4.5牛頓運動定律的應(yīng)用（導(dǎo)學案）（原卷版）高一物理

第5節(jié)牛頓運動定律的應(yīng)用導(dǎo)學案【學習目標】1.進一步學習分析物體的受力情況，并能結(jié)合物體的運動情況進行受力分析。2.知道動力學的兩類問題，理解加速度是解決兩類動力學問題的橋梁。3.熟練掌握應(yīng)用牛頓運動定律解決問題的方法和步驟。4.會利用動力學的觀點處理傳送帶模型5.會利用動力學的觀點處理板塊模型【學習重難點】 1.已知物體的受力情況求物體的運動情況。（重點）2.已知物體的運動情況，求物體的受力情況。（重點）3.利用動力學的觀點處理傳送帶模型。（重點難點）4.利用動力學的觀點處理板塊模型。（重點難點）【知識回顧】1.牛頓第二定律內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成，跟物體的質(zhì)量成，加速度的方向跟作用力的方向。這就是牛頓第二定律。2.對表達式F＝ma的理解：(1)單位統(tǒng)一：表達式中F、m、a三個物理量的單位都必須是單位。(2)F的含義：指的是物體所受的。(3)“＝”的含義：不僅表示左右兩邊相等，也表示相同，即物體加速度的與它所受合力的相同。3.速度與時間的關(guān)系（1）公式：（2）適用范圍：直線運動。（3）矢量性：v0、v、a均為矢量，應(yīng)用時，應(yīng)先選取。①一般取v0的方向為(若v0＝0，則取運動的方向為正方向)。②已知量：a或v與v0的方向相同時取，與v0的方向相反時取。4.勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系（1）公式：（2）對位移公式的理解:①只適用于直線運動；②因為υ0、α、x均為矢量，使用公式時應(yīng)先規(guī)定。（一般以的方向為正方向）③若v0=0，x＝eq\f(1,2)at25.速度與位移關(guān)系（1）公式：（2）對位移公式的理解:①只適用于直線運動；②因為v、υ0、α、x均為矢量，使用公式時應(yīng)先規(guī)定。（一般以的方向為正方向）③若v0=0，【自主預(yù)習】1.從受力確定運動情況：如果已知物體的受力情況，可以由牛頓第二定律求出物體的，再通過確定物體的運動情況。2.從運動情況確定受力：如果已知物體的運動情況，根據(jù)運動學規(guī)律求出物體的，結(jié)合受力分析，再根據(jù)求出力?！菊n堂探究】思考與討論：為了盡量縮短停車時間，旅客按照車門標注的位置候車。列車進站時總能準確的停在對于車門的位置。這是如何做到的呢？復(fù)習與思考：(1)牛頓第一定理的內(nèi)容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？(2)牛頓第二定理的內(nèi)容是什么？它揭示了什么樣的規(guī)律？(3)既然力是改變物體運動狀態(tài)的原因，那么力與運動之間存在怎樣的關(guān)系呢？(4)我們在研究力與運動之間關(guān)系時我們可能遇到哪些問題？對這些問題你認為如何處理呢？一、從受力確定運動情況【例題1】運動員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠處的某個位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運動員的隊友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運動。（1）運動員以3.4m/s的速度投擲冰壺，若冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)為0.02，冰壺能在冰面上滑行多遠？g取10m/s2。（2）若運動員仍以3.4m/s的速度將冰壺投出，其隊友在冰壺自由滑行10m后開始在其滑行前方摩擦冰面，冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，冰壺多滑行了多少距離？二、從運動情況確定受力【例題2】如圖，一位滑雪者，人與裝備的總質(zhì)量為75kg，以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下，山坡傾角為30°，在5s的時間內(nèi)滑下的路程為60m。求滑雪者對雪面的壓力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空氣阻力），g取10m/s2。思考與總結(jié)：(1)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，要做好哪兩個分析？(2)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，要把力和運動聯(lián)系在一起的橋梁是什么？(3)你認為“從受力確定運動情況”這類問題中，我們應(yīng)該按照怎樣的步驟解決來解決？思考與總結(jié)：1.兩個分析：(1)分析：逐一分析不同運動特點，找出相鄰過程的。(2)分析：逐過程分析物體，注意、彈力可能變化。2.一個橋梁：3.兩類問題的解題步驟：三、傳送帶模型（一）水平傳送帶問題【例題3】如圖所示，水平傳送帶正在以v＝4.0m/s的速度勻速順時針轉(zhuǎn)動，質(zhì)量為m＝1kg的某物塊(可視為質(zhì)點)與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，將該物塊從傳送帶左端無初速度地輕放在傳送帶上(g取10m/s2)．如果傳送帶長度L＝20m，求經(jīng)過多長時間物塊將到達傳送帶的右端．思考與討論：(1)物塊輕放在傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？(2)物塊開始做何種運動？(3)當物塊的速度加速到與傳送帶的速度相等時經(jīng)歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運動？這一段經(jīng)歷的時間多長？(6)你是否可以畫一下物塊在這個過程的vt圖像？【拓展與突破】如果傳送帶長度L＝4.5m，求經(jīng)過多長時間物塊將到達傳送帶的右端．(1)物塊是否可以加速到和傳送帶速度相同，而不掉落傳送帶？(2)此種情況物塊的運動形式是否和第一種情況相同？(3)此種情況物體的vt圖像如何畫？【例題4】如圖所示，繃緊的水平傳送帶足夠長，始終以恒定速率v1＝2m/s沿順時針方向運行。初速度為v2＝4m/s的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶，小物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，若從小物塊滑上傳送帶開始計時，求：(1)小物塊在傳送帶上滑行的最遠距離；(2)小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時間。