位移；做题时要会分段处理；此题难度不大.6.两物体都做匀变速直线运动，在给定的时间间隔t内（）A．加速度大的，其位移一定大B．初速度大的，其位移一定大C．末速度大的，其位移一定大D．平均速度大的，其位移一定大【答案】D【解析】解：A、根据x=知，加速度大，位移不一定大，还与初速度有关．故A错误．B、根据x=知，初速度大的，位移不一定大，还与加速度有关．故B错误．C、末速度大，位移不一定大，还与初速度有关．故C错误．D、根据，时间一定，平均速度大，位移一定大．故D正确．故选D．【考点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系．分析：根据匀变速直线运动位移时间公式x=和平均速度公式去判断一定时间内的位移大小．点评：解决本题的关键掌握匀变速直线运动的位移时间公式x=和平均速度公式．7.如图所示，为做直线运动质点的v﹣t图象，则下列说法正确的是（）A．质点在0～2s内做匀加速直线运动B．质点在2～6s内处于静止状态C．质点t=8s时的位移为零D．质点在8～10s内做匀加速直线运动【答案】AD【解析】解：A、质点在0～2s内速度均匀增大，做匀加速直线运动．故A正确．B、质点在2～6s内速度不变，做匀速直线运动，故B错误．C、根据面积表示位移，可知质点t=8s时的位移为 x=m=36m，故C错误．D、质点在8～10s内沿负方向做匀加速直线运动，故D错误．故选：AD【考点】匀变速直线运动的图像．【分析】v﹣t图象中倾斜的直线表示匀变速直线运动，平行于时间轴的直线表示匀速直线运动．图象与坐标轴所围的面积表示位移．由此分析．【点评】本题的解题关键是抓住两个数学意义来分析和理解图象的物理意义：速度图象的斜率等于加速度、速度图象与坐标轴所围“面积”大小等于位移．明确v﹣t图象中倾斜的直线表示匀变速直线运动，平行于时间轴的直线表示匀速直线运动．8.一物体以20m/s的速度沿光滑斜面向上做匀变速直线运动，加速度大小为a=5m/s2．如果斜面足够长，那么当速度大小变为10m/s时物体所通过的路程可能是多少？【答案】物体通过路程可能为30m，可能为50m．【解析】解：当末速度的方向与初速度方向相同，根据速度位移公式得，物体通过的路程s=．若末速度的方向与初速度方向相反，则物体向上做匀减速运动的位移，向下做匀加速运动的位移，则路程s=x1+x2=40+10m=50m．答：物体通过路程可能为30m，可能为50m．【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系．【分析】当末速度的方向与初速度方向相同，直接结合匀变速直线运动的速度位移公式求出物体通过的路程．当末速度的方向与初速度方向相反，根据速度位移公式分别求出向上匀减速运动的位移和向下匀加速运动的位移，从而得出路程．【点评】解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度位移公式，并能灵活运用，注意末速度的方向可能与初速度方向相同，可能与初速度方向相反．9.跳伞运动员从300m高空无初速度跳伞下落，他自由下落4s后打开降落伞，以恒定的加速度做匀减速运动，到达地面时的速度为4.0m/s，g=10m/s2．求：（1）运动员打开降落伞处离地面的高度；（2）运动员打开伞后运动的加速度；（3）运动员在空中运动的总时间．【答案】（1）运动员打开降落伞处离地面的高度为220m；（2）运动员打开伞后运动的加速度为﹣3.6m/s2；（3）运动员在空中运动的总时间为14s．【解析】解：竖直向下方向为正方向．（1）运动员自由下落4s的位移为运动员打开降落伞处离地面的高度为：h2=h﹣h1=300﹣80m=220m（2）运动员自由下落4s末的速度为：v1=gt1=10×4m/s=40m/s打开降落伞后做匀减速直线运动，根据速度位移关系有：2可得加速度==﹣3.6m/s2（3）打开降落伞后做匀减速时间达到地面的时间为：所以运动在空中下落的总时间为：t=t1+t2=4+10s=14s答：（1）运动员打开降落伞处离地面的高度为220m；（2）运动员打开伞后运动的加速度为﹣3.6m/s2；（3）运动员在空中运动的总时间为14s．【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；匀变速直线运动的速度与时间的关系．【分析】（1）根据自由落体运动的规律求得物体下落4s的高度，从而求得离地面的高度；（2）根据匀减速运动的速度位移关系求得打开伞后的加速度；（3）求得匀减速下落的时间和自由落体运动的时间即为在空中下落的总时间．