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高中物理5 牛顿运动定律的应用学案设计
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这是一份高中物理5 牛顿运动定律的应用学案设计，文件包含人教版2019高中物理必修一新教材同步第4章5牛顿运动定律的应用--教师版docx、人教版2019高中物理必修一新教材同步第4章5牛顿运动定律的应用--学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共32页， 欢迎下载使用。
科学思维：
1.明确动力学的两类基本问题.
2.理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁.
3.熟练掌握应用牛顿运动定律解动力学问题的思路和方法．
一、牛顿第二定律的作用
牛顿第二定律确定了运动和力的关系：加速度的大小与物体 的大小成正比，与物体的 成反比；加速度的方向与物体 的方向相同．
二、两类基本问题
1．从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的 ，再通过运动学的规律确定物体的 情况．
2．从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的 ，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出
三、解决动力学问题的关键
对物体进行正确的受力分析和运动情况分析,并抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁—— 。
情境链接 一位同学通过电视观看火箭发射,假设他测得火箭从点火到火箭底部经过发射架顶端的时间,如果他想算出对火箭的推力,那么(1)需要假设哪些条件?(2)还需要知道哪些数据?
1．判断下列说法的正误．
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合力的方向。( )
(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。( )
(3)物体运动状态的变化情况与它的受力有关。( √ )
2．一个质量m＝10 kg的箱子与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，现给箱子施加F＝40 N的水平拉力，使箱子从静止开始运动，如图1所示，则拉力F作用2 s时箱子的速度为________ m/s,2 s内箱子的位移为________ m.
图1
一、从受力确定运动情况
导学探究
玩滑梯是小孩非常喜欢的活动,如果滑梯的倾角为θ,一个小孩从静止开始下滑,小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ,滑梯长度为L,怎样求小孩滑到底端的速度大小和需要的时间?
知识深化
1．从受力确定运动情况的基本思路
分析物体的受力情况，求出物体所受的合外力，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．流程图如下：
eq \x(已知物体受力情况)eq \(―――→,\s\up7(由F＝ma))eq \x(求得a)eq \(――――――――――→,\s\up30(由\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(v＝v0＋at,x＝v0t＋\f(1,2)at2,v2－v\\al(02,)＝2ax))))eq \x(求得x、v0、v、t)
2．从受力确定运动情况的解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图．
(2)根据力的合成与分解，求合力的大小和方向．
(3)根据牛顿第二定律列方程，求加速度．
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动时间等．
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET 例1 (2019·张家口市第一学期期末)如图2，一根足够长的水平杆固定不动，一个质量m＝2 kg的圆环套在杆上，圆环的直径略大于杆的截面直径，圆环与杆的动摩擦因数μ＝0.75.对圆环施加一个与水平方向成θ＝53°角斜向上、大小为F＝25 N的拉力，使圆环由静止开始做匀加速直线运动(sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，g取10 m/s2)．求：
图2
(1)圆环对杆的弹力大小；
(2)圆环加速度的大小；
(3)若拉力F作用2 s后撤去，圆环在杆上滑行的总距离．
应用牛顿第二定律解题时的两种方法
(1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,合力的方向就是加速度的方向,解题时要求准确作出力的平行四边形,然后运用几何知识求合力 F合。反之,若知道加速度方向就知道合力方向。
(2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,通常用正交分解法解答。①分解力:把力正交分解为沿加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量,即沿加速度方向Fx=ma,垂直于加速度方向Fy=0。②分解加速度:当物体所受力多数
在两个相互垂直方向(如x、y方向)上,而加速度方向又在另一个方向上时,可以分解加速度,然后列方程Fx=max,Fy=may。
针对训练1 如图3所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ＝37°角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10 N，刷子的质量为m＝0.5 kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数μ＝0.5，天花板长为L＝4 m，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2.试求：
图3
(1)刷子沿天花板向上的加速度大小；
(2)工人把刷子从天花板底端由静止推到顶端所用的时间．
二、从运动情况确定受力
导学探究
如图所示,小孩坐在雪橇上,一大人拉着雪橇沿水平面向右做直线运动。已知小孩与雪橇的总质量为m,雪橇与地面间的动摩擦因数为μ。若拉力F与水平方向成θ角,雪橇在位移x内速度由v0均匀增大到vt,则拉力F为多大?
