高中物理 4.6用牛顿运动定律解决问题(一)课件 新人教版必修1

1 课时素养评价十九 牛顿运动定律的三类典型问题

(25分钟 60分)

一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)

1.如图所示,质量均为m的木块A和B用一轻弹簧相连,竖直放在光滑的水平面上,木块A上放有质量为2m的木块C,三者均处于静止状态。现将木块C迅速移开,若重力加速度为g,则在木块C移开的瞬间 ( )

A.木块B对水平面的压力迅速变为2mg

B.弹簧的弹力大小为mg

C.木块A的加速度大小为2g

D.弹簧的弹性势能立即减小

【解析】选C。对AC整体分析,弹簧的弹力F弹=(m+2m)g=3mg,撤去C瞬间,弹簧的弹力不变,弹性势能不变,故B、D错误;对A分析,根据牛顿第二定律得,a= =2g,故C正确;由于弹簧的弹力不变,木块B对水平面的压力不变,仍然为4mg,故A错误。

2.如图所示,A、B两物体用轻绳连接,置于光滑水平面上,它们的质量分别为M和m,若M>m,现用水平力F分别拉A和B,A、B间绳的拉力分别为T1、T2,则( )

A.T1=T2 B.T1>T2

C.T1

【解析】选C。设物体运动的加速度为a,对AB整体有:F=(M+m)a,

对B有:T1=ma,

解得:T1=F

2 同理可得:T2=F

可见:T1

3.如图所示,在光滑水平面上有物体A、B,质量分别为m1、m2。在拉力F作用下,A和B以加速度a做匀加速直线运动。某时刻突然撤去拉力,此瞬时A和B的加速度为a1、a2,则 ( )

A.a1=a2=0

B.a1=a;a2=0

C.a1=a;a2=a

D.a1=a;a2=-a

【解析】选D。当力F作用时,对A运用牛顿第二定律得:a=,突然撤去拉力F的瞬间,弹簧弹力没有发生变化,所以A受力不变,即a1=a;B只受弹簧弹力作用,根据牛顿第二定律得:a2==-a,故D正确,A、B、C错误。

4.如图,将完全相同的两个物体甲、乙放在光滑的水平桌面上,通过一根水平绳对其施力,甲是在绳的另一端施以10 N的竖直向下的拉力,乙是在绳的另一端挂一个重10 N的物体。则两物体的加速度相比 ( )

1 用牛顿运动定律解决问题（一）

教材分析

力和物体运动的关系问题，一直是动力学研究的基本问题，人们对它的认识经历了一个漫长的过程，直到牛顿用他的三个定律对这一类问题作出了精确的解决．牛顿由此奠定了经典力学的基础．牛顿三定律成为力学乃至经典物理学中最基本、最重要的定律．牛顿第一定律解决了力和运动的关系问题；牛顿第二定律确定了运动和力的定量关系；牛顿第三定律确定了物体间相互作用力遵循的规律．动力学所要解决的问题由两部分组成：一部分是物体运动情况；另一部分是物体与周围其他物体的相互作用力的情况．牛顿第二定律恰好为这两部分的链接提供了桥梁．

应用牛顿运动定律解决动力学问题，高中阶段最为常见的有两类基本问题：一类是已知物体的受力情况，要求确定出物体的运动情况；另一类是已经知道物体的运动情况，要求确定物体的受力情况．要解决这两类问题，对物体进行正确的受力分析是前提，牛顿第二定律则是关键环节，因为它是运动与力联系的桥梁．

教学重点

应用牛顿运动定律解决动力学的两类基本问题．

教学难点

动力学两类基本问题的分析解决方法．

课时安排

1课时

三维目标

1．知识与技能

（1）知道动力学的两类基本问题，掌握求解这两类基本问题的思路和基本方法．

（2）进一步认识力的概念，掌握分析受力情况的一般方法，画出研究对象的受力图．

2．过程与方法

（1）培养学生运用实例总结归纳一般解题规律的能力．

（2）会利用正交分解法在相互垂直的两个方向上分别应用牛顿定律求解动力学问题．

（3）掌握用数学工具表达、解决物理问题的能力．

3．情感、态度与价值观

通过牛顿第二定律的应用，提高分析综合能力，灵活运用物理知识解决实际问题．

教学过程

导入新课

情境导入

利用多媒体播放“神舟”五号飞船的发射升空、“和谐号”列车高速前进等录像资 2 料．如图甲、乙所示．

引导：我国科技工作者能准确地预测火箭的升空、变轨，列车的再一次大提速节约了很多宝贵的时间，“缩短”了城市间的距离．这一切都得益于人们对力和运动的研究．我们现在还不能研究如此复杂的课题，就让我们从类似较为简单的问题入手，看一下这类问题的研究方法．