【点评】掌握匀变速直线运动的位移时间关系和速度时间关系是正确解题的关键，不难属于基础题．10.某研究性学习小组，为探究电梯起动和制动时的加速度大小，董趣同学站在体重计上乘电梯从1层到10层，之后又从10层返回到1层，并用照相机进行记录，请认真观察分析下列图片，得出正确的判断是（）A．根据图乙和图丙，可估测电梯向上起动时的加速度B．根据图甲和图乙，可估测电梯向上制动时的加速度C．根据图甲和图戊，可估测电梯向下制动时的加速度D．根据图丁和图戊，可估测电梯向下起动时的加速度【答案】C【解析】解：A、图2表示电梯加速上升时这位同学超重时的示数，图3，表示向上减速时的示数，由此两图不能够求出的是电梯向上起动时的加速度，所以A错误．B、图1表示电梯静止时的示数，图2显示加速上升时的示数，此时能够求出的是电梯向上加速时的加速度，所以B错误．C、图1表示电梯静止时的示数，图5表示电梯减速下降时的示数，此时能够求出的是电梯向下减速时的加速度，所以C正确．D、图4表示电梯加速下降时的示数，图5表示电梯减速下降时的示数，此时不能够求出电梯向下起动时的加速度，所以D错误．故选C【考点】加速度．【分析】图甲表示电梯静止时体重计的示数，乙图表示电梯加速上升时这位同学超重时的示数，丙图表示电梯减速上升时这位同学失重时的示数，丁图表示电梯加速下降时这位同学失重时的示数，戊图表示电梯减速下降时这位同学超重时的示数，根据牛顿第二定律可以应用图甲和另外某一图示求出相应状态的加速度．【点评】本题主要考查了对超重失重现象的理解，人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，只是对支持物的压力变了．11.（20分）下列是《驾驶员守则》中的安全距离图示(如图)和部分安全距离表格．请根据图表计算：(1)如果驾驶员的反应时间一定，请求出表格中的A 的数据； (2)如果路面情况相同，请求出表格中的B 、C 的数据；(3)如果路面情况相同，一名喝了酒的驾驶员发现前面50 m 处有一队学生正在横过马路，此时他的车速为72 km/h.而他的反应时间比正常时慢了0.1 s ，请问他能在50 m 内停下来吗？【答案】(1)20；(2)40；60；(3)不能【解析】(1)反应时间为，即解得A ＝20 m.因路面情况相同，故知刹车时的加速度相同，由v 2 =2ax 得对第一组刹车数据分析，加速度为分析第三组数据知，刹车距离为：所以停车距离为：C ＝A ＋B ＝60 m. 正常情况下司机的反应时间为而喝酒情况下司机的反应距离为由v 2=2ax 知，此时司机的刹车距离为L ＝s ＋x ＝52.4 m,52.4 m>50 m ，故不能在50 m 内停下来．【考点】匀变速直线运动的规律12. 物体由A 向B 做匀变速直线运动，所用时间为t ，在时到达D 点，C 为AB 的中点，以v C 和v D 分别表示物体在C 点和D 点时的速度，以下叙述中正确的是：（） A ．若物体做匀加速运动，则v C ＞v D B ．若物体做匀减速运动，则v C ＞v DC ．不论物体做匀加速运动，还是做匀减速运动，都有v C ＜v DD ．如果不确定物体做匀加速运动或匀减速运动，则无法比较v C 和v D 的大小【答案】AB【解析】根据匀变速直线运动的规律，物体在中间时刻D 的速度为；物体在中间位置C 的速度为：；由数学知识可知，恒成立，则v C ＞v D ，故选项AB 正确，CD 错误；故选AB.【考点】匀变速直线运动的规律13. (8分)跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机后先做自由落体运动，当距地面120 m 时打开降落伞，开伞后运动员以大小为12.5 m/s 2的加速度做匀减速运动，到达地面时的速度为5 m/s ，求：(1)运动员离开飞机瞬间距地面的高度；(2)离开飞机后，经多长时间到达地面．(g 取10 m/s 2) 【答案】（1）271.25 m ；（2）9.5 s【解析】(1)由v12－v2＝2ah2解出v＝55 m/s. (2分)又因为v02＝2gh1解出h1＝151.25 m. (2分)所以h＝h1＋h2＝271.25 m. (1分)(2)又因为t1＝＝5.5 s， (1分)t2＝＝4 s， (1分)所以t＝t1＋t2＝9.5 s，(1分)【考点】匀变速直线运动的规律【名师】本题难度较小，自由落体运动其实就是初速度为零的匀加速直线运动，灵活应用匀变速运动规律求解本题。

