4.5牛顿运动定律的应用导学案高一上学期物理人教版

4.5 牛顿运动定律的应用学案
学习目标
1.掌握用牛顿运动定律解决两类问题的方法。

(科学思维)
2.理解加速度是解决动力学问题的桥梁。

(物理观念)
3.掌握解决动力学问题的基本思路和方法。

(科学思维)
一、从受力情况确定运动情况
[情境探究]
玩滑梯是小孩非常喜欢的活动,如果滑梯的倾角为θ,一个小孩从静止开始下滑,小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ,滑梯长度为L,怎样求小孩滑到底端的速度大小和需要的时间?
解题步骤：
流程：
例1：运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。

按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。

求：运动员以3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g取10 m/s 2。

拓展：若运动员仍以3.4 m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由
滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变
为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离？
针对训练1:如图所示,放置于水平地面上质量是10 kg的物体,在与水
平方向成37°角的斜向右上方的拉力F=100 N的作用下,由静止开始沿
水平地面做直线运动,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5
(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s 2 ),
求：5 s末物体的速度大小和5 s内物体的位移大小
二、从运动情况确定受力情况
如图所示为一运动员沿平滑山坡由上而下滑雪时的照片。

(1)知道在下滑过程中的运动时间；(2)知道在下滑过程中的运动位移。

结合上述情况讨论:如何根据运动员的运动情况确定其受力情况?
解题步骤：
流程：
思考：在运用牛顿第二定律解决实际问题中，不管是“已知物体的受力情况，求物体的运动情况”，还是“已知物体的运动情况，求物体的受力情况”，你认为最关键的一个物理量是哪一个？为什么？例2、一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60 m。

求滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s 2。

针对训练2：民航客机一般都有紧急出口,发生意外情况的飞机紧急着陆后,打开紧急出口,狭长的气囊会自动充气,生成一条连接出口与地面的斜面,斜面的倾角为37°,人员可沿斜面匀加速滑行到地上。

如果气囊所构成的斜面长度为8 m,一个质量为50 kg 的乘客从静止开始沿气囊滑到地面所用时间为2 s 。

(g=10 m/s 2)则乘客与气囊之间的动摩擦因数。

当堂检测：
1．静止在水平地面上的物体的质量为m =2 kg ，在大小为8 N 的水平恒力F
推动下开始运动，4 s 末它的速度达到4 m/s 。

重力加速度g 取10 m/s 2，
求：
（1）物体运动的加速度a ；
（2）物体在这4s 内的位移s ；
（3）物体与地面的动摩擦因数μ。

2．光滑固定斜面上由静止释放一个质量m ＝1kg 的小球，斜面长L ＝0.4m ，与水平面夹角θ＝30°，取g ＝10m/s²。

求：
（1）小球沿斜面下滑时的加速度a ；
（2）小球滑到斜面底端时的速度v 。

3．为了让汽车平稳通过道路上的减速带，车速一般控制在20 km/h 以下。

某人驾驶一辆小型客车以v 0＝10 m/s 的速度在平直道路上行驶，发现前方s ＝15 m 处有减速带，立刻刹车匀减速前进，到达减速带时的速度v ＝5.0 m/s 。

已知客车和人的总质量m ＝2.0×103 kg 。

求：
（1）客车从开始刹车直至到达减速带过程所用的时间t ；
（2）客车减速过程中受到的阻力大小F f 。

4．如图所示，一个质量1kg m =的物体放在水平地面上。

对物体施加一个10N F =的拉力，使物体做初速为0的匀加速直线运动。

已知拉力与水平方向的夹角37θ=，物体与水平地面的动摩擦因数0.50μ=。

sin 370.60=，cos370.80=，取重力加速度2
10m/s =g 。

（1）画出受力分析图，求物体运动的加速度大小a ；
（2）求物体在2.0s 末的速度大小v ；
（3）若在2.0s 末时撤去拉力F ，求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离S 。

5．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2kg 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=30N F 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35μ=。

试求：
（1）小球运动的加速度大小1a ；
（2）若风力F 作用4s 后撤去，求小球上滑过程中距A 点的最大距离。