教案-全国-2017_2016-2017学年高中物理 专题4.doc

4.6用牛顿定律解决问题（一）※知识点一、从受力确定运动情况1．为什么加速度可以把受力和运动联系起来？提示：1.因为在牛顿第二定律中有加速度与力的关系，而在运动学公式中有加速度与运动参量的关系，所以加速度作为“桥梁”，把物体的受力与运动联系起来．2．通常可以用哪些关系求物体的加速度？提示：一是由运动学的关系(包括运动公式和运动图象)，通过初速度、末速度、时间、位移等物理量求加速度；二是通过对物体进行受力分析，对这些力进行力的合成或正交分解等处理后，根据牛顿第二定律列方程求解加速度．前者是运动学的方法，后者是动力学的方法．★基本思路分析物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体的加速度，再由运动学公式确定物体的运动情况．★解题的一般步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动情况分析，并画出物体的受力分析图．(2)根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)．(3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度．(4)结合给定的物体运动的初始条件，合理地选择运动学公式，求出描述物体运动情况的运动参量．【典型例题】【例题1】如图所示，质量m＝2kg的物体静止在水平面上，物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们之间弹力的1/4.现对物体施加一个大小F＝8N，与水平方向夹角θ＝37°的斜向上的拉力．求物体在拉力作用下5s内通过的位移．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)思路图解：【答案】16.25m【针对训练】一个原来静止在光滑水平面上的物体，质量是7kg，在14N的水平恒力作用下，则5s末的速度及5s内的位移为()A．8m/s25mB．2m/s25mC．10m/s25mD．10m/s12.5m【答案】C【解析】物体受力情况已知，由静止开始运动，在恒力的作用下产生恒定的加速度，所以它做初速度为零的匀加速直线运动．已知物体的质量和所受的恒力，根据牛顿第二定律公式，求出加速度，然后根据初速度为零的匀加速直线运动的公式，就可以求出5s末的速度和5s内通过的位移a＝eq\f(F,m)＝eq\f(14,7)m/s2＝2m/s2，v＝at＝2×5m/s＝10m/s，x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×2×25m＝25m．故C正确．※知识点二、从运动情况确定受力1．常用的运动学公式有哪些？【提示】匀变速直线运动速度v随时间变化的规律是v＝v0＋at，位移随时间变化的规律是x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，速度位移关系式是v2－veq\o\al(2,0)＝2ax.2．由牛顿第二定律只能确定物体受到的合力吗？【提示】不是．由牛顿第二定律可以先求出物体所受的合力，然后根据力的合成与分解还可以确定某个分力．★从运动情况确定受力的分析思路(1)根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度。(2)根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力。(3)结合受力分析，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量。对物体进行受力分析时要善于结合物体的运动状态来确定某个力的有无及其方向，比如弹力、摩擦力是否存在与物体的运动情况有关，因此要结合物体的运动状态利用假设法去分析。★解题步骤(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动过程分析，并画出受力图和运动草图．(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，求物体所受的合外力．(4)根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力．【典型例题】【例题2】质量为100t的机车从停车场出发做匀变速直线运动，经225m后速度达到54km/h.此时司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶125m才停在站上．设运行过程中阻力不变，求关闭发动机前机车所受牵引力的大小．【答案】1.4×105N【解析】取机车初速度的方向为正方向，则v1＝54km/h＝15m/s加速阶段：由veq\o\al(2,1)－0＝2a1x1得a1＝eq\f(v\o\al(2,1),2x1)＝eq\f(152,2×225)m/s2＝0.5m/s2由牛顿第二定律得F＋Ff＝ma1①减速阶段：由0－veq\o\al(2,1)＝2a2x2得a2＝－eq\f(v\o\al(2,1),2x2)＝－eq\f(152,2×125)m/s2＝－0.9m/s2由牛顿第二定律得Ff＝ma2②联立①②式并代入数据解得F＝1.4×105N【针对训练】质量为2.75t的载重汽车，在2900N的牵引力作用下，由静止开上一个山坡，沿山坡每前进1m，升高0.05m，汽车前进100m时，速度达到36km/h，求汽车在前进中所受山坡的阻力．(g＝10m/s2)【答案】150N