高一物理牛顿运动定律试题答案及解析

高一物理牛顿运动定律试题答案及解析1.（8分）汽车发动机的额定功率为60kW，汽车质量为5t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10ｍ/s2，问：（1）汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少?（2）若汽车保持0.5ｍ/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?【答案】（1）12m/s；（2）16s。

【解析】（1）因为v=m/s=12m/s；（2）做匀加速运动的最大速度为v′=m/s=8m/s；故这一过程的时间为t==16s【考点】汽车启动问题。

2.如图所示，光滑水平面上放有质量均为m的滑块A和斜面体C，在C的斜面上又放有一质量也为m的滑块B，用力F推滑块A使三者无相对运动地向前加速运动，则各物体所受的合力（）A．滑块A最大B．斜面体C最大C．同样大D．不能判断谁大谁小【答案】C【解析】由于三者无相对运动地向前共同加速运动，且质量均相同，根据牛顿第二定律F=ma可知，F均相同，故C正确。

【考点】牛顿第二定律3.一辆以12m/s的速度在水平路面上行驶的汽车，在关闭油门后刹车过程中以3m/s2的加速度做匀减速运动，那么汽车关闭油门后2s内的位移是多少米？关闭油门后5s内的位移是多少米？【答案】(1)18m(2)24m【解析】汽车停下来的时间为，汽车在关闭油门后2s内的位移是由于汽车在4s末停止运动，所以前4s的位移等于5s末的位移故有关闭油门后5s内的位移是【考点】考查了匀变速直线运动规律的应用4.一辆值勤的警车停在公路边，当警员发现在他前面9m处以7m/s的速度匀速向前行驶的货车有违章行为时，决定前去追赶，经3.0s，警车发动起来，以加速度a=2m/s2做匀加速运动.求：(1)警车发动后经多长时间能追上违章的货车，这时警车速度多大；(2)在警车追上货车之前，何时两车间的最大距离，最大距离是多少.【答案】（1）t=10s，20m/s（2）【解析】①得 t=10s v=at=20m/s②当两车速度相等时，两车间距最大【考点】追击相遇问题【名师】关键是抓住位移关系，结合运动学公式灵活求解，知道速度相等时，相距最远，（1）根据位移关系，结合运动学公式求出追及的时间，根据速度时间公式求出警车的速度．（2）当两车的速度相等时，相距最远，根据速度时间公式求出相距最远的时间，根据位移公式求出相距的最远距离5.（10分）如图所示，小球在较长的斜面顶端，以初速度v=2m/s，加速度a=2m/s2向下滑，在到达底端的前1s内，所滑过的距离为，其中L为斜面长，则（1）小球在斜面上滑行的时间为多少？（2）斜面的长度L是多少？【答案】（1）3s；（2）15m【解析】设小球在斜面上运动的总时间为t，则由题意和公式 x＝vt+at2得：解上面两个方程得：t=3s；L=15m【考点】匀变速直线运动的规律6.（10分）一列车A的制动性能经测定：当它以标准速度V=20m/s在平直轨道上行驶时，制动后需tA =40s才停下。

人教版高一物理必修一《用牛顿运动定律解决问题》评课稿

人教版高一物理必修一《用牛顿运动定律解决问题》评课稿一、教材概述《用牛顿运动定律解决问题》是人教版高一物理必修一中的一章内容，主要介绍了应用牛顿运动定律解决问题的方法和技巧。

通过学习本章，学生能够深入理解牛顿运动定律的基本原理，并能够运用这些原理解决日常生活中的实际问题。

二、课时安排本章内容共计3课时，具体课时安排如下：第一课时：力的合成与分解在本节课中，我们将学习如何利用力的合成与分解的原理解决问题。

通过实际例子的讲解和练习，学生将掌握合力的概念，了解如何将一个力分解为多个力的合力，以及如何将多个力合成为一个力。

通过这些练习，学生能够更好地理解力的作用和运用。

第二课时：动态平衡与受力分析在本节课中，我们将学习如何分析动态平衡和力的受力情况。

通过实际案例的讲解和练习，学生将学会如何利用牛顿第一定律解决物体处于动态平衡时受力的情况。

同时，学生还将学会如何绘制受力分析图，通过图示分析来解决问题。

第三课时：运动中力的分解与合成在本节课中，我们将学习如何在运动中将力分解为水平方向和竖直方向的分力，并学会将分力重新合成为合力。

通过实际案例的介绍和练习，学生将掌握如何应用分力和合力解决不同情况下的力问题。

为了达到最佳的教学效果，本章的教学将采用以下方法：1.示范教学：在课堂上，教师将通过示范和实验的方式来解释和证明牛顿运动定律及其应用。

通过直观的演示，学生能够更好地理解运动规律和力的作用。

2.讨论互动：在课堂上，教师将提出一系列问题，鼓励学生积极参与讨论。

通过小组讨论和全班交流，学生能够思考问题，提升问题解决能力。

3.实践操作：在课堂上，教师将组织学生进行实践操练和实验操作。

通过动手操作，学生能够更深入地理解和应用所学知识。

4.巩固练习：在每节课后，教师将布置题目，要求学生进行巩固练习。

通过练习题目，学生能够巩固所学知识，提升解题能力。

四、评价方式为了全面评价学生的学习情况，本章的评价方式将采用以下方法：1.观察评价：在课堂上，教师将通过观察学生的课堂表现、回答问题的能力以及实践操作中的技巧和准确性进行评价。

