《5.牛顿运动定律的应用》导学案

5.牛顿运动定律的应用
【学习目标】
1.知道动力学的两类基本问题。

2.理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁。

3.熟练掌握应用牛顿运动定律解动力学问题的思路和方法。

【新课学习】
一、牛顿第二定律的作用
1、牛顿第二定律确定了运动和力的关系：加速度的大小与物体的大小成正比，与物体的成反比；加速度的方向与的方向相同.
2、物体的初速度与加速度决定了物体做什么运动，在直线运动中：
二、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，再通过运动学的规律确定物体的情况.
例1、一个质量m＝10 kg的箱子与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，现给箱子施加F ＝40 N的水平拉力，使箱子从静止开始运动，如图所示，则拉力F作用2 s时箱子的速度为___ m/s,2 s内箱子的位移为____ m.
例2、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。

（1）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/s2。

（2）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 10 m 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？
小结：（1）从受力确定运动情况的基本思路流程图如下：
（2）从受力确定运动情况的解题步骤
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，求合力的大小和方向.
③根据牛顿第二定律列方程，求加速度.
④结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动时间等.
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，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出 .
例3.一位滑雪者，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，山坡的倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60m，求滑雪人受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10m/s2。

例4、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.
小结：1.从运动情况确定受力基本思路流程图：
2.从运动情况确定受力的解题步骤
①确定研究对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图.
②选择合适的运动学公式，求出物体的加速度.
③根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力.
④选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力.
【达标检测】
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，外力F作用3 s后撤去.则第5 s末物体的速度和加速度大小分别是
A.4.5 m/s,1.5 m/s2
B.7.5 m/s,1.5 m/s2
C.4.5 m/s,0
D.7.5 m/s,0
2.在交通事故分析中，刹车线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划痕.在某次交通事故中，汽车刹车线长度是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/s2，则汽车刹车前的速度大小为
A.7 m/s
B.14 m/s
C.10 m/s
D.20 m/s
3.一艘在太空飞行的宇宙飞船，开动推进器后受到的推力是800 N，开动5 s的时间，速度的改变为2 m/s，则宇宙飞船的质量为
A.1 000 kg
B.2 000 kg
C.3 000 kg
D.4 000 kg
4.(多选)放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块的速度v与时间t的关系分别如图6甲、乙所示.取重力加速度g＝10 m/s2.由甲、乙两图可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为( )
A.m＝0.5 kg
B.m＝1.5 kg
C.μ＝0.4
D.μ＝
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5.如图所示，木箱在100 N的拉力作用下沿粗糙水平地面以5 m/s的速度匀速前进，已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，拉力与水平地面的夹角为37°，重力加速度g 取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.经过一段时间后撤去拉力，求：
(1)木箱的质量；
(2)撤去拉力后木箱匀减速运动的时间和位移.。