习题2
2-1 质量为16kg 的质点在xOy 平面内运动，受一恒力作用，力的分量为
6N x f =，7N y f =，当0t =时，0x y ==，2m /s x v =-，0y v =。当2s
t =时，求：
(1) 质点的位矢； (2) 质点的速度。 解：由 x x f a m =
，有：x a 263m /168s =
=，27
m /16
y y f a s m -== （1）2
0035
22m /84
x x x
v v a dt s =+=-+?=-?， 20077
2m /168
y y y v v a dt s -=+=?=-?。
于是质点在2s 时的速度：57
m /s 48
v i j =--
（2）22011()22x y r v t a t i a t j =++1317
(224)()428216
i j -=-?+??+?
137
m 48
i j =--
2-2 质量为2kg 的质点在xy 平面上运动，受到外力2424=-F i t j 的作用，t =0时，它的初速度为034=+v i j ，求t =1s 时质点的速度及受到的法向力n F 。 解：解：由于是在平面运动，所以考虑矢量。
由：d v F m
d t
=，有：2
4242d v i t j dt -=?，两边积分有：
0201(424)2
v t v d v i t j dt =-??，∴3024v v t i t j =+-， 考虑到034v i j =+，s t 1=，有15v i =
由于在自然坐标系中，t v v e =，而15v i =（s t 1=时），表明在s t 1=时，切向
速度方向就是i 方向，所以，此时法向的力是j 方向的，则利用2424F i t j =-，将s t 1=代入有424424t n F i j e e =-=-，∴24n F N =-。
2-3．如图，物体A 、B 质量相同，B 在光滑水平桌面上．滑轮与绳的质量以及空气阻力均不计，滑轮与其轴之间的摩擦也不计．系统无初速地释放，则物体A 下落的加速度是多少？
解：分别对A ，B 进行受力分析，可知：
A A A m g T m a -=
2B B T m a =
12
B A a a =
则可计算得到：4
5
A a g =
。
2-4．如图，用质量为1m 的板车运载一质量为2m 的木箱，车板与箱底间的摩擦系数为μ，车与路面间
的滚动摩擦可不计，计算拉车的力F 为多少才能保证木箱不致滑动？
解法一：根据题意，要使木箱不致于滑动，必须使
板车与木箱具有相同的加速度，且上限车板与箱底间为最大摩擦。 即：max 212222
f m
g f F
a m m m m m μ=
=<=
+
可得：12()F m m g μ<+
解法二：设木箱不致于滑动的最大拉力为max F ，列式有：
max 2122F m g m a
m
g m a
μμ-==
联立得：max 12()F m m g μ=+， 有：12()F m m g μ<+。
2-5．如图所示一倾角为θ的斜面放在水平面上，斜面上放一木块，两者间摩擦系数为)(θμtg <。为使木块相对斜面静止，求斜面加速度a 的范
围。
解法一：在斜面具有不同的加速度的时候，
木块将分别具有向上和向下滑动的趋势，这就是加速度的两个范围，由题意，可得：
（1）当木块具有向下滑动的趋势时（见图a ），列式为：
sin cos N N mg μθθ+=
1s i n c o s N N m
a
θμθ-
= 可计算得到：此时的θμμ
θtan 1tan 1+-=
a g （2）当木快具有向上滑动的趋势时（见图
b ），列式为：
sin cos N mg N μθθ+=
2sin cos N N ma θμθ+=
可计算得到：此时的θ
μμθtan 1tan 2-+=a g ，所以：tan tan 1tan 1tan g a g θμθμ
μθμθ-+≤≤+-。
解法二：考虑物体m 放在与斜面固连的非惯性系中， 将物体m 受力沿'x 和'y 方向分解，如图示，同时
考虑非惯性力，隔离物块和斜面体，列出木块平衡式： 'x 方向：sin cos 0mg ma f θθ-±=
'y 方向：cos sin 0N mg ma θθ--=
考虑到f N μ=，有：sin cos (cos sin )0mg ma mg ma θθμθθ-±+=，
解得：sin cos tan cos sin 1tan a g g θμθθμ
θμθμθ
±±=
=。 ∴a 的取值范围：
tan tan 1tan 1tan g a g θμθμ
μθμθ
-+≤≤+-。
2-6．质量为m 的子弹以速度0v 水平射入沙土中，设子弹所受阻力与速度反向，大小与速度成正比，比例系数为k ，忽略子弹的重力，求：(1) 子弹射入沙土后，速度随时间变化的函数式；(2) 子弹进入沙土的最大深度。 解：（1）由题意，子弹射入沙土中的阻力表达式为：f kv =- 又由牛顿第二定律可得：dv f m
dt =，则dv
kv m dt
-=
分离变量，可得：dv k dt v m =-，两边同时积分，有：000t v dv k
dt v m
=-??， 所以：t m
k
e v v -=0
（2）子弹进入沙土的最大深度也就是0v =的时候子弹的位移，则：
考虑到
dv dv dx dt dx dt =，dx v dt =，可推出：m dx dv k
=-，而这个式子两边积分就可以得到位移：00max 0v m m
x dv v k k
=-=? 。
2-7．质量为2m 的物体可以在劈形物体的斜面上无摩擦滑动， 劈形物质量为1m ，放置在光滑的水平面上，斜面倾角为θ， 求释放后两物体的加速度及它们的相互作用力。
解：利用隔离体方法，设方形物2m 相对于劈形物1m 沿斜面下滑的加速度为2'a ，劈形物1m 水平向左的加 速度为1a ，分析受力有：
方形物2m 受力：2m g ，1N ，21m a （惯性力）； 劈形物1m 受力：1m g ，1N ，2N ，如图； 对于2m ，有沿斜面平行和垂直的方程为：
21222cos sin 'm a m g m a θθ+= ① 1212sin cos N m a m g θθ+= ②
对于1m ，有：
111s i n N m a θ= ③
将③代入有②：
1
1212sin cos sin m a m a m g θθθ
+=， ∴21212sin cos sin m a g m m θθθ=+，代入①，有：1222
12()sin 'sin m m a g m m θ
θ+=+ 再将2'a 在水平和竖直两方向上分解，有： 122212()sin cos 'sin x m m a g m m θθ
θ
+=+
2m 1
m θ1
212222
12()sin 'sin y y m m a g a m m θθ
+==+ ∴1222
12sin cos 'sin x x m a a a g m m θθ
θ
=-=-+ 而相互作用力：111sin m a
N θ==g m m m m θ
θ2
2121sin cos +
2-8．在光滑的水平面上设置一竖直的圆筒，半径为R ，一小球紧靠圆筒内壁运动，摩擦系数为μ，在0=t 时，球的速率为0v ，求任一时刻球的速率和运动路程。
解：利用自然坐标系，法向：2
v N m R
=，而：f N μ=
切向：dt dv m f =-，则：
2
dv v dt R
μ=- 0201v t v dv dt v R μ-=??，得：t
μv R R v v 00+=
00000
ln(1)t t v t dt R
S vdt v R R v t R μμμ===++??
2-9．如图，一质点在几个力作用下沿半径为20R m =的圆周运动，其中有一恒力0.6F i =N ，求质点从A 开始沿逆时针方向经3/4圆周到达B 的过程中，力F 所做的功。
解：本题为恒力做功，考虑到B 的坐标为（R -，R ）， ∴2020B A r r r i j ?=-=-+，再利用：A F r =??， 有：0.6(2020)12A i i j =?-+=-（焦耳）
2-10．质量为m =0.5kg 的质点，在x O y 坐标平面内运动，其运动方程为x =5t 2,y =0.5(SI),从t =2s 到t =4s 这段时间内，外力对质点的功为多少？ 解：由功的定义：A F r =??，题意：2
50.5r t i j =+
m
A B
24
(4)(2)60r r r i →?=-=，220.5105d r
F m i i d t
==?=
∴560300A i i J =?=。
2-11．一质量为m 的物体，在力2()F at i bt j =+的作用下，由静止开始运动，求在任一时刻t 此力所做功的功率为多少。
解：由P F v =?，要求功率就必须知道力和速度的情况，由题意：
2231111
()()23
F v dt ati bt j dt at i bt j m m m ==+=+?