高一物理必修一人教版4.6用牛顿运动定律解决问题(一)

(3)选择正方向并建立直角坐标系，由牛顿第二定律及运动学
规律列方程。 (4)计算，求解未知量。
【典例2】(2012·郑州高一检测)质量为2 kg的物体置于水平
地面上，用10 N的水平拉力使它从静止开始运动，第3 s末物体的速度达到6 m/s，求： (1)物体在运动过程中的加速度的大小。 (2)物体在运动过程中受到的地面摩擦力。
(4)根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度； (5)找出题中给出的初始条件，选择合适的运动学公式，求出
所需的运动参量。
【知识点拨】受力分析的一般步骤 (1)明确研究对象，即对谁进行受力分析。 (2)把要研究的物体从周围物体中隔离出来。
(3)按顺序分析受力情况，画出力的示意图，其顺序为：重力、
(3)由运动学公式求速度。
【解析】取木箱为研究对象，木箱受力情况如图所示，其中 F 为推力，mg为重力，FN为支持力，Ff为滑动摩擦力。建立直角坐标系xOy，并取加速度a的方向为x轴的正方向。 y FN Ff Fx F O Fy mg
30°
x
(1)将推力F沿x轴和y轴两个方向进行分解得： Fx=Fcos30°，Fy=Fsin30° 根据牛顿第二定律有Fcos30°-Ff=ma FN-Fsin30°-mg=0,又有Ff=μFN
【知识点拨】
加速度a是联系力和运动的桥梁
(1)牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速直线运动公式v=v0+at,x=v0t+at2/2,v2－v02=2ax等)中，均有一个共同的物理量——加速度a。 (2)由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由运
动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体
(4)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的，不是由它对其他物体的施力决定。( )