思考與討論：(1)物塊滑上傳送帶上后，所受的合外力多大？物塊的加速度多大？(2)物塊開始做何種運動？(3)當物塊的速度向左減為零時經(jīng)歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度向左減為零時，物塊是否處于靜止狀態(tài)？(5)若物塊不靜止，那么它將做何種運動？(6)從靜止開始，物塊速度和傳送帶速度相同時，經(jīng)歷多長時間？此時位移多大？這段位移與物塊向左運動的位移相比，哪段大？(7)物塊與傳送帶速度相同后，將做何種運動？再經(jīng)多長時間滑離傳送帶？(8)若規(guī)定向左為正方向，你是否可以繪制一下物塊的vt圖像呢？【拓展與突破】若初速度為v2＝1m/s，則小物塊從A處出發(fā)再回到A處所用的時間？(1)此種情況小物塊經(jīng)歷的過程是否和第一種情況相同？(2)你是否能夠做出分析說明，并繪制小物塊的vt圖像呢？（二）傾斜傳送帶問題【例題5】如圖所示，沿順時針轉(zhuǎn)動的傳送帶AB，長，與水平面的夾角，速度恒為。在傳送帶底端A處無初速度釋放一質(zhì)量的物體，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)。求：（1）木塊放上傳送帶瞬間的加速度大??；（2）后物體的速度大??；（3）物體從A運動到B的時間。思考與討論：(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個力？物塊的加速度多大？(2)物體開始做何種運動？(3)當物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時經(jīng)歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物塊是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，物塊將做何種運動？這一段經(jīng)歷的時間多長？(6)你是否可以畫一下物塊在這個過程的vt圖像？【例題6】如圖所示，傳送帶與地面夾角，長度為，傳送帶以的速率逆時針轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端無初速度地放一個質(zhì)量為的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為。求物體從運動到所需時間是多少？（，，?。┧伎寂c討論：(1)物體無初速度放在傳送帶上后，受到幾個力？物塊的加速度多大？(2)物體開始做何種運動？(3)當物體的速度加速到與傳送帶的速度相等時經(jīng)歷多長時間？位移多大？(4)當物塊的速度和傳送帶速度相同時，物體是否還受傳送帶的摩擦力？(5)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力的指向哪個方向？(6)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運動？這一段經(jīng)歷的時間多長？(7)你是否可以畫一下物體在這個過程的vt圖像？【拓展與突破】若物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.8，思考如下問題：(1)物塊和傳送帶速度相同后，摩擦力是靜摩擦力還是滑動摩擦力？(2)物體和傳送帶速度相同后，物體將做何種運動？(3)你是否可以畫一下物體在這個過程的vt圖像？思考與討論：你認為當我們遇到傳送帶類問題時，應(yīng)該注意哪些問題？四、板塊模型（一）無外力板塊模型【例題7】如圖所示，質(zhì)量M=8.0kg的薄木板靜置在光滑水平地面上，質(zhì)量m=2.0kg的小滑塊（可視為質(zhì)點）以速度v0=5.0m/s從木板的左端沖上木板，恰好不滑離木板．已知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.20，重力加速度g取10m/s2．求（1）分別求出小滑塊和薄木板的加速度大??；（2）薄木板的長度。思考與討論：(1)小滑塊沖上木板后，二者各受到幾個力？二者的加速度多大？(2)小滑塊和木板各做何種運動？(3)小滑塊恰好不脫離木板，需要的條件是什么？(4)你能否畫一下小滑塊和木板運動的過程簡圖，并標注出二者的位移關(guān)系？（二）受恒定外力板塊模型【例題8】如圖所示，質(zhì)量的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平推力，當小車向右運動的速度達到1.5m/s時，在小車前端輕輕地放上一個大小不計，質(zhì)量為的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)，小車足夠長。（?。┣蟆茫?）小物塊放后，小物塊及小車的加速度各為多大？（2）經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度？（3）從小物塊放上小車開始，經(jīng)過小物塊通過的位移大小為多少？思考與討論：(1)小物塊放后，二者各受到幾個力？二者的加速度多大？(2)小物塊和小車各做何種運動？(3)經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度？(4)小物塊和小車共速后，小物塊是否繼續(xù)以原來的加速度做加速運動？(5)如何判斷小物塊和小車共速后的運動形式？（三）板塊模型的三個基本關(guān)系加速度關(guān)系如果滑塊與木板之間沒有發(fā)生相對運動，可以用“法”求出它們一起運動的；如果滑塊與木板之間發(fā)生相對運動，應(yīng)采用“法”分別求出滑塊與木板運動的加速度。應(yīng)注意找出滑塊與木板是否發(fā)生等隱含條件速度關(guān)系滑塊與木板之間發(fā)生相對運動時，明確滑塊與木板的速度關(guān)系，從而確定滑塊與木板受到的摩擦力。應(yīng)注意當滑塊與木板的速度相同時，摩擦力會發(fā)生的情況位移關(guān)系滑塊與木板疊放在一起運動時，應(yīng)仔細分析滑塊與木板的運動過程，明確滑塊與木板對地的位移和滑塊與木板之間的之間的關(guān)系課堂小結(jié)：【自我測評】1．中國制造又立大功！2021年10月16日，中國為老撾設(shè)計制造的“瀾滄號”動車組（如圖所示）正式交付?！盀憸嫣枴弊罡哌\營時速，若整車質(zhì)量為，最大動力為，運動阻力為車重的0.01倍，以最大動力從靜止勻加速到，大約要經(jīng)過多長時間（?。ǎ?/p>