1 4．6 用牛顿定律解决问题(一)

(10分钟，10分)

1．A、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mA>mB，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相比为( )

A．xA＝xB B．xA>xB

C．xA

【答案】A

【解析】通过分析物体在水平面上滑行时的受力情况可以知道，物体滑行时受到的滑动摩擦力μmg为合外力，由牛顿第二定律知：μmg＝ma得：a＝μg，可见：aA＝aB.

物体减速到零时滑行的距离最大，由运动学公式可得：

v2A＝2aAxA，

v2B＝2aBxB，

又因为vA＝vB，aA＝aB.

所以xA＝xB，A正确．

2.

如右图所示，水平地面上的物体质量为1 kg，在水平拉力F＝2 N的作用下从静止开始做匀加速直线运动，前2 s内物体的位移为3 m，则物体运动的加速度大小为( )

A．3 m/s2 B．2 m/s2

C．1.5 m/s2 D．0.75 m/s2

【答案】C

【解析】物体从静止开始做匀加速直线运动，前2 s内位移为3 m，设物体加速度为a，则x＝at2/2，代入数据解得a＝1.5 m/s2，即物体运动的加速度大小为1.5 m/s2，选项C正确．

3．一个静止在水平地面上的物体，质量是2 kg，在10 N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的动摩擦因数是0.2，g取10 m/s2.求：

(1)物体在4 s末的速度；

(2)物体在4 s内发生的位移．

拓展：若4 s末撤去拉力，则物体还能向前滑行多远？再经过多长时间物体停下来？

【解】(1)设物体所受支持力为N，所受摩擦力为f，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得

F－f＝ma1 ①

N＝mg ②

又f＝μN ③

联立①②③式得

a1＝F－μmgm ④

a1＝3 m/s2 ⑤

设物体4 s末的速度为v1，则v1＝a1t ⑥

联立⑤⑥式得v1＝12 m/s ⑦

1 4．3 牛顿第二定律

(10分钟，10分)

1．下列关于力和运动关系的几种说法中，正确的是( )

A．物体所受合力的方向，就是物体加速度的方向

B．物体所受合力的方向，就是物体运动的方向

C．物体所受合力不为零，则其加速度一定不为零

D．物体所受合力变小时，物体一定做减速运动

【答案】AC

【解析】由牛顿第二定律可知，物体所受合力的方向与加速度的方向是一致的，故A正确；但加速度的方向可能不是物体的运动方向，如当物体做减速直线运动时，物体的加速度的方向与运动方向相反，故B错误；物体所受的合力不为零时，其加速度一定不为零，故C正确；当物体所受合力变小时，其加速度也变小，但如果此时合力的方向与物体的运动方向相同，则物体做加速运动，故D错误．

2.

如图所示，物体P以一定的初速度v沿光滑水平面向右运动，与一个右端固定的轻质弹簧相撞，并被弹簧反向弹回．若弹簧在被压缩过程中始终遵守胡克定律，那么在P与弹簧发生相互作用的整个过程中( )

A．P的加速度大小不断变化，方向也不断变化

B．P的加速度大小不断变化，但方向只改变一次

C．P的加速度大小不断变化，当加速度数值最大时，速度最小

D．有一段过程，P的加速度逐渐增大，速度也逐渐增大

【答案】C

【解析】物体P向右压缩过程：

合力F弹＝kΔx变大、方向向左―→物体加速度向左增大―→加速度与速度反向，速度减小

物体P向左反弹过程：

合力F弹＝kΔx向左减小―→物体加速度向左减小―→a与v同向，速度增大

3．质量为m的物体，放在粗糙的水平面上，受水平推力F的作用，产生加速度a，物体所受到的摩擦力为f，当水平推力变为2F时( )

A．物体所受的摩擦力变为2f

B．物体的加速度等于2a

C．物体的加速度小于2a

D．物体的加速度大于2a

【答案】D

【解析】物体与水平面间的滑动摩擦力大小与正压力成正比，与其他力无关，所以物体受到的摩擦力大小仍为f，故A错误；由牛顿第二定律可知，当水平推力为F时，加速度为a，则a＝F－fm，当水平推力为2F时，加速度a′＝2F－fm>2F－2fm＝2a，故BC错误，D正确．