高中必刷题物理必修1 第四章牛顿运动定律第6节用牛顿运动定律解决问题(一)整体法和隔离法临界问题

课时3 连接体问题（整体法和隔离法）、临界问题刷基础题型1 连接体问题（整体法和隔离法）1.［河北保定唐县一中2019高一上月考］（多选）如图所示，在光滑的桌面.上有质量分别为m 和M 的A 、B 两个物块，现用水平方向的力F 推物块A ，使A 、B 两物块在桌面上一起向右加速，则A 、B 间的相互作用力为（）A .若桌面光滑，作用力为MFM m+ B .若桌面光滑，作用力为mFM m+ C .若A 、B 与桌面间的动摩擦因数均为μ，A 、B 仍向右加速，则A 、B 间的相互作用力为MFMg M mμ++ D .若A 、B 与桌面间的动摩擦因数均为μ，A 、B 仍向右加速，则A 、B 间的相互作用力为MFM m+ 2.如图甲所示，当A 、B 两物块放在光滑的水平面上时，用水平恒力F 作用于A 的左端，使A 、B 一起向右做匀加速直线运动时的加速度大小为1a ，A 、B 间的相互作用力的大小为1N .如图乙所示，当A 、B 两物块放在固定光滑斜面上时，在恒力F 作用下，使A 、B 一起沿斜面向上做匀加速直线运动时的加速度大小为2a ，A 、B 间的相互作用力大小为2N ，则有关1a 、2a 和1N 、2N 的关系正确的是（）A .12a a >，12N N >B .12a a >，12N N <C .12a a =，12N N =D .12a a >，12N N =3.如图所示，楔形物体沿固定斜面加速下滑（楔形物体上表面水平），甲图中在楔形物体上再放上一个小物块，乙图中在楔形物体上施加一个竖直向下的力F ，则下列关于楔形物体运动情况的说法中正确的是（）A .甲图中楔形物体的加速度增大，乙图中楔形物体的加速度增大B .甲图中楔形物体的加速度增大，乙图中楔形物体的加速度不变C .甲图中楔形物体的加速度不变，乙图中楔形物体的加速度增大D .甲图中楔形物体的加速度不变，乙图中楔形物体的加速度不变4.如图所示，体积相同的两个小球A 和B 用1m 长的细线相连，A 的质量为m=1kg ，B 的质量为A 的质量的2倍.将它们都浸入水中后恰能处于静止状态（设水足够深，g 取10m/s 2）.求：（1）此时细线的张力大小；（2）若细线被剪断，经时间2s 后两球相距多远？题型2 临界问题5.（多选）如图所示，A 、B 两物块叠在一起静止在水平地面上，A 物块的质量2kg A m =，B 物块的质量3kg B m =，A 与B 接触面间的动摩擦因数10.4μ=，B 与地面间的动摩擦因数20.1μ=，现对A 或对B 施加一水平外力F ，使A 、B 相对静止一起沿水平地面运动，重力加速度g 取10m/s 2，物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下列说法正确的是（）A .若外力F 作用到物块A 时，则其最小值为8NB .若外力F 作用到物块A 时，则其最大值为10NC .若外力F 作用到物块B 时，则其最小值为13ND .若外力F 作用到物块B 时，则其最大值为25N6.［四川绵阳2019高一上期末］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.则（）A .当滑块向左做匀速运动时，细线的拉力为0.5mgB .当滑块以加速度a=g 向左加速运动时，小球对滑块压力为零C .当滑块以加速度a=g 向左加速运动时，细线中拉力为mgD .当滑块以加速度a=2g 向左加速运动时，细线中拉力为2mg 7.［重庆一中2019高一上期末］（多选）如图所示，平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k ，一端固定在倾角为θ=30°的斜面底端，另一端与物块A 连接，两物块A 、B 质量均为m ，初始时均静止.现用平行于斜面向上大小等于2mg的恒力F 拉物块B ，使B 沿斜面向上缓慢运动，直到B 与A 开始分离.下列说法正确的是（） A .静止时弹簧的压缩量为mgkB .从开始运动到B 与A 刚分离的过程中，B 沿斜面滑动的距离为2mgkC .从开始运动到B 与A 刚分离的过程中，B 物块的速度先增大后减小D .从开始运动到B 与A 刚分离的过程中，B 物块的加速度一直减小刷提升1.［湖北荆州中学、宜昌一中等四地七校考试联盟2019高三上期末］如图所示，光滑的水平地面上有两块材料完全相同的木块A 、B ，质量均为m ，A 、B 之间用轻质细绳水平连接.现沿细绳所在直线施加一水平恒力F 作用在A 上，A 、B 开始一起做匀加速运动，在运动过程中把和木块A 、B 完全相同的木块C 放在某一木块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动，则在放上C 并达到稳定后，下列说法正确的是（）A .若C 放在A 上面，绳上拉力不变B .若C 放在B 上面，绳上拉力为2F C .C 放在B 上，B 、C 间摩擦力为3F D .C 放在A 上比放在B 上运动时的加速度大2.（多选）如图所示，小球A 、B 的质量相等，A 球光滑，B 球与斜面间的动摩擦因数0.5tan μθ=，中间用一根弹簧连接，弹簧的质量不计，斜面足够长，倾角为θ，将A 、B 和弹簧组成的系统放到斜面上，并让弹簧处于原长时由静止释放，弹簧轴线平行于斜面，下列说法正确的是（）A .刚开始释放时A 、B 两球的加速度大小均为sin g θB .刚开始释放时A 、B 两球的加速度大小分别为sin g θ、0.5sin g θC .A 球的加速度为零时，B 球的加速度大小为1.5sin g θD .A 、B 球的加速度第一次相等时，弹簧第一次最短 3.［江西九江一中2018高一上月考］（多选）如图，在光滑水平面上放着紧靠在一起的A 、B 两物体，B 的质量是A 的2倍，B 受到向右的恒力2N B F =，A 受到的水平力92A F t =-（N ）（t 的单位是s ）.从t=0时刻开始计时，则（）A .A 物体3s 末时的加速度大小是初始时的511B .4s 后，B 物体做匀加速直线运动C .4.5s 时，A 物体的速度为零D .4.5s 后，A 、B 的加速度方向相同4.如图所示，一块质量m=2kg 的木块放置在质量M=6kg 、倾角θ=37°的粗糙斜面体上，木块与斜面体间的动摩擦因数μ=0.8，二者静止在光滑水平面上.现对斜面体施加一个水平向左的作用力F ，若要保证木块和斜面体不发生相对滑动，求F 的大小范围.（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10m/s 2）5.如图所示，质量为m=2kg 的物块放在一固定斜面上，斜面长L=11m ，当斜面倾角为37°时物块恰能沿斜面匀速下滑.现对物块施加一大小为F=100N 的水平向右的恒力，可使物块从斜面底端由静止开始向上滑行（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g 取10m/s 2），求：（1）物块在力F 作用下从斜面底端运动到顶端所需的时间；（2）若要在力F 作用下保证物块可以从斜面底端运动到顶端，则该力作用的最短时间；（3）设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角0θ时，不论水平恒力F 多大，都不能使物块沿斜面向上滑行，试求这一临界角0θ的大小（可用三角函数表示）.刷素养6.［北京市东城区2019高一上期末］如图所示，停放在水平冰面上的冰车由质量为M 、倾角为θ的斜面体改装而成，在斜面体上轻放一质量为m 的物块，不计物块与斜面、冰车与冰面之间的摩擦.（1）释放物块后，在物块沿斜面向下运动的同时，冰车也在水平冰面上运动请画出冰车受力的示意图，并根据示意图说明冰车由静止变为运动的原因（作图时冰车可视为质点）.（2）若冰面上的人在车后方用水平方向的力推车，请分析下列两种可能情况：①当力的大小为1F 时，物块在斜面上滑动的同时冰车在冰面上保持静止，求1F 和物块加速度的大小1a ；①当力的大小为2F 时，物块和斜面保持相对静止一起加速运动，求2F 和物块加速度的大小2a .（3）第（1）问和第（2）问①所述的两种情况下，小物块对斜面压力的大小不同，分别记为N1F 和N2F ，请对N1F 和N2F 的大小关系作出猜想，并说明作出该种猜想的理由.。