? 所以功率为：
P F v =?2232325111111
()()()2323
ati bt j at i bt j a t b t m m =+?
+=+。
2-12．一弹簧并不遵守胡克定律，其弹力与形变的关系为
2(52.838.4)F x x i =--
，其中F 和x 单位分别为N 和m 。
（1）计算当将弹簧由m 522.01=x 拉伸至m 34.12=x 过程中，外力所做之功； （2）此弹力是否为保守力? 解：（1）由做功的定义可知：
2
1
1.34
20.522
(52.838.4)x x A F d x x x dx =?=--??
2233212126.4()12.6()69.2x x x x J =----=
（2）∵()()F x F x i =，按保守力的定义：
()()()B A
A
B
F x dl F x i dr F x i dr ?=?+????
()()()()0B B
A
A
F x i d xi d y j d zk F x i d xi d y j d zk =?++-++=??
∴该弹力为保守力。
2-13．如图，一质量为m 的质点，在半径为R 的半球形容器中，由静止开始自边缘上的A 点滑下，到达最低点B
时，它对容器的正压力数值为N ，求质点自A 滑到B 的过程中，摩擦力对其做的功。
分析：f A 直接求解显然有困难，所以使用动能定理，那就要知道它的末速度的情况。
解：求在B 点的速度：2
v N G m R -=，
可得：
R G N mv )(2
1
212-= 由动能定理： 2
102
f mgR A mv +=-
∴11
()(3)22
f A N G R mgR N m
g R =--=-
2-14．在密度为1ρ的液面上方，悬挂一根长为l ，密度为2ρ的均匀棒AB ，棒的
B 端刚和液面接触如图所示，今剪断细绳，设细棒只在浮力和重
力作用下运动，在
121
2
ρρρ<<的条件下，求细棒下落过程中的
最大速度max v ，以及细棒能进入液体的最大深度H 。 解：（1）分析可知，棒下落的最大速度是受合力为零的时候， 所以：G F =浮，即hsg lsg 12ρρ= ，则：l h 1
2
ρρ=
。 利用功能原理：21mgh mv A =
+浮，有：2
2max 21012
h slv sglh gsydy ρρρ=-?
可解得：max v =
（2）当均匀棒完全进入液体中时，浮力不变，到最大深度H 时，速度为零，设：
'H l h
=+，由能量守恒有：21
1
'l
lsgH ysgdy lsgh ρρρ=+?，
即：21
1
()l lsgH ysgdy lsg H l ρρρ=
+-?
∴1122()
l
H ρρρ=
-。
2-15．一链条放置在光滑桌面上，用手揿住一端，另一端有四分之一长度由桌边
下垂，设链条长为L ，质量为m ，试问将链条全部拉上桌面要做多少功？ 解：直接考虑垂下的链条的质心位置变化，来求做功，则：
111
4832
P A E mg l mgl =?=?=
2-16．在光滑水平面上，平放一轻弹簧，弹簧一端固定，另一端连一物体A 、A 边上再放一物体B ，它们质量分别为A m 和B m ，弹簧劲度系数为k ，原长为l ．用力推B ，使弹簧压缩0x ，然后释放。求：
（1）当A 与B 开始分离时，它们的位置和速度； （2）分离之后，A 还能往前移动多远? 解：（1）当A 与B 开始分离时，两者具有相同的速度，但A 的加速度为零，此时弹簧和B 都不对A 产生作用力，即为弹簧原长位置时刻，根据能量守恒，可得到：
22011()22A B m m v k x +=，有：0x m m k
v B
A +=，x l =； （2）分离之后，A 的动能又将逐渐的转化为弹性势能，所以：
221122
A A m v kx = ，则：
0A x = 。
2-17．已知地球对一个质量为m 的质点的引力为3
e Gm m
F r r =-
（e e ,R m 为地球的质量和半径)。（1）若选取无穷远处势能为零，计算地面处的势能；（2）若选取地面处势能为零，计算无穷远处的势能．比较两种情况下的势能差． 解：（1）取无穷远处势能为零，地面处的势能为：
e e 211
e e P R R e
E F d r Gm m d r Gm m r R ∞
∞=?=-?=-??
； （2）若选取地面处势能为零，计算无穷远处的势能为：
e e 211e
e
R R e
E F d r Gm m d r Gm m r R ∞∞
∞
=?=-?=??
∴两种情况下势能差是完全一样的。
2-18．如图所示的圆锥摆，绳长为l ，绳子一端固定，另一端系一质量为m 的质点，以匀角速ω绕铅直线作圆周运动，绳子与铅直线的夹角为θ。在质点旋转一周的过程中，试求：
（1）质点所受合外力的冲量I ； （2）质点所受张力T 的冲量T I 。
解：（1）设周期为τ，因质点转动一周的过程中， 速度没有变化，12v v =，由I mv =?， ∴旋转一周的冲量0I =；
（2）如图该质点受的外力有重力和拉力，
且cos T mg θ=，∴张力T 旋转一周的冲量：
2cos T I T j mg j π
θτω=?=?
所以拉力产生的冲量为2mg
πω
，方向竖直向上。
2-19．质量为m 的质点在Oxy 平面内运动，运动学方程为
cos sin r a t i b t j ωω=+，求：
（1）质点在任一时刻的动量；
（2）从0=t 到ωπ/2=t 的时间内质点受到的冲量。 解：（1）根据动量的定义：P mv =，而dr
v dt
=
=sin cos a t i b t j ωωωω-+， ∴()(sin cos )P t m a t i b t j ωωω=-- ； （2）由2(
)(0)0I mv P P m b j m b j π
ωωω
=?=-=-= ，
所以冲量为零。
2-20．质量为M =2.0kg 的物体（不考虑体积），用一根长为l =1.0m 的细绳悬挂在天花板上。今有一质量为m =20g 的子弹以0v =600m/s 的水平速度射穿物体。刚射出物体时子弹的速度大小v =30m/s ，设穿透时间极短。求： （1）子弹刚穿出时绳中张力的大小； （2）子弹在穿透过程中所受的冲量。 解：（1）解：由碰撞过程动量守恒可得：01mv mv M v =+
∴01 5.7mv mv
v M
-=
=/m s 根据圆周运动的规律：21v T Mg M l -=，有：2
184.6v T Mg M N l
=+=；
（2）根据冲量定理可得：00.0257011.4I mv mv N s =-=-?=-?。
2-21．一静止的原子核经放射性衰变产生出一个电子和一个中微子，巳知电子的
动量为m/s kg 102.122??-，中微子的动量为236.410kg m/s -??，两动量方向彼此垂直。（1）求核反冲动量的大小和方向；（2）已知衰变后原子核的质量为
kg 108.526-?，求其反冲动能。
解：由碰撞时，动量守恒，分析示意图，有： （1
）22
10
P -=
=核 221.3610/kgm s -=? 又∵0.64tan 1.2P P α=
=
中微子
电子
，∴028.1α= ， 所以221.410/P kgm s -=?核 ，
9.151=-=απθ ； （2）反冲的动能为：2
180.17102k P E J m -==?核
核
。
2-22．有质量为m 2的弹丸，从地面斜抛出去，它的落地点为c x 。如果它在飞行到最高点处爆炸成质量相等的两碎片。其中一碎片铅直自由下落，另一碎片水平抛出，它们同时落地。问第二块碎片落在何处。
解：利用质心运动定理，在爆炸的前后，质心始终只受重力的作用，因此，质心的轨迹为一抛物线，它的落地点为c x 。
112212c m x m x x m m +=+，而12m m m ==， 12c x x =，
∴2223,42c c c mx mx x x x m +== 。
2-23．如图，光滑斜面与水平面的夹角为
30=α，轻质弹簧上端固定．今在弹簧的另一端轻轻地挂上质量为 1.0M kg =的木块，木块沿斜面从静止开始向下滑
动．当木块向下滑30x cm =时，恰好有一质量0.01m kg =的子弹，沿水平方向以速度200/v m s =射中木块并陷在其中。设弹簧的劲度系数为25/k N m =。求子弹打入木块后它们的共同速度。
解：由机械能守恒条件可得到碰撞前木快的速度，碰撞过程中子弹和木快沿斜面方向动量守恒，可得：
22111
sin 22
Mv kx Mgx α+=
10.83/v m s ?= (碰撞前木快的速度)
再由沿斜面方向动量守恒定律，可得：
c
c x
1cos Mv mv m M v α'-=+（） 0.89/v m s '?=-。
2-24．以初速度0将质量为m 的质点以倾角θ从坐标原点处抛出。设质点在Oxy 平面内运动，不计空气阻力，以坐标原点为参考点，计算任一时刻： （1）作用在质点上的力矩M ； （2）质点的角动量L 。
解：（1）0cos M r F mg v t k θ=?=-
（2）20
0cos 2
t
mg v L r mv M dt t k θ=?==-
?