A． B． C． D．2．如圖所示為游樂場滑梯的示意圖，滑梯的斜面段長度L=5.0m，高度h=3.0m，游客與斜面的動摩擦因數(shù)為，游客從斜面頂端由靜止下滑，已知游客質(zhì)量為m=50kg，游客可以看成質(zhì)點并不計空氣阻力，重力加速度。則（）

A．游客下滑過程中受到斜面的支持力為500NB．游客下滑過程中加速度大小為C．游客下滑到底端的時間約為1.4sD．游客下滑到底端的速度大小約為10m/s3．保山是云南唯一一個擁有兩個機場的城市!保山的兩個機場為保山云瑞機場、騰沖駝峰機場，并且兩個機場的旅客吞吐量都達百萬級。對于人口只有兩百多萬的城市來說，這很難得!同時也說明保山的旅游資源很豐富。如圖甲為應(yīng)用于云端機場的安全檢查儀，其傳送裝置可簡化為如圖乙所示的模型，緊繃的傳送帶始終保持的恒定速率運行，行李與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)，A、B間的距離為，取。旅客把行李（可視為質(zhì)點）無初速度地放在處，經(jīng)過一段時間運動到處，則下列說法正確的是（）

A．該行李的加速度大小一直為B．該行李經(jīng)過到達處C．該行李相對傳送帶滑行距離為D．若傳送帶速度足夠大，行李最快也要才能到達處4．如圖，水平皮帶勻速順時針轉(zhuǎn)動，速度大小，A、B兩輪間的距離為4m，在右端一物塊以的速度滑上皮帶，物塊與皮帶間的動摩擦因數(shù)，取，則下列說法正確的是（）

A．物塊能滑過B輪B．物塊經(jīng)速度減為零C．物塊返回到A輪時的速度大小仍是D．物塊在皮帶上滑動時加速度的大小是5．傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機場和火車站，如圖為傾斜傳送帶裝置的示意圖，傳送帶足夠長，木箱M正在靜止的傳送帶上以加速度a勻加速下滑，某時刻傳送帶突然順時針以速度，啟動，則傳送帶啟動后（）

A．木箱M開始加速上滑B．木箱M開始減速下滑C．木箱M繼續(xù)以加速度a勻加速速下滑D．木箱M仍然勻加速下滑，但加速度比a值小6．如圖甲所示，傾斜的傳送帶正以恒定速率v1沿順時針方向轉(zhuǎn)動，傳送帶的傾角為37°。一物塊以初速度v0從傳送帶的底部沖上傳送帶并沿傳送帶向上運動，其運動的v－t圖象如圖乙所示，物塊到傳送帶頂端時速度恰好為零，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2，則（）A．傳送帶的速度為4m/sB．傳送帶底端到頂端的距離為14mC．物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為D．摩擦力方向一直與物塊運動的方向相反7．如圖甲所示，光滑水平面上靜置一個薄長木板，長木板上表面粗糙，其質(zhì)量為M，t=0時刻質(zhì)量為m的物塊以水平速度v滑上長木板，此后木板與物塊運動的圖像如圖乙所示，重力