第四章牛顿运动定律第六节牛顿运动解决问题(一)定律探究式导学类教学设计

学校：包头市百灵庙中学学科：高一物理编写人：史殿斌审稿人：4-6用牛顿定律解决问题（一）探究式导学类教学设计【教学目标】1．能运用牛顿定律解答一般的动力学问题2．理解运用牛顿定律解题的基本方法，即首先对研究对象进行受力和运动情况的分析，然后用牛顿定律把二者联系起来3．在分析解题过程中学习体会可以采取一些具体有效的方法，比如如何建立恰当的坐标系进行解题等【教学重点】应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法【教学难点】物体的受力分析及运动状态分析，解题方法的灵活选择和运用。

正交分解法的应用。

【教学过程】1．牛顿第二定律F=ma 是连接运动学和动力学的桥梁，分析物体的受力情况和运动情况运用牛顿定律解题的基本方法：（1）只涉及加速度的动力学的问题利用牛顿第二定律F =ma（2）涉及末速度v 和时间t ，或者不涉及位移x 的动力学问题利用F =ma 与υ=υ0+at 组成的方程组解决（3）涉及位移x 和时间t ，或者不涉及末速度v 的动力学问题利用F =ma 与x=υ0t+21at 2组成的方程组解决（4）涉及位移x 和末速度v ，或者不涉及时间t 的动力学问题利用F =ma 与υ2－υ02=2ax 组成的方程组解决此解题方法还可以简单概述为：照图填空（分析物体的受力，按照物体的受力图填牛顿第二定律表达式中合力的空）按量选择（根据运动涉及的物理量选择计算运动学公式）此方法也可总结为：牛顿定律的应用，涉及的量选方程，合力表达有个性，选择要准主意硬。

2．例题训练例题1：一个静止在水平地面上的物体，质量是2 kg ，在6.4 N 的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。

物体与地面间的摩擦力是4.2 N 。

求物体在4 s 末的速度和4 s 内的位移。

例题2：一个滑雪的人，质量是75 kg ，以v 0=2 m/s 的初速度沿山坡匀加速滑下，山坡的倾角θ=30°，在t =5 s 的时间内滑下的路程x =60 m ，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）。

高一物理必修一人教版分层达标·训练4.6用牛顿运动定律解决问题(一)

高一物理必修一人教版4.6用牛顿运动定律解决问题(一)分层达标·训练【基础达标】1.用30 N的水平外力F拉一个静止在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失。

则第5 s末物体的速度和加速度分别是( )A.v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2B.v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2C.v＝4.5 m/s，a＝0D.v＝7.5 m/s，a＝02.一个原来静止在光滑水平面上的物体，质量是7 kg，在14 N的水平恒力作用下，则 5 s末的速度及5 s内的位移为( )A．8 m/s 25 m B．2 m/s 25 mC．10 m/s 25 m D．10 m/s 12.5 m3.一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是( ) A.将水平恒力增加到2F，其他条件不变B．将物体质量减小一半，其他条件不变C．物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍D．将时间增加到原来的2倍，其他条件不变4.A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若两物体的质量m A>m B，两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，则两物体能滑行的最大距离x A与x B 相比为( )A.x A＝x BB.x A>x BC.x A<x BD.不能确定5.(2012·天门高一检测)如图所示，小车运动时，看到摆球悬线与竖直方向成θ角并与小车保持相对静止，则下列说法中正确的是( )A.小车可能向右加速运动，加速度为gsinθB.小车可能向右减速运动，加速度为gtanθC.小车可能向左加速运动，加速度为gtanθD.小车可能向左减速运动，加速度为gtanθ6.(2012·衡水高一检测)固定光滑细杆与地面成一定倾角α，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下沿杆向上运动，推力F与小环速度v 随时间变化规律如图所示，取重力加速度g=10 m/s2.求：(1)小环的质量m。

