高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 牛顿运动定律的应用精品课时作业

4.5 牛顿运动定律的应用课中练

一、从受力确定运动情况

课堂引入】

从受力确定运动情况基本思路

分析物体的受力情况，求出物体所受的合力，由牛顿第二定律求出物体的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。

【例题】

1. 如图，质量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间弹力的0.25倍，现在对物体施加一个大小、与水平方向夹角角的斜向上的拉力。已知，，取，物体在拉力作用下内通过的位移大小为________。

【课堂练习】

2. 一斜面AB长为9 m，倾角θ为37°，一质量为2 kg的小物体（可视为质点）从斜面顶端A点由静止开始下滑，如图所示。（g取10 m/s2）

（1）若斜面与物体间的动摩擦因数为0.5，求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时间。

（2）若给小物体一个沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面匀速下滑，则小物体与斜面间的动摩擦因数μ是多少？

3. 如图所示，质量为m＝1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10 m/s 时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2 N的恒力，在此恒力作用下(g取10 m/s2)(　　)

A. 物体经10 s速度减为零    B. 物体经2 s速度减为零

C. 物体速度减为零后将保持静止  D. 物体速度减为零后将向右运动

二、从运动情况确定受力

【课堂引入】

从运动情况确定受力的基本思路

分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合力；再分析物体的受力，求出物体受到的作用力。

【例题】

4. 质量为的木块放在倾角为的足够长斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑。若用沿斜面向上的力作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上做匀加速直线运动，经过时间木块沿斜面上滑的距离，则推力的大小为（取）（　　）

A. 42N B. 6N C. 21N D. 36N

【课堂练习】

5. 质量为200t的机车从停车场出发，匀加速行驶225m后，速度达到54km/h，此时，司机关闭发动机让机车进站，机车又行驶了125m才停在站上。设运动过程中阻力不变，求：

（1）机车所受的阻力的大小；

（2）机车关闭发动机前所受到的牵引力的大小。

6. 一质量为m=2 kg的滑块在倾角为θ=30°的足够长的斜面上在无外力F的情况下以加速度a=2.5 m/s2匀加速下滑。若用一水平向右的恒力F作用于滑块，如图所示，使滑块由静止开始向上匀加速运动，在0～2 s时间内沿斜面运动的位移x=4 m。求：（g取10 m/s2）

（1）滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；

（2）恒力F的大小。

三、多过程问题分析

【课堂引入】

物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成。将复杂的过程拆分为几个子过程，分析每一个子过程的受力情况、运动性质，用相应的规律解决问题。

【例题】

7. 如图所示，一固定足够长的粗糙面与水平面夹角θ＝30°.一个质量m＝1 kg的小物体(可视为质点)，在F＝10 N的沿斜面向上的拉力作用下，由静止开始沿斜面向上运动．已知斜面与物体间的动摩擦因数μ＝.g取10 m/s2.则：

(1)求物体在拉力F作用下运动的加速度a1；

(2)若力F作用1.2 s后撤去，求物体在上滑过程中距出发点的最大距离。

【课堂练习】

8. 如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面．人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下．人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力。（取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：

（1）人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；

（2）人在离C点多远处停下？

参考答案

1. 【答案】

【详解】物体受到四个力的作用，如图所示，建立直角坐标系并分解力F。

根据牛顿第二定律，x、y两个方向分别列方程

Fcosθ－Ff=ma

Fsinθ＋FN－G=0

FN为水平面对物体的支持力，即物体与水平面之间的弹力，故摩擦力

Ff=μFN

联立方程，解得

a=1.3m/s2

由运动学公式得5s内物体的位移

x=at2=×1.3×52m=16.25m

2. 【答案】(1)，；(2)

【详解】(1)根据牛顿第二定律得

解得

根据位移公式得

解得

根据速度公式得

(2)受力分析得

解得

3. BC

【详解】物体受到向右的滑动摩擦力，Ff＝μFN＝μG＝3N，根据牛顿第二定律得，，方向向右，物体减速到0所需的时间，B正确，A错误；减速到零后，F< Ff，物体处于静止状态，不再运动，C正确，D错误．

4. D

【详解】因木块能沿斜面匀速下滑，由平衡条件知

所以

当木块在推力作用下沿斜面匀加速上滑时，由运动学公式

解得

由牛顿第二定律得

联立并代入数据解得

故选D。

5. 【答案】(1)1.8×105N；(2)2.8×105N

【详解】(1)由题意知

v1＝54km/h＝15m/s

减速阶段的初速度v1＝15m/s，末速度v2＝0，位移x2＝125m，由

v22－v12＝2a2x2

解得加速度a2=-0.9m/s2，负号表示a2方向与v1方向相反，由牛顿第二定律得

F阻=ma2=2×105×(－0.9)N=－1.8×105N

负号表示F阻方向与v1方向相反。

(2)初速度v0＝0，末速度v1＝15m/s，位移x1＝225m

由

v12－v02＝2a1x1

解得加速度a1＝0.5m/s2，由牛顿第二定律得

F引-|F阻|=ma1=2×105×0.5N=1×105N

联立可得机车的牵引力为F引＝2.8×105N。

6. 【答案】（1）；（2）N

【详解】（1）根据牛顿第二定律可得

mgsin θ-μmgcos θ=ma

代入数据解得

（2）滑块沿斜面向上做匀加速直线运动，由

x=a1t2

代入数据解得加速度大小

a1=2 m/s2

根据牛顿第二定律可得

Fcos θ-mgsin θ-μ（Fsin θ＋mgcos θ）=ma1

代入数据得

F=N

7.【答案】（1） （2）

【详解】(1)对物体受力分析，根据牛顿第二定律：

物体受到斜面对它的支持力FN＝mgcosθ＝5N，

物体的加速度a1＝ ＝2.5 m/s2.

(2)力F作用t0＝1.2s后，速度大小为v＝a1t0＝3m/s，

物体向上滑动的距离x1＝a1t02＝1.8m.

此后它将向上匀减速运动，其加速度大小a2＝＝7.5m/s2.

这一过程物体向上滑动的距离x2＝＝0.6m.

整个上滑过程移动的最大距离x＝x1＋x2＝2.4m.

8.【答案】(1)2s；(2)12.8m

【详解】(1)人在斜坡上下滑时，对人受力分析如图所示

设人沿斜坡下滑的加速度为a，沿斜坡方向，由牛顿第二定律得

mgsinθ-Ff=ma

Ff=μFN

垂直于斜坡方向有

FN-mgcosθ=0

联立以上各式得

a=gsinθ-μgcosθ=4m/s2

由匀变速直线运动规律得

L=at2

解得t=2s。

(2)人在水平面上滑行时，水平方向只受到水平面的摩擦力作用．设人在水平面上运动的加速度大小为a′，由牛顿第二定律得

μmg=ma′

设人到达C处的速度为v，则由匀变速直线运动规律得，人在斜坡上下滑的过程

v2=2aL

人在水平面上滑行时

0-v2=-2a′x

联立解得x=12.8m。