2-25．人造地球卫星近地点离地心r 1=2R ，（R 为地球半径），远地点离地心r 2=4R 。求：
（1）卫星在近地点及远地点处的速率1v 和2v （用地球半径R 以及地球表面附近的重力加速度g 来表示）；
（2）卫星运行轨道在近地点处的轨迹的曲率半径ρ。 解：（1）利用角动量守恒：1122r mv r mv =，得 122v v =，
同时利用卫星的机械能守恒，这里，万有引力势能表达式为：0
P Mm
E G r
=-， 所以：
R
Mm G mv R Mm G mv 421221022021-=-， 考虑到：mg R Mm G =20，有： 3
21Rg
v =，6
2Rg
v =
； （2）利用万有引力提供向心力，有：
ρ
ρ
2
2
v m
Mm
G =，
可得到：R 3
8
=ρ。
2-26
．火箭以第二宇宙速度2v =地球过程中，火箭发动机停止工作，不计空气阻力，求火箭在距地心4R 的A 处的速度。
解：第二宇宙速度时0E =，由机械能守恒：
21024A Mm
m v G
R
=-
z
A v == 再由动量守恒：24sin A mv R mv R θ=?，
2v =030θ?=。
2-27．如图，一轻绳跨过两个质量为m 、半径为r 的均匀圆盘状定滑轮，绳的两端分别挂着质量为m 2和m 的重物，绳与滑轮间无相对滑动，滑轮轴光滑，两个定滑轮的转动惯量均为2/2
m r ，将由两个定滑轮以及质量为m 2和m 的重物组成的系统从静止释放，求重物的加速度和两滑轮之间绳内的张力。 解：受力分析如图，可建立方程：
ma T mg 222=-┄①
ma mg T =-1┄② 2()T T r J β-=┄③ βJ r T T =-)(1┄④
βr a = ，2/2J mr =┄⑤
联立，解得：g a 41=，mg T 8
11
=
。
2-28．如图所示，一均匀细杆长为l ，质量为m ，平放在摩擦系数为μ的水平桌面上，设开始时杆以角速度0ω绕过中心O 且垂直与桌面的轴转动，试求：（1）作用于杆的摩擦力矩；（2）经过多长时间杆才会停止转动。 解：（1）设杆的线密度为：l
m
=
λ，在杆上取一小质元dm d x λ=，有微元摩擦力：
d f dmg gd x μμλ==，
微元摩擦力矩：d M g xd x μλ=，
考虑对称性，有摩擦力矩：
20
1
24
l M g xd x mgl μλμ==?；
（2）根据转动定律d M J J ωβ==，有：000t Mdt Jd ωω-=??， 2011412mglt m l μω-=-，∴03l t g
ωμ=。
T
或利用：0Mt J J ωω-=-，考虑到0ω=，21
12
J ml =
， 有：03l
t g
ωμ=
。
2-29．如图所示，滑轮转动惯量为2m kg 01.0?，半径为cm 7；物体的质量为kg 5，用一细绳与劲度系数N/m 200=k 的弹簧相连，若绳与滑轮间无相对滑动，滑轮轴上的摩擦忽略不计。求：（1）当绳拉直、弹簧无伸长时使物体由静止而下落的最大距离；（2）物体的速度达最大值时的位置及最大速率。 解：（1）设弹簧的形变量为x ，下落最大距离为max x 。 由机械能守恒：
2
max max 12
k x mg x =，有： max 20.49mg
x m k
=
=； （2）当物体下落时，由机械能守恒：
222111
222
k x mv J mg x ω++=， 考虑到v R ω=，有：2222
111222
k x m R J mg x ωω++=，
欲求速度最大值，将上式两边对x 求导，且令0d d x
ω
=，有：
21()22d k x m R J mg d x ωω++?=，将0d d x
ω
=代入，有：)(245.0m k mg x ==， ∴当0.245x =m 时物体速度达最大值，有：
2
2max 2121()2mgx kx v J m r
-=+，代入数值可算出：max 1.31/v m s = 。
2-30．如图所示，长为l 的轻杆，两端各固定质量分别为m 和m 2的小球，杆可绕水平光滑固定轴O 在竖直面内转动，转轴O 距两端分别为l 31和
l 3
2
．轻杆原来静止在竖直位置。今有一质量为m 的小球，以水平速度0v 与杆下端小球m 作
对心碰撞，碰后以
02
1
v 的速度返回，试求碰撞后轻杆所获得的角速度。
解：根据角动量守恒，有：
22002122()2()32333l l
mv l m v l m m ωω?=-??++?