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二、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（知道三个运动学量）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。
复习：
一、牛顿第二定律
1、内容：物体的加速度跟所受合力成正比,跟物体质量成反比; 加速度方向跟合力方向相同。 2、公式:
F=ma
注意：（1）同时性（2）同向性
二、运动学公式
速度公式：v = vo+at 位移公式：x= vot +at2 /2
导出公式：vt 2－ vo 2 =2ax
例1.一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在
G
解：根据运动学公式：x＝v0t＋ a＝ 2（x－v0t）
1

2
at2 得：
t2 代入已知量得：a＝4m/s2
对人进行受力分析，建立坐标系，根据牛顿第二定律F＝ma，得： mgsinθ －F阻＝ma 即：F阻＝mgsinθ －ma 代入数值得：F阻＝67.5N 即：滑雪人受到的阻力是67.5N。
第二步求F合、阻力
要对人进行受力分析画受力图，
Ｎ f
a
G1
G2
)30o G
第二步求F合、阻力
要对人进行受力分析画受力图
Ｎ
所以：F合=ma=300N a x轴方向：F合=G1－f y轴方向：F1－G2=0 滑雪人所受的阻力 f=G1－ F合 =mgsinθ－ F合 =67.5N
G1
f G2
)30o
物体受力情况牛顿第二定律加速度 a 运动学公式物体运动情况
练习：一木箱质量为 m ，与水平地面间的动摩擦
因数为μ，现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F 推木箱，求经过t秒时木箱的速度。
N
f F2=FSin G F Y N 建立直角坐标系 F1=FCos X

F1=FCos
物体受力情况牛顿第二定律加速度 a 运动学公式物体运动情况
更上一层：
上题中如果忽略空气阻力作用，求滑雪板与雪面间动摩擦因数多大? 如果坡长只有60m，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上还能滑多远？如果下坡后立即滑上一个300的斜坡。请问滑雪者最高能上升多高？
动力学的两类基本问题
示数是2.10N。这个物体的质量是多大?
【答案】m=2 kg
【练习3】一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑，初速度是零，经过5.0 s的时间, 滑下的路程是10m, 斜面的夹角是300，求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取 10 m/s2)
【答案】μ=0.48

