高中人教版 (新课标)6 用牛顿定律解决问题（一）学案设计

这是一份高中人教版 (新课标)6 用牛顿定律解决问题（一）学案设计，共6页。学案主要包含了课前预习，自主学习效果检测，课堂导学，小组合作探究，分层达标·训练等内容，欢迎下载使用。

学习过程
一、课前预习，自主学习效果检测
（一）从受力情况确定运动情况
已知物体的受力情况,根据牛顿第二定律求出物体的_______,再通过物体的运动学条件(初、末位置和初、末速度及运动时间等),根据___________求出物体的运动情况。
（二）从运动情况确定受力情况
已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的_______，再根据牛顿第二定律求出物体所受的_______，进而知道物体受到其他力的情况。
【判一判】
(1)物体所受的合外力的方向与加速度的方向相同。( )
(2)加速度是联系运动学和力学的桥梁。( )
(3)对物体进行受力分析时，既可以根据性质力分析，也可以根据效果力进行分析。( )
(4)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的，不是由它对其他物体的施力决定。( )
二、课堂导学，小组合作探究
主题一：从受力确定运动情况
1.试探究分析由物体的受力情况确定其运动情况的思路是怎样的。
2.试分析根据物体的受力情况确定运动情况类问题的解题步骤。
【探究归纳】
从受力确定运动情况的解题思路
【典例1】一个静止在水平地面上的物体，质量是2 kg，在6.4 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滑动摩擦力是4.2 N，求物体在4 s末的速度和4 s内发生的位移。
【解析】由牛顿第二定律得：F-f=ma
所以物体的加速度
物体在4 s末的速度
v=at=1.1×4 m/s=4.4 m/s。
4 s内发生的位移
x= ×1.1×16 m=8.8 m
【变式训练】一木箱装货物后质量为50 kg，木箱与地面间的动摩擦因数为0.2，某人以200 N斜向下的力推箱，推力的方向与水平面成30°角，g取10 m/s2.求：
(1)木箱的加速度。
(2)第2 s末木箱的速度
【思路点拨】解答本题时应把握以下三点：
(1)对木箱正确受力分析。
(2)由牛顿第二定律求加速度。
(3)由运动学公式求速度。
答案：(1)1.06 m/s2 (2)2.12 m/s
主题二：从运动情况确定受力
1.尝试分析由物体的运动情况确定其受力情况的思路。
2.试总结由物体的运动情况确定其受力这类问题的解题步骤。
【知识点拨】 加速度a是联系力和运动的桥梁
由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。
可见，加速度是联系力和运动的桥梁。求加速度是解决有关力和运动问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析是解决问题的关键。
【探究归纳】 动力学问题的解题思路及步骤
(1)确定研究对象。
(2)对物体进行受力分析并画出受力示意图，对物体进行运动状态的分析。
(3)选择正方向并建立直角坐标系，由牛顿第二定律及运动学规律列方程。
(4)计算，求解未知量。
【典例2】(2012·郑州高一检测)质量为2 kg的物体置于水平地面上，用10 N的水平拉力使它从静止开始运动，第3 s末物体的速度达到6 m/s，求：
(1)物体在运动过程中的加速度的大小。
(2)物体在运动过程中受到的地面摩擦力。
【思路点拨】解答本题时要把握以下两点：
(1)由运动情况求加速度。
(2)由牛顿第二定律求摩擦力。
【解析】(1)物体的加速度
(2)由牛顿第二定律得:F-Ff=ma,所以Ff=F-ma=10 N-2×2 N=6 N
方向与运动方向相反。
【互动探究】若上题中3秒末撤去拉力，求撤去拉力后物体能
继续滑动的距离。
答案：6 m
三、分层达标·训练
【基础达标】
1.用30 N的水平外力F拉一个静止在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失。则第5 s末物体的速度和加速度分别是( )
A.v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2 B.v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2
C.v＝4.5 m/s，a＝0 D.v＝7.5 m/s，a＝0
2.一个原来静止在光滑水平面上的物体，质量是7 kg，在14 N的水平恒力作用下，则 5 s末的速度及5 s内的位移为( )
A．8 m/s 25 m B．2 m/s 25 m
C．10 m/s 25 m D．10 m/s 12.5 m
3.一个物体在水平恒力F的作用下，由静止开始在一个粗糙的水平面上运动，经过时间t，速度变为v，如果要使物体的速度变为2v，下列方法正确的是( )
A.将水平恒力增加到2F，其他条件不变
B．将物体质量减小一半，其他条件不变
C．物体质量不变，水平恒力和作用时间都增为原来的两倍
D．将时间增加到原来的2倍，其他条件不变
4.A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若两物体的质量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.xA5.(2012·天门高一检测)如图所示，小车运动时，看到摆球悬线与竖直方向成θ角并与小车保持相对静止，则下列说法中正确的是( )
A.小车可能向右加速运动，加速度为gsinθ
B.小车可能向右减速运动，加速度为gtanθ
C.小车可能向左加速运动，加速度为gtanθ
D.小车可能向左减速运动，加速度为gtanθ
能力提高
6.(2012·衡水高一检测)固定光滑细杆与地面成一定倾角α，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下沿杆向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g=10 m/s2.求：
(1)小环的质量m。
(2)细杆与地面间的倾角α。
7.(2012·十堰高一检测)法国人劳伦特·菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界进行了超高空特技跳水表演，他从30 m高的塔上跳下准确地落入水池中。已知水对他的阻力(包括浮力)是他所受重力的3.5倍，他在空中下落的加速度为8 m/s2,g取10 m/s2。为了安全，水池需要准备的水深至少多少m？
(1)物体所受到的水平拉力F的大小。
(2)该物体与地面间的动摩擦因数。(取g=10 m/s2)
8.在水平地面上有一个质量为4.0 kg的物体，物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动。10 s后拉力大小减小为F/3，并保持恒定。该物体的速度—时间图象如图所示。求：
(1)物体所受到的水平拉力F的大小。
(2)该物体与地面间的动摩擦因数。(取g=10 m/s2)
答案解析
1.C 2. C 3.D 4. A 5. B、C
6.【解析】(1)0～2 s内F1-mgsinα=ma ①
由题图知a=0.5 m/s2,2 s后F2=mgsinα ②
由①②得F1-F2=ma，所以m==1 kg。
(2)由②式得α=30°。
答案：(1)1 kg (2)30°
7.【解析】人在空中加速下落运动时，加速度为a1，落水速度设为v，由运动学规律
v2=2a1h1,
人落入水中后，由牛顿第二定律mg-3.5mg=ma2,
由运动学规律-v2=2a2h2,
由以上三式代入数据解得h2=9.6 m。
答案：9.6 m
8.【解析】物体的运动分为两个过程，由题图可知两个过程加速度分别为：a1=
1 m/s2，a2=-0.5 m/s2
受力图如图所示：
对两个过程，由牛顿第二定律得：
F－μmg＝ma1,
－μmg＝ma2,
代入数据解得：F＝9 N,
μ＝0.125。
答案：(1)9 N (2)0.125