有：22004221()9933
l l v l v l ω+=+
∴032v l
ω=
高考物理牛顿运动定律的应用(一)解题方法和技巧及练习题 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用 1．一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块，在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为4.5m ，如图（a ）所示．0t =时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至1t s =时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）．碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板．已知碰撞后1s 时间内小物块的v t -图线如图（b ）所示．木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g 取10m/s 2．求 （1）木板与地面间的动摩擦因数1μ及小物块与木板间的动摩擦因数2μ； （2）木板的最小长度； （3）木板右端离墙壁的最终距离． 【答案】（1）10.1μ=20.4μ=（2）6m （3）6.5m 【解析】 （1）根据图像可以判定碰撞前木块与木板共同速度为v 4m/s = 碰撞后木板速度水平向左，大小也是v 4m/s = 木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速，根据牛顿第二定律有24/0/1m s m s g s μ-= 解得20.4μ= 木板与墙壁碰撞前，匀减速运动时间1t s =，位移 4.5x m =，末速度v 4m/s = 其逆运动则为匀加速直线运动可得212 x vt at =+ 带入可得21/a m s = 木块和木板整体受力分析，滑动摩擦力提供合外力，即1g a μ= 可得10.1μ= （2）碰撞后，木板向左匀减速，依据牛顿第二定律有121()M m g mg Ma μμ++= 可得214 /3 a m s = 对滑块，则有加速度2 24/a m s = 滑块速度先减小到0，此时碰后时间为11t s = 此时，木板向左的位移为2111111023x vt a t m =- =末速度18 /3 v m s =
牛顿运动定律两类动力学问题(一) 1．质量为m 的物体放在粗糙水平面上，在水平拉力F 作用下由静止开始运动，经过时间t ，速度达到v.如果要使物体的速度达到2v ，可采取以下方法 ( ) A ．将物体质量变为m/2，其他条件不变 B ．将水平拉力增为2F ，其他条件不变 C ．将时间增为2t ，其他条件不变 D ．将质量、作用力和时间都增为原来的2倍 2．有三个光滑斜轨道1、2、3，它们的倾角依次是60°，45°和30°，这些轨道交于O 点．现有位于同一竖直线上的3个小物体甲、乙、丙，分别沿这3个轨道同时从静止自由下滑，如图，物体滑到O 点的先后顺序是 （ ） A ．甲最先，乙稍后，丙最后 B ．乙最先，然后甲和丙同时到达 C ．甲、乙、丙同时到达 D ．乙最先，甲稍后，丙最后 3．如图2所示，在光滑水平地面上，水平外力F 拉动小车和木块一起做无 相对滑动的匀加速运动．小车质量为M ，木块质量为m ，加速度大小为a ， 木块和小车之间的动摩擦因数为μ，则在这个过程中，木块受到的摩擦力 大小是 ( ) A ．μma B ．ma C.mF M ＋m D ．F －Ma 4.如图所示，不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦，物体A 的质量为M ， 水平面光滑，当在绳的B 端挂一质量为m 的物体时，物体A 的加速度 为a 1，当在绳B 端施以F=mg 的竖直向正下拉力作用时，A 的加速度为 a 2，则a 1与a 2的大小关系是 （ ） A ．21a a = B ．21a a > C ．21a a < D ．无法确定 5.如图所示，小车上固定着三角硬杆，杆的端点固定着一个质量为m 的小球．当小车有水平向右的加速度且逐渐增大时，杆对小球的作用力的变化（用F 1至F 4变化表示）可能是下图中的（OO ＇为沿杆方向） 6．在一种做“蹦极跳”的运动中，质量为m 的游戏者身系一根自然长度为L 、劲度系数为k 的弹性良好的轻质柔软橡皮绳，从高处由开始下落1.5L 时到达最低点，若在下落过程中不计空气阻力，则下列说法中正确的是 （ ） A 、下落高度为L 时速度最大，然后速度开始减小，到最低点时速度为零 B 、人在整个下落过程中的运动形式为先做匀加速运动，后做匀减速运动 C 、下落高度为L+mg/K 时，游戏者速度最大 D 、在到达最低点时，速度、加速度均为零
牛顿运动定律解题方法总结（教师版） 1、正交分解法：把矢量（F ，a ）分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法。 例1、如图4-45所示，一自动电梯与水平面之间的夹角θ＝30°，当电梯加 速向上运动时，人对梯面的压力是其重力的6/5，试求人与梯面之间的摩擦力是其重力的多少倍？解析：在动力学的两类基本问题中，本题应属于已知物体的运动状态求解 物体的受力情况。 人受力如图4-46所示，建立直角坐标系，将a 分解在x 轴和y 轴上， 由牛顿第二定律得：f ＝macosθ，N －mg ＝masinθ，N ＝6mg/5联立解得f ＝√3mg/5 说明：可见，当研究对象所受的力都是互相垂直时，通常采用分解加速度的方法，可以使解题过程更为简化。 2、整体法和隔离法：主要对连接体问题要用整体法和隔离法。 例2、如图4-47所示，固定在水平地面上的斜面倾角为θ，斜面上放一个带有支架的木块，木块与斜面间的动摩擦因数为μ，如果木块可以沿斜面加速下滑，则这一过程中，悬挂在支架上的小球悬线和竖直方向的夹角α为多大时小球可以相对于支架静止？ 解析：要使小球可以相对于支架静止，说明二者具有相同的加速度。 视小球、木块为一整体，其具有的加速度为a ，由牛顿第二定律得： a ＝gsinθ－μgcosθ，对小球受力分析如图4-48所示，建立水平竖直方向坐标系，由牛顿第二定律得：Tsinα＝macosθmg －Tcosα＝masinα消去T ，得：tanα＝acosθ/(g －asinα) 将a 代入得：tanα＝(sinθ－μcosθ)/(cosθ＋μsinθ) 3、瞬时分析法：主要求某个力突然变化时物体的加速度时用此法。 例3、质量为m 的箱子C ，顶部悬挂质量为m 的小球B ，小球B 的下方通过一轻弹簧与质量为m 的小球A 相连，箱子C 用轻绳OO ′悬于天花 板上处于平衡状态，如图4-49所示，现剪断OO ′，在轻绳被剪断的瞬 间，小球A 、B 和箱子C 的加速度分别是多少？B 、C 间绳子的拉力T 为多少？ 解析：细绳剪断瞬间，拉力消失，A 、B 间弹簧弹力未变，B 、C 间绳子 拉力发生突变，所以A 仍受重力mg 和弹簧拉力F ＝mg 作用而平衡， 故a A ＝0。 剪断OO ′时，B 、C 间拉力也要突变，但B 、C 将同步下落，所以： a B ＝a C ＝3mg/2m ＝1.5g 。 对C 由牛顿第二定律得：T ＋mg ＝ma C ，∴T ＝0.5mg 。 4、程序法：按时间先后顺序对题目给出的物体运动过程（或不同状态）进行分析计算的解 题方法叫做程序法。 图4- 图4- 图4-图 4-图4-
第三章牛顿运动定律 高考地位本章内容是高考的重点，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算题。 考纲下载1.牛顿运动定律 及其应用(Ⅱ) 2．超重和失重 (Ⅰ) 实验四：验证牛 顿运动定律 考纲 解读 1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考 查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能 否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受 力分析解决运动和力的问题，以及对超重和失 重现象的理解，对牛顿第二定律的验证方法和 验证原理的掌握。 2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、 实验题、计算题。高考试题往往综合牛顿运动 定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电 场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农 业生产等实际问题相联系。 3．本章内容含有中学物理的基本规律和核心 知识，在整个物理学中占有非常重要的地位， 且为高考命题的重点和热点，考查和要求的程 度往往较高。 第1讲牛顿运动定律的理解 主干梳理对点激活 对应学生用书P047 知识点牛顿第一定律Ⅱ 1．牛顿第一定律 (1)内容：一切物体总保持□01匀速直线运动状态或□02静止状态，除非作用在它上面的力迫使它□03改变这种状态。 (2)意义 ①揭示了物体的固有属性：一切物体都有□04惯性，因此牛顿第一定律又叫□05惯性定律。 ②揭示了力与运动的关系：力不是□06维持物体运动的原因，而是□07改变物体