练习：
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）。 F = 1.5×103N
1.基本思路:加速度a是联系力和运动的桥梁
所求量物体加速度运动学牛顿第受公式力二定律分析所求量从运动确定受力
从受力确定运动
a
物体运动分析
2.解题步骤：
(1)确定研究对象； (2) 分析受力情况和运动情况，画示意图(受力和运动过程)； (3) 用牛顿第二定律或运动学公式求加速度； (4) 用运动学公式或牛顿第二定律求所求量。
N f
O
F
G
思考:如果物体与地面的动摩擦因数为0.2，其他条件不变。其结果如何？
一、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、位移等。处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求合力，据牛顿第二定律求加速度，再用运动学公式求所求量(运动学量)。
G
vt v0 at 0 1.1 4 4.4m / s
1 2 1 2 s v t at 1 . 1 4 8.8m 4s内的位移 0 2 2
例1.一个静止在水平地面上的物体,质量是2Kg, 在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。物体与地面间的摩擦力是4.2N。求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。
【练习 1】质量为 40kg 的物体静止在水
平面上, 当在400N的水平拉力作用下由
静止开始经过16m时, 速度为16 m/s, 求
物体受到的阻力是多少?
【答案】80N
F
【练习2】用弹簧秤拉着一个物体在水平面
上做匀速运动, 弹簧秤的示数是0.40N. 然后
用弹簧秤拉着这个物体在水平面上做匀变
速运动, 测得加速度是0.85 m/s2, 弹簧秤的
2
根据牛顿第二定律： F合=ma，结合物体的受力情况： F合=G’-f 得： f=G’-ma =mgsin θ -ma =67.5N
N f G’ G” G
；
/kxiantu/ k线形态
rtz63qts
情况和时他的表情变化，调整针灸穴位的组配、下针的力道和用针的时间，以及艾柱熏烤的强度。细心的华老郎中发现，耿老爹对百会穴位非常敏感，只要银针一刺入那个穴位，耿老爹就会出现非常剧烈的全身反应，这就更加坚定了他能够完全治愈耿老爹这个顽疾的信心。不过，华老郎中也曾经犹豫不决。这位经验丰富的老先生非常明白，此穴位强刺存在一定程度的风险，搞不好会适得其反，以后若再想治愈就没有可能了。纵观整个过程和所取得的疗效以及耿老爹的身体状况，华老郎中经过反复考虑之后认为，胜算的可能性还是要大一些的，于是决定走一步险棋试试！那天晚饭后，华老郎中请李长善夫妇也到这边屋子里来，一起见证这个既让人欣喜若狂，更会让人痛苦不堪的时刻。因为老先生自信，耿老爹认出来李家三兄妹并非自己亲生骨肉的时刻就要到来了！想到耿老爹将不得不无奈地接受已经永远失去了三个亲生骨肉的残酷现实，华老郎中的心里也不由地涌上了万箭穿心般的痛，但没有法子啊，他是一名医匠，别无选择„„关键一刻的就要开始了。耿老爹按照华老郎中的吩咐，闭目端坐在一把舒适的大椅子上，平心静气地等待老先生下针，李长善夫妇和尚文、尚英、尚武都屏息站在周围瞪大眼睛注视着。因为他们都已经知道，耿老爹很快就要认出来李家三兄妹并非自己的亲生骨肉了，所以大家的心情都非常紧张。只见华老郎中缓缓地挪步来到耿老爹的身后，先是舒展双臂做了一个深呼吸，接着再活动活动手臂和十指，然后用棉球蘸了白酒反复擦拭耿老爹的百会穴位。最后，轻轻拿起一根长长的银针放在点着了的白酒灯火苗上穿插三个来回，然后屏息凝神，将这根长长的银针徐徐刺入耿老爹的百会穴„„突然，耿老爹浑身上下一阵猛烈的震颤„„华老郎中将银针留在穴位内，双手轻轻扶住耿老爹肩膀，用一种少见的沧桑之音，缓缓地说：“大善人啊，你不要睁眼，莫要惊慌，也不要说话，慢慢地回想吧„„你的三个骨肉孩儿，他们都在看着你哪„„”在耿老爹的脑海里，出现的是可爱的尚文、尚英和尚武„„他教他们认字„„他们围在他身边听他唱曲儿„„看到耿老爹慢慢放松了，华老郎中腾出右手，轻轻地转动留在穴位内的那根长长的银针，耿老爹浑身上下又是一阵猛烈的震颤„„华老郎中再次用天籁般的沧桑之音，缓缓地说：“大善人啊，听我的话，不要睁眼，莫要惊慌，也不要说话，慢慢地回想吧„„你的正儿、英子、小直子，他们从小由你和妻子亲自带大，你教他们说话，唱歌，给他们讲故事„„ 经常带他们去喜欢的地方玩耍„„”这时候，在耿老爹的脑海里恍惚出现了耿正、耿英、耿直小时候的模样，他教他们认字读书，给他们讲故事，教他们吹笛子拉二胡„„他带他们去镇南边的
练习：
质量为20kg的物体若用20N的水平力牵引它，刚好能在水平面上匀速前进。求：（1）若改用50N拉力沿与水平方向成37°的夹角向斜上方拉它，使物体由静止出发在水平面上前进2.3m时，它的速度多大？（ 2 ）在前进 2.3m 时撤去拉力，又经过 3s 钟，物体的速度多大？（3）物体总共通过多大位移？（g取10m/s2）
4.如何求加速度？借助于牛顿第二定律F合=ma，利用合力来求加速度。 5.本题的解题思路如何？先受力分析求出合力，再用牛顿第二定律求出加速度， N 最后用运动学公式求解。
解：物体受力如图
f
O
F
由图知：F合=F－f=ma
a=
4s末的速度
F f 6.4 4.2 1.1m / s 2 m 2
（1）2.3m／s （2）0
（3）4.95m
解题过程
解:对物体,受力分析如图.建立如图所示坐标系. 根据牛顿第二定律.得 F合=F- f=ma,得 a=(6.4-4.2)/2= 1.1m/ s2 f 由vt=at，得 vt =1.1×4m/s=4.4m/s 1 由s= — at2，得 2 1 s= —×1.1×42=8.8m
6.4N的水平拉力作用下沿水平面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力为4.2N。求物体4s末的速度和 4s内发生的位移。 N 问题：
1.物体的受力情况如何？ f F 受力分析如图示： 2.物体所受的合力如何？竖直方向：合力为零，加速度为零。 G 水平方向：大小：F合=F－f；方向与拉力F方向相同 3.物体的运动情况中已知哪些量？要求末速度和位移，还差什么量？已知初速度VO和时间t，要ＶＯ =O t=4s Ｖ t=? 求末速度Vt和位移Ｘ,还差Ｘ=? 加速度a。
f F2=FSin

G
F
水平方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma
竖直方向：N=G+F2=G+Fsin f=µ N
X方向：F合=F1-f=Fcos -f=ma

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