1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。 6用牛顿运动定律解决问题(一)一、牛顿第二定律的应用物体的运动方向是否一定与物体所受合力的方向一致，为什么？提示：不一定。物体的运动情况由物体所受的合外力和物体的初始状态共同决定。如物体以某一初速度v0冲上光滑斜面，合力方向沿斜面向下，而物体的运动方向沿斜面向上。所以受力情况决定了加速度，但与速度没有任何关系。确定了运动和力的关系，把物体的运动情况与受力情况联系起来。二、两类动力学问题如图为小孩非常喜欢的滑梯，已知小孩与滑梯间的动摩擦因数和滑梯的倾角，小孩从滑梯上下滑过
2、程中，小孩的加速度与小孩的质量有关吗？提示：没有关系。1已知物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学规律确定物体的运动情况。2已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律确定物体所受的力。(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向。()(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。()(3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的。()(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的。()知识点一从受力确定运动情况1由受力情况确定运动情况的基本思路：分析物体的受力情况，求出物体所受的合外力，由牛顿第二定律求出物体
3、的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。流程图如下：2由受力情况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(包括大小和方向)。(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。如图，汽车在高速公路上做匀加速直线运动，已知汽车与地面之间的动摩擦因数，如何计算汽车的运动情况？提示：通过分析汽车的受力情况，根据牛顿第二定律求得加速度，然后由运动学公式求出汽车运动的位移、速度及时间等。【典例】可爱的企鹅喜欢在冰面上
4、玩游戏。如图所示，有一企鹅在倾角为37的倾斜冰面上，先以加速度a0.5 m/s2 从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t8 s时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数0.25，已知sin370.6，cos370.8。g取10 m/s2，求：(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小；(2)企鹅在冰面滑动的加速度大小；(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。(计算结果可用根式表示)【解析】(1)在企鹅向上奔跑过程中：xat2，解得x16 m。(2)在企鹅卧倒以后将进行两个过程的运动，第一个过程从卧倒到最高点做匀减速运
5、动，第二个过程是从最高点匀加速滑到最低点，两次过程根据牛顿第二定律分别有：mgsin37mgcos37ma1，mgsin37mgcos37ma2，解得a18 m/s2，a24 m/s2。(3)上滑位移x11 m退滑到出发点的速度v，解得v2 m/s。答案：(1)16 m(2)上滑过程8 m/s2，下滑过程4 m/s2(3)2 m/s一个人从静止开始沿山坡向下滑雪(如图所示)，山坡的倾角30，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04，人不用雪杖，求5 s内滑下的路程和5 s末的速度大小。(g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)【解析】以人(包括滑雪板)为研究对象，受力情况如图所示。将重力mg沿垂直
6、于山坡方向和沿山坡方向分解，据平衡条件和牛顿第二定律列方程FNmg cos 0mg sin Ffma又因为FfFN由式可得：ag(sin cos )故xat2g(sin cos )t210(0.04)52 m58.2 mvat10(0.04)5 m/s23.3 m/s。答案：58.2 m23.3 m/s【加固训练】1A、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mAmB，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xA与xB相比()AxAxBBxAxBCxAFf，向下做加速运动，过程中速度在增大，所以阻力在增大，当mgFf时，合力为零，做匀速直线运动，速度不再
7、增大，故小球的速度先增大后匀速，A正确。【加固训练】如图所示为两个等高的光滑斜面AB、AC，将一可视为质点的滑块由静止在A点释放。沿AB斜面运动，运动到B点时所用时间为tB；沿AC斜面运动，运动到C点所用时间为tC，则()AtBtCBtBtCCtBtC D无法比较【解析】选C。设斜面倾角为，对m利用牛顿第二定律解得加速度ag sin ，解几何三角形得位移x，据xat2得t，C正确。2.如图所示，质量m060 kg的人通过定滑轮将质量为m10 kg的货物提升到高处。滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a2 m/s2，则人对地面的压力为(g取10 m/s2)()A120 NB480 NC600
8、 ND720 N【解析】选B。对货物，根据牛顿第二定律有Fmgma，对人根据平衡条件有FFNm0g，由以上两式得FN480 N。3.如图所示，弹簧测力计外壳质量为m0，弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩处吊着一质量为m的重物，现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计，使其向上做匀加速运动，则弹簧测力计的示数为()Amg BmgCF DF【解析】选D。设弹簧测力计的示数为FT，以弹簧测力计和重物为研究对象，根据牛顿第二定律有F(mm0)g(mm0)a，解得ag。以重物为研究对象，根据牛顿第二定律有FTmgma，由以上几式可得FTF4(教材二次开发【问题与练习】T3变式题)民用航空客机的机舱除通常的舱
9、门外还设有紧急出口，发生意外情况的客机着陆后，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来。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/s2)，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，h4.0 m，L5.0 m，t2.0 s。设斜面倾角为，则sin 乘客沿气囊下滑过程中，由Lat2得a，代入数据得a2.5 m/s2。(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 Ffma沿y轴方向有FNmg cos 0又FfFN，联立方程解得0.92。答案：(1)2.5 m/s2(2)0.92关闭Word文档返回原板块