运动状态的原因，即力是产生□08加速度的原因。 (3)适用范围：惯性参考系。 2．惯性 (1)定义：物体具有保持原来□09匀速直线运动状态或□10静止状态的性质。 (2)惯性的两种表现 ①物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或□11匀速直线运动状态。 ②物体受外力作用时，其惯性表现在反抗运动状态的□12改变。 (3)量度：□13质量是惯性大小的唯一量度，□14质量大的物体惯性大，□15质量小的物体惯性小。 (4)普遍性：惯性是物体的□16固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况□17无关(选填“有关”或“无关”)。 知识点牛顿第二定律Ⅱ单位制Ⅰ 1.牛顿第二定律 (1)内容：物体加速度的大小跟它受到的□01作用力成正比，跟它的□02质量成反比，加速度的方向跟□03作用力的方向相同。 (2)表达式：F＝kma，当F、m、a单位采用国际单位制时k＝□041，F＝□05ma。 (3)适用范围 ①牛顿第二定律只适用于□06惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。 08低速运动(远小 ②牛顿第二定律只适用于□07宏观物体(相对于分子、原子)、□ 于光速)的情况。 2．单位制、基本单位、导出单位 (1)单位制：□09基本单位和□10导出单位一起组成了单位制。 ①基本物理量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本物理量。 ②基本单位：基本物理量的单位。力学中的基本物理量有三个，它们是□11质 12时间、□13长度，它们的单位千克、秒、米就是基本单位。 量、□ ③导出单位：由□14基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 (2)国际单位制中的基本单位
牛顿运动定律的应用 教学目标 一、 知识目标 1. 知道运用牛顿运动定律解题的方法 2. 进一步学习对物体进行正确的受力分析 二、 能力目标 1. 培养学生分析问题和总结归纳的能力 2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力 三、 德育目标 1. 培养学生形成积极思维，解题规范的良好习惯 教学重点 应用牛顿运动定律解决的两类力学问题及这两类问题的基本方法 教学难点 应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法 教学方法 实例分析发归纳法讲练结合法 教学过程 一、 导入新课 通过前面几节课的学习，我们已学习了牛顿运动定律，本节课我们就来学习怎样运用牛顿运动定律解决动力学问题。 二、 新课教学 （一）、牛顿运动定律解答的两类问题 1.牛顿运动定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况和运动情况联系起来，由此用牛顿运动定律解决的问题可分为两类： a.已知物体的受力情况，确定物体的运动情况。 b.已知物体的运动情况，求解物体的受力情况 2.用投影片概括用牛顿运动定律解决两类问题的基本思路 已知物体的受力情况???→?=ma F 据 求得a ?→?据t v v s as v v at v v at v s t t t ......2210202020可求得???? ?????=-?→?+=+= 已知物体的运动情况???→?????→?=???????=-+=+=ma F as v v at v s at v v a t t 据据求得2221022 00求得物体的受力情况 3.总结 由上分析知，无论是哪种类型的题目，物体的加速度都是核心，是联结力和运动的桥梁。 （二）已知物体的受力情况，求解物体的运动情况
高中物理牛顿运动定律的应用解题技巧及练习题(1) 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用 1．如图甲所示，长为L =4.5 m 的木板M 放在水平地而上，质量为m =l kg 的小物块（可视为质点）放在木板的左端，开始时两者静止．现用一水平向左的力F 作用在木板M 上，通过传感器测m 、M 两物体的加速度与外力F 的变化关系如图乙所示．已知两物体与地面之间的动摩擦因数相同，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g = 10m ／s 2．求： （1）m 、M 之间的动摩擦因数； （2）M 的质量及它与水平地面之间的动摩擦因数； （3）若开始时对M 施加水平向左的恒力F =29 N ，且给m 一水平向右的初速度v o =4 m ／s ，求t =2 s 时m 到M 右端的距离． 【答案】（1）0.4（2）4kg ，0.1（3）8.125m 【解析】 【分析】 【详解】 （1）由乙图知，m 、M 一起运动的最大外力F m =25N ， 当F >25N 时，m 与M 相对滑动，对m 由牛顿第二定律有： 11mg ma μ= 由乙图知 214m /s a = 解得 10.4μ= （2）对M 由牛顿第二定律有 122()F mg M m g Ma μμ--+= 即 12122()()F mg M m g mg M m g F a M M M μμμμ--+--+= =+ 乙图知 11 4 M = 12()9 4 mg M m g M μμ--+=- 解得 M = 4 kg μ2=0. 1
（3）给m 一水平向右的初速度04m /s v =时，m 运动的加速度大小为a 1 = 4 m/s 2,方向水平向左， 设m 运动t 1时间速度减为零，则 11 1s v t a = = 位移 2101111 2m 2 x v t a t =-= M 的加速度大小 2122()5m /s F mg M m g a M μμ--+= = 方向向左， M 的位移大小 2 2211 2.5m 2 x a t = = 此时M 的速度 2215m /s v a t == 由于12x x L +=，即此时m 运动到M 的右端，当M 继续运动时，m 从M 的右端竖直掉落， 设m 从M 上掉下来后M 的加速度天小为3a ，对M 由生顿第二定律 23F Mg Ma μ-= 可得 2325 m /s 4 a = 在t =2s 时m 与M 右端的距离 2321311 ()()8.125m 2 x v t t a t t =-+-=． 2．某智能分拣装置如图所示，A 为包裹箱，BC 为传送带．传送带保持静止，包裹P 以初速度v 0滑上传送带，当P 滑至传送带底端时，该包裹经系统扫描检测，发现不应由A 收纳，则被拦停在B 处，且系统启动传送带轮转动，将包裹送回C 处．已知v 0=3m/s ，包裹P 与传送带间的动摩擦因数μ=0.8，传送带与水平方向夹角θ=37o，传送带BC 长度L =10m ，重力加速度g =10m/s 2，sin37o=0.6，cos37o=0.8，求：
高三一轮复习教案——许敬川 （本章课时安排：理论复习部分共三单元用6-8个课时，走向高考和小片习题处理课用4个课时 注：教案中例题和习题以学案形式印发给学生） 第三章牛顿运动定律 第一单元牛顿运动定律 第1课时牛顿第一定律牛顿第三定律 要点一、牛顿第一定律 1、伽利略的实验和推论： ①伽利略斜面实验：小球沿斜面由 滚下，再滚上另一斜面，如不计摩擦将滚到处，放低后一斜面，仍达到同一高度。若放平后一斜面，球将滚下去。 ②伽利略通过“理想实验”和“科学推理”，得出的结论是：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，就将以这一速度 地运动下去。也即是：力不是 物体运动的原因，而恰恰是 物体运动状态的原因。 2、笛卡尔对伽利略观点的补充和完善：法国科学家笛卡尔指出：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其 或运动状态，永远不会使自己沿 运动，而只保持在直线上运动。 3、对运动状态改变的理解： 当出现下列情形之一时，我们就说物体的运动状态改变了。①物体由静止变为 或由运动变为 ；②物体的速度大小或 发生变化。 牛顿物理学的基石――惯性定律 1、牛顿第一定律：一切物体总保持 或 ，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止，这就是牛顿第一定律，也叫惯性定律。 2、惯性：物体具有保持原来的 状态或 状态的性质，叫惯性。 强调：①牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实验直接验证。 ②一切物体都具有惯性，牛顿第一定律是惯性定律。 惯性与质量： 1、惯性表现为改变物体运动状态的难易程度，惯性大，物体运动状态不容易改变；惯性小，物体运动状态容易改变。 2、质量是物体惯性大小的唯一量度。质量大，惯性大，运动太太不易
高一物理牛顿运动定律的解题技巧 Revised on November 25, 2020
牛顿运动定律的综合应用 一、临界问题 在运用牛顿运动定律解动力学问题时，常常讨论相互作用的物体是否会发生相对滑动，相互接触的物体是否会发生分离等等，这类问题就是临界问题。 解决临界问题的基本思路 1．分析临界状态 一般采用极端分析法，即把问题中的物理量推向极值，就会暴露出物理过程，常见的有A．发生相对滑动；B．绳子绷直；C．与接触面脱离。 所谓临界状态一般是即将要发生质变时的状态，也是未发生质变时的状态。此时物体所处的运动状态常见的有：A．平衡状态；B．匀变速运动；C．圆周运动等。 2．找出临界条件 （1）相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达最大值； （2）绳子松弛的临界条件是绳中拉力为零； （3）相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是相互作用的弹力为零。 3．列出状态方程 将临界条件代到状态方程中，得出临界条件下的状态方程。 4．联立方程求解 有些临界问题单独临界条件下的状态方程不能解决问题，则需结合其他规律联立方程求解。 1、如图所示，质量为m=1kg的物块放在倾角为θ=37的斜面体上，斜面质量为 M=1kg，斜面与物块间的动摩擦因数为μ= ，地面光滑，现对斜 面体施一水平推力F，要使物体m相对斜面静止，试确定推力F 的取值范围。（g取10m/s2）
2、一斜面放在水平地面上，倾角为θ=53°，一个质量为 kg的小球用细绳吊在斜面顶端，如图所示．斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行．不计斜面与水平面间的摩擦，当斜面以10 m/s2的加速度向右运动时，求细绳的拉力及斜面对小球的弹力。(g取10 m/s2) 3、如图所示，两个质量都为m的滑块A和B，紧挨着并排放在水平桌面上，A、B间的接触面垂直于图中纸面与水平面成θ角，所有接触面都光滑无摩擦，现用一个水平推力作用于滑块A，使A、B一起向右做加速运动。求： （1）要使A、B间不发生相对滑动，它们共同向右运动的最大加速度是多大 （2）要使A、B间不发生相对滑动，水平推力的大小应在什么 范围内 二、滑块-木板模型的动力学分析 1、如图1所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的物块A和木板B，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。变式1.若拉力F作用在A上呢如图2所示。 变式2.在变式1的基础上再改为：B与水平面间的动摩擦因数为（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力），使A、B以同一加速度运动，求拉力F的最大值。 3、如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上，A、B质量分别为m A＝6 kg，m B＝2 kg，A、B之间的动摩擦因数μ＝，开始时F＝10 N，此后逐渐增加，在增大到45 N的过程中，则( ) A．当拉力F＜12N时，两物体均保持静止状态 B．两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动 C．两物体间从受力开始就有相对运动 D．两物体间始终没有相对运动
第四章牛顿运动定律（复习）教案 ★新课标要求 1、通过实验，探究加速度与质量、物体受力之间的关系。 2、理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。 3、通过实验认识超重和失重。 4、认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。 ★复习重点 牛顿运动定律的应用 ★教学难点 牛顿运动定律的应用、受力分析。 ★教学方法 复习提问、讲练结合。 ★教学过程 （一）投影全章知识脉络，构建知识体系 （二）本章复习思路突破 Ⅰ物理思维方法 l、理想实验法：它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要思想方法。“理想实验”不同于科学实验，它是在真实的科学实验的基础上，抓主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深层次的抽象思维过程。 惯性定律的得出，就是理想实验的一个重要结论。 2、控制变量法：这是物理学上常用的研究方法，在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的关系。在研究牛顿第二定律，确定F、m、a三者关系时，就是采用的这种方法。 3、整体法：这是物理学上的一种常用的思维方法，整体法是把几个物体组成的系统作为一个整体来分析，隔离法是把系统中的某个物体单独拿出来研究。将两种方法相结合灵活运用，将有助于简便解题。 Ⅱ基本解题思路 应用牛顿运动定律解题的一般步骤 1、认真分析题意，明确已知条件和所求量。 2、选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体.同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。 3、分析研究对象的受力情况和运动情况。
4、当研究对象所受的外力不在一条直线上时，如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。 5、根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。 6、求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。 （三）知识要点追踪 Ⅰ 物体的受力分析 物体受力分析是力学知识中的基础，也是其重要内容。正确分析物体的受力情况，是研究力学问题的关键，是必须掌握的基本功。 对物体进行受力分析，主要依据力的概念，分析物体所受到的其他物体的作用。具体方法如下： 1、明确研究对象，即首先要确定要分析哪个物体的受力情况。 2、隔离分析：将研究对象从周围环境中隔离出来，分析周围物体对它都施加了哪些作用。 3、按一定顺序分析：先重力，后接触力（弹力、摩擦力）。其中重力是非接触力，容易遗漏，应先分析；弹力和摩擦力的有无要依据其产生的条件认真分析。 4、画好受力分析图。要按顺序检查受力分析是否全面，做到不“多力”也不“少力”。 Ⅱ 动力学的两类基本问题 1、知道物体的受力情况确定物体的运动情况 2、知道物体的运动情况确定物体的受力情况 3、两类动力学问题的解题思路图解 注：我们遇到的问题中，物体受力情况一般不变，即受恒力作用，物体做匀变速直线运动，故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式，如 2220000/21,,2,22 t v v x v v at x v t at v v ax v v t +=+=+-====等 （四）本章专题剖析 ［例1］把一个质量是2kg 的物块放在水平面上，用12 N 的水平拉力使物体从静止开始 运动，物块与水平面的动摩擦因数为0.2，物块运动2 s 末撤去拉力，g 取10ｍ／s 2.求： （1）2s 末物块的瞬时速度. （2）此后物块在水平面上还能滑行的最大距离. 解析：（1）前2秒内，有F － f =ma 1，f =μΝ， F N =mg ，则 m/s 8,,m/s 41121===-=t a v m mg F a μ 牛顿第二定律 加速度a 运动学公式 运动情况 第一类问题 受力情况 加速度a 另一类问题 牛顿第二定律 运动学公式
1. （2019年3月兰州模拟）质量为2kg的物体在水平力F作用下运动，t=0时刻开始计时，3s末撤去F，物体继续运动一段时间后停止，其v-t图象的一部分如图所示，整个过程中阻力恒定，则下列说法正确的是（） A.水平力F为3.2N B.水平力F做功480J C.物体从t=0时刻开始，运动的总位移为92m D.物体与水平面间的动摩擦因数为0.5 【参考答案】B 【命题意图】本题以水平力作用下物体运动为情景，以速度图像给出解题信息，考查对速度图像的理解、牛顿运动定律、做功及其相关知识点。 【解题思路】在0~3s时间内，物体匀速运动，由平衡条件，F-μmg=0，3s末撤去F，在3~5s时间内，物体 做匀减速直线运动，运动的加速度大小为a= v t ? ? =4m/s2，由牛顿第二定律，μmg=ma，联立解得：μ=0.4，F=8N， 选项AD错误；在0~3s时间内，物体匀速运动位移x1=20×3m=60m，水平力F做功W=Fx=8×60J=480J，选项B正确；3s末撤去F，物体继续运动时间t=v/a=5s，即8s末物体停止运动，补全速度图像，由速度图像的面积表示位移可知，物体在3~8s时间内位移x2=20×5×1/2=50m，物体从t=0时刻开始，运动的总位移为s= x1+x2=60m+50m=110m，选项C错误。 【方法归纳】速度图像的斜率表示加速度，速度图像的面积表示位移。 2. （2018山东济南联考）受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其v-t图线如图所示，则( ) A．在0-t1秒内，外力F大小不断增大 B. 在t1时刻，外力F为零
C ．在t 1-t 2秒内，外力F 大小可能不断减小 D ．在t 1-t 2秒内，外力F 大小可能先减小后增大 【参考答案】 CD 【名师解析】在0～t 1时间内，斜率逐渐减小，加速度减小，速度增加的慢了，说明外力F 大小不断减小，但仍然大于摩擦力，故A 错误．在t 1时刻斜率为零，即加速度为零，说明外力等于摩擦力，故B 错误．在t 1～t 2时间内，反方向的加速度逐渐增大，说明向后的合力一直增大，可能是F 一直减小，也可能是F 减小到零后反向增加，故C 、D 均有可能． 3.（2018洛阳联考）如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端叠放两个质量均为M 的物体A 、B (B 物体与弹簧连接)，弹簧的劲度系数为k ，初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F 作用在物体A 上，使物体A 开始向上做加速度为a 的匀加速运动，测得两个物体的v -t 图像如图乙所示(重力加速度为g )，则( ) A ．施加外力前，弹簧的形变量为2g k B ．外力施加的瞬间，A 、B 间的弹力大小为M (g －a ) C ．A 、B 在t 1时刻分离，此时弹簧弹力恰好为零 D ．弹簧恢复到原长时，物体B 的速度达到最大值 【参考答案】B 【名师解析】 施加外力F 前，物体A 、B 整体平衡，根据平衡条件有2Mg ＝kx ，解得x ＝2Mg k ，故A 错误；施加外力F 的瞬间，对物体B ，根据牛顿第二定律有F 弹－Mg －F AB ＝Ma ，其中F 弹＝2Mg ，解得F AB ＝M (g －a )，故B 正确；由题图乙知，物体A 、B 在t 1时刻分离，此时A 、B 具有共同的v 和a ，且F AB ＝0，对B 有F 弹′－Mg ＝Ma ，解得F 弹′＝M (g ＋a )，故C 错误；当F 弹′＝Mg 时，B 达到最大速度，故D 错误。 4．粗糙水平面上静止放置质量均为m 的A 、B 两物体，它们分别受到水平恒力F 1、F 2的作用后各自沿水平面运动了一段时间,之后撤去F 1、F 2,两物体最终都停止，其v t 图象如图所示，下列说法正确的是（ ） A ．A 、 B 两物体与地面间的滑动摩擦因数之比为2:1 B ．F 1与A 物体所受摩擦力大小之比为3:1
牛顿运动定律的运用教 案 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
牛顿运动定律的应用 教学目标 一、知识目标 1.知道运用牛顿运动定律解题的方法 2.进一步学习对物体进行正确的受力分析 二、能力目标 1.培养学生分析问题和总结归纳的能力 2.培养学生运用所学知识解决实际问题的能力 三、德育目标 1.培养学生形成积极思维，解题规范的良好习惯 教学重点 应用牛顿运动定律解决的两类力学问题及这两类问题的基本方法 教学难点 应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法 教学方法 实例分析发归纳法讲练结合法 教学过程 一、导入新课 通过前面几节课的学习，我们已学习了牛顿运动定律，本节课我们就来学习怎样运用牛顿运动定律解决动力学问题。 二、新课教学
（一）、牛顿运动定律解答的两类问题 1.牛顿运动定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况和运动情况联系起来，由此用牛顿运动定律解决的问题可分为两类： a.已知物体的受力情况，确定物体的运动情况。 b.已知物体的运动情况，求解物体的受力情况 2.用投影片概括用牛顿运动定律解决两类问题的基本思路 已知物体的受力情况???→?=ma F 据 求得a ?→?据t v v s as v v at v v at v s t t t ......2210202020可求得???? ?????=-?→?+=+= 已知物体的运动情况???→?????→?=???????=-+=+=ma F as v v at v s at v v a t t 据据求得2221022 00求得物体的受力情况 3.总结 由上分析知，无论是哪种类型的题目，物体的加速度都是核心，是联结力和运动的桥梁。 （二）已知物体的受力情况，求解物体的运动情况 例1.如图所示，质量m=2Kg 的物体静止在光滑的水平地 面上，现对物体施加大小F=10N 与水平方向夹角θ＝ 370的斜向上的拉力，使物体向右做匀加速直线运动。已知sin370=,cos370=取g=10m/s 2，求物体5s 末的速度及5s 内的位移。 问：a.本题属于那一类动力学问题 （已知物体的受力情况，求解物体的运动情况） b.物体受到那些力的作用这些力关系如何 引导学生正确分析物体的受力情况，并画出物体受力示意图。
应用牛顿运动定律解题 的方法和步骤 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
§3.4应用牛顿运动定律解题的方法和步骤 应用牛顿运动定律的基本方法是隔离法，再配合正交坐标运用分量形式求解。 解题的基本步骤如下： (1)选取隔离体，即确定研究对象 一般在求某力时，就以此力的受力体为研究对象，在求某物体的运动情况时，就以此物体为研究对象。有几个物体相互作用，要求它们之间的相互作用力，则必须将相互作用的物体隔离开来，取其中一物体作研究对象。有时，某些力不能直接用受力体作研究对象求出，这时可以考虑选取施力物体作为研究对象，如求人在变速运动的升降机内地板的压力，因为地板受力较为复杂，故采用人作为研究对象为好。 在选取隔离体时，采用整体法还是隔离法要灵活运用。如图3-4-1要求质量分别为M 和m 的两物体组成的系统的加速度a ，有两种方法，一种是 将两物体隔离，得方程为 另—种方法是将整个系统作为研究对象，得方程为 显然，如果只求系统的加速度，则第二种方法好；如果 还要求绳的张力，则需采用前一种方法。 (2)分析物体受力情况：分析物体受力是解动力学问题的一个关键，必须牢牢掌握。 ①一般顺序：在一般情况下，分析物体受力的顺序是先场力，如重力、电场力等，再弹力，如压力、张力等，然后是摩擦力。并配合作物体的受力示意图。 大小和方向不受其它力和物体运动状态影响的力叫主动力，如重力、库仑力；大小和主向与主动力和物体运动状态有密切联系的力叫被动力或约束力，如支持力、摩擦力。这m 图3-4-1
就决定了分析受力的顺序。如物体在地球附近不论是静止还是加速运动，它受的重力总是不变的；放在水平桌面上的物体对桌面的压力就与它们在竖直方向上有无加速度有关，而滑动摩擦力总是与压力成正比。 ②关于合力与分力：分析物体受力时，只在合力或两个分力中取其一，不能同时取而说它受到三个力的作用。一般情况下选取合力，如物体在斜面上 受到重力，一般不说它受到下滑力和垂直面的两个力。在—些特 殊情况下，物体其合力不能先确定，则可用两分力来代替它，如 图3-4-2横杆左端所接铰链对它的力方向不能明确之前，可用水 平和竖直方向上的两个分力来表示，最后再求出这两个分力的合 力来。 ③关于内力与外力：在运用牛顿第二定律时，内力是不可能对整个物体产生加速度的，选取几个物体的组合为研究对象时，这几个物体之间的相互作用力不能列入方程中。要求它们之间的相互作用，必须将它们隔离分析才行，此时内力转化成外力。 ④关于作用力与反作用力：物体之间的相互作用力总是成对出现，我们要分清受力体与施力体。在列方程解题时，对一对相互作用力一般采用同一字线表示。在不考虑绳的质量时，由同一根绳拉两个物体的力经常作为一对相互作用力处理，经过不计摩擦的定滑轮改变了方向后，我们一般仍将绳对两个物体的拉力当作一对相互作用力处理。 (3)分析物体运动状态及其变化 ①运用牛顿定律解题主要是分析物体运动的加速度a ，加速度是运动学和动力学联系的纽带，经常遇到的问题是已知物体运动情况通过求a 而求物体所受的力。 图3-4-2
第三章牛顿运动定律 考情分析本章内容是高考的重点，单独考查的题目多为选择题，与直线运动、曲线运动、电磁学等知识结合的题目多为计算题。 重要考点1.牛顿运动定律及 其应用(Ⅱ) 2．超重和失重(Ⅰ) 实验四：验证牛顿运 动定律 考点 解读 1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生 能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛 顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力 的问题，以及对超重和失重现象的理解，对牛顿第二 定律的验证方法和验证原理的掌握。 2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、实验题、 计算题。高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规 律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常 常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系。 3．本章内容含有中学物理的基本规律和核心知识，在 整个物理学中占有非常重要的地位，且为高考命题的 重点和热点，考查和要求的程度往往较高。 主干梳理对点激活 知识点牛顿第一定律Ⅱ 1．牛顿第一定律 (1)01匀速直线运动状态或02静止状态，除非作用在它上面的 03改变这种状态。 (2)意义 ①揭示了物体的固有属性：04惯性，05惯性定律。 ②揭示了力与运动的关系：06维持物体运动的原因，07改变物体运动状态 08加速度的原因。 (3)适用范围：惯性参考系。 2．惯性 (1)09匀速直线运动状态或10静止状态的性质。 (2)惯性的两种表现
①物体不受外力作用时，其惯性表现在保持静止或11匀速直线运动状态。 ②物体受外力作用时，其惯性表现在反抗运动状态的12改变。 (3)量度：13质量是惯性大小的唯一量度，14质量大的物体惯性大，15质量小的物体惯性小。 (4)普遍性：惯性是物体的16固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动情况和受力情况17无关(选填“有关”或“无关”)。 知识点牛顿第二定律Ⅱ 单位制Ⅰ 1.牛顿第二定律 (1)01作用力成正比，跟它的02质量成反比，加 03作用力的方向相同。 (2)表达式：F＝kma，当F、m、a单位采用国际单位制时k041，F05ma。 (3)适用范围 06惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。 07宏观物体(相对于分子、原子)、08低速运动(远小于光速)的情况。 2．单位制、基本单位、导出单位 (1)09基本单位和10导出单位一起组成了单位制。 ①基本物理量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本物理量。 11质量、12时间、13长度，它们的单位千克、秒、米就是基本单位。 14基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 (2)国际单位制中的基本单位 基本物理量符号单位名称单位符号质量m 千克kg 时间t 秒s 长度l 米m
牛顿运动定律解决的两类问题、 教学目标 1．学会将物体运动过程划分为多个不同的过程或多个不同的状态，深刻理解加速度与合外力对应关系，然后对各个过程或各个状态进行分析，求解所求问题． 2．学会用图像法解决物理问题.教师归纳 一、牛顿运动定律解决动力学的两类问题 1．运用牛顿运动定律解决的动力学问题常常可以分为两种类型(两类动力学基本问题)： (1)已知物体的受力情况，要求物体的运动情况．如物体运动的位移、速度及时间等． (2)已知物体的运动情况，要求物体的受力情况(求力的大小和方向)． 但不管哪种类型，一般总是先根据已知条件求出物体运动的加速度，然后再由此得出问题的答案． 2．两类动力学基本问题的解题思路图解如下：
可见，不论求解哪一类问题，求解加速度是解题的桥梁和纽带，是顺利求解的关键． 3．我们遇到的问题中，物体受力情况一般不变，即受恒力作用，故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式，如 v t ＝v 0＋at ，s ＝v 0t ＋12at 2，v 2t －v 2 0＝2as ，v －＝s t ＝ v 0＋v t 2 等． 二、程序法解题 1．程序法：按时间的先后顺序对题目给出的物体运动过程(或不同的状态)进行分析(包括列式计算)的解题方法可称为程序法． 2．程序法解题的基本思路是： ①划分出题目中有多少个不同的过程或多少个不同状态． ②对各个过程或各个状态进行具体分析，得出正确的结果． ③前一个过程的结束是后一个过程的开始，两个过程的交接点是问题的关键． 3．说明：在求解物体从一种运动过程(或状态)变化到另一种运动过程(或状态)的力学问题(称之为“程序题”)时，通常用“程序法”求解，即要求我们从读题开始，就要注意到题中能划分为多少个不同的过程或多少个不同的状态，然后对各个过程或各个状态进行分析(称之为“程序分析”)，最后逐一列式求解得到结论．“程序法”是一种重要的基本解题方法． 分类剖析 (一)正交分解法应用
高考物理牛顿运动定律的应用解题技巧及练习题含解析(1) 一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用 1．如图甲所示,质量为1kg m =的物体置于倾角为37θ?=的固定且足够长的斜面上,对物体 施以平行于斜面向上的拉力F ，10.5s t = 时撤去拉力,物体速度与时间v-t 的部分图象如图乙所示。(2 10/,sin 370.6,cos370.8g m s ? ? ===)问： （1）物体与斜面间的动摩擦因数μ为多少？ （2）拉力F 的大小为多少？ 【答案】(1)0.5 (2)30N 【解析】 【详解】 （1）由速度时间图象得：物体向上匀减速时加速度大小： 22110-5 m/s 10m/s 0.5 a = = 根据牛顿第二定律得： 1sin cos mg mg ma θμθ+= 代入数据解得： 0.5μ= （2）由速度时间图象得：物体向上匀加速时： 2220m /s v a t ?= =? 根据牛顿第二定律得： 2sin cos F mg mg ma θμθ--= 代入数据解得： 30N F = 2．质量M ＝0.6kg 的平板小车静止在光滑水面上，如图所示，当t ＝0时，两个质量都为m ＝0.2kg 的小物体A 和B ，分别从小车的左端和右端以水平速度1 5.0v =m/s 和2 2.0v =m/s 同时冲上小车，当它们相对于小车停止滑动时，恰好没有相碰。已知A 、B 两物体与车面的动摩擦因数都是0.20，取g =10m/s 2，求：
（1）A 、B 两物体在车上都停止滑动时车的速度； （2）车的长度是多少？ （3）从A 、B 开始运动计时，经8s 小车离原位置的距离. 【答案】（1）0.6m/s （2）6.8m （3）3.84m 【解析】 【详解】 解：（1）设物体A 、B 相对于车停止滑动时，车速为v ，根据动量守恒定律有： ()()122m v v M m v -=+ 代入数据解得：v =0.6m/s ，方向向右． （2）设物体A 、B 在车上相对于车滑动的距离分别为L 1、L 2，车长为L ，由功能关系有: ()()22 212121 11 2222 mg L L mv mv M m v μ+=+- + 又L ≥L 1+L 2 代入数据解得L ≥6.8m ，即L 至少为6.8m （3）当B 向左减速到零时，A 向右减速，且两者加速度大小都为12a g μ==m/s 2 对小车受力分析可知，小车受到两个大小相等、方向相反的滑动摩擦力作用，故小车没有动 则B 向左减速到零的时间为2 11 1v t a = =s 此时A 的速度为1113A v v a t =-=m/s 当B 减速到零时与小车相对静止，此时A 继续向右减速，则B 与小车向右加速，设经过t s 达到共同速度v 对B 和小车，由牛顿第二定律有：()2mg m M a μ=+，解得：20.5a =m/s 2 则有：12A v v a t a t =-=，代入数据解得：t =1.2s 此时小车的速度为20.6v a t ==m/s ，位移为2 1210.362 x a t = =m 当三个物体都达到共同速度后，一起向右做匀速直线运动，则剩下的时间发生的位移为 ()28 3.48x v t =-=m 则小车在8s 内走过的总位移为12 3.84x x x =+=m 3．.某校物理课外小组为了研究不同物体水下运动特征， 使用质量m =0.05kg 的流线型人形模型进行模拟实验．实验时让模型从h =0.8m 高处自由下落进入水中．假设模型入水后受到大小恒为F f =0.3N 的阻力和F =1.0N 的恒定浮力，模型的位移大小远大于模型长度，忽略模型在空气中运动时的阻力，试求模型
牛顿运动定律 第一课时牛顿运动定律 一、基础知识回顾： 1、牛顿第一定律 一切物体总保持，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 注意：（1）牛顿第一定律进一步揭示了力不是维持物体运动（物体速度）的原因，而是物体运动状态（物体速度）的原因，换言之，力是产生的原因。（2）牛顿第一定律不是实验定律，它是以伽利略的“理想实验“为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的。 2、惯性 物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。 3、对牛顿第一运动定律的理解 （1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。 （2）它定性地揭示了运动与力的关系，力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。 （3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的性质——惯性。 （4）牛顿第一定律揭示了静止状态和匀速直线运动状态的等价性。 4、对物体的惯性的理解 （1）惯性是物体总有保持自己原来状态（速度）的本性，是物体的固有属性，不能克服和避免。 （2）惯性只与物体本身有关而与物体是否运动，是否受力无关。任何物体无论它运动还是静止，无论运动状态是改变还是不改变，物体都有惯性，且物体质量不变惯性不变。质量是物体惯性的唯一量度。 （3）物体惯性的大小是描述物体保持原来运动状态的本领强弱。物体惯性（质量）大，保持原来的运动状态的本领强，物体的运动状态难改变，反之物体的运动状态易改变。（4）惯性不是力。 5、牛顿第二定律的内容和公式 物体的加速度跟成正比，跟成反比，加速度的方向跟合外力方向相同。公式是：a=F合/ m 或F合 =ma 6、对牛顿第二定律的理解 （1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律得出物体的运动规律。反过来，知道运动规律可以根据牛顿第二运动定律得出物体的受力情况，在牛顿第二运动定律的数学表达式F合=ma中，F合是力，ma是力的作用效果，特别要注意不能把ma看作是力。 （2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是加速度而不是速度。（3）牛顿第二定律公式：F合=ma是矢量式，F、a都是矢量且方向相同。 （4）牛顿第二定律F合=ma定义了力的单位：“牛顿”。 7、牛顿第三定律的内容 两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上 8、对牛顿第三定律的理解 （1）作用力和反作用力的同时性。它们是同时产生同时变化，同时消失，不是先有作