知识深化
1．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外力；再分析物体的受力，求出物体受到的作用力．流程图如下：
eq \x(已知物体运动情况)eq \(―――――→,\s\up7(由运动学公式))eq \x(求得a)eq \(――――→,\s\up7(由F＝ma))eq \x(确定物体受力)
2．从运动情况确定受力的解题步骤
(1)确定研究对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图．
(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，求出物体所受的合力．
(4)选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力．
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET 例2 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．如图4所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑块，使滑块由静止开始在0～2 s内沿斜面运动的位移x＝4 m．求：(g取10 m/s2)
图4
(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
(2)恒力F的大小．
由运动情况确定受力应注意的两点问题
(1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向和加速度的方向混淆。
(2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。
针对训练2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小．
三、多过程问题分析
1．当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程．
联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系、时间关系等．
2．注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度．
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例3.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET 例3 如图5所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8 m、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＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)求：
图5
(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？
1．(从运动情况确定受力)如图6所示，质量为m＝3 kg的木块放在倾角θ＝30°的足够长的固定斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑．若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s时间木块沿斜面上升4 m的距离，则推力F的大小为(g取10 m/s2)( )
图6
A．42 N B．6 N C．21 N D．36 N
2.(从受力确定运动情况)(2019·浙南名校联盟高一第一学期期末联考)如图7所示，哈利法塔是目前世界最高的建筑．游客乘坐世界最快观光电梯，从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需45 s，运行的最大速度为18 m/s.观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观．一位游客用便携式拉力传感器测得：在加速阶段质量为0.5 kg的物体受到的竖直向上的拉力为5.45 N．电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g取10 m/s2)．
图7
(1)求电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；
(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度．
3.(从受力确定运动情况)(2019·潍坊市高一上学期期末)如图8所示，木箱在100 N的拉力作用下沿粗糙水平地面以5 m/s的速度匀速前进，已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，拉力与水平地面的夹角为37°，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.经过一段时间后撤去拉力，求：
图8
(1)木箱的质量；
(2)撤去拉力后木箱匀减速运动的时间．
4．(多过程问题分析)一个质量为4 kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2.从t＝0开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F的作用，力F随时间t变化的规律如图9所示．g取10 m/s2.求：(结果可用分式表示)
图9
(1)在2～4 s时间内，物体从开始做减速运动到停止所经历的时间；
(2)0～6 s内物体的位移大小．
考点一 从受力确定运动情况
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大小分别是( )
A．4.5 m/s,1.5 m/s2
B．7.5 m/s,1.5 m/s2
C．4.5 m/s,0
D．7.5 m/s,0
2．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的划痕．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度大小为( )
A．7 m/s B．14 m/s C．10 m/s D．20 m/s
3．(多选)如图1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v0＝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，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
图1
A．物体经10 s速度减为零
B．物体经2 s速度减为零
C．物体的速度减为零后将保持静止
D．物体的速度减为零后将向右运动
4.(2019·本溪一中高一上学期期末)如图2所示，一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1、C2、C3，则( )
图2
A．物体到达C1时的速度最大
B．物体分别在三条轨道上的运动时间相同
C．物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小
D．物体到达C3的时间最短
5.(多选)质量m＝2 kg、初速度v0＝8 m/s的物体沿着粗糙水平面向右运动，物体与地面之间的动摩擦因数μ＝0.1，同时物体还受到一个如图3所示的随时间变化的水平拉力F的作用，设水平向右为拉力的正方向，且物体在t＝0时刻开始运动，g取10 m/s2，则以下结论正确的是( )
图3
A．0～1 s内，物体的加速度大小为2 m/s2
B．1～2 s内，物体的加速度大小为2 m/s2
C．0～1 s内，物体的位移为7 m
D．0～2 s内，物体的总位移为11 m
考点二 从运动情况确定受力
6.如图4所示，在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害．为了尽可能地减少碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊．假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h(即30 m/s)，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为( )
图4
A．420 N B．600 N C．800 N D．1 000 N
7．在欢庆节日的时候，人们会在夜晚燃放美丽的焰火．按照设计，某种型号装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4 s末到达距地面100 m的最高点时炸开，形成各种美丽的图案，假设礼花弹从炮筒中竖直射出时的初速度是v0，上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，那么v0和k分别等于(重力加速度g取10 m/s2)( )
A．25 m/s,1.25 B．40 m/s,0.25
C．50 m/s,0.25 D．80 m/s,1.25
8.如图5所示，一倾角θ＝37°的足够长的斜面固定在水平地面上．当t＝0时，滑块以初速度v0＝10 m/s从斜面上某位置沿斜面向上运动，已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，下列说法正确的是( )
图5
A．滑块一直做匀变速直线运动
B．t＝1 s时，滑块速度减为零，然后静止在斜面上
C．t＝2 s时，滑块恰好又回到出发点
D．t＝3 s时，滑块的速度大小为4 m/s
9．(多选)如图6所示，质量为m的小球置于倾角为θ的斜面上，被一个竖直挡板挡住．现用一个水平力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，重力加速度为g，忽略一切摩擦，以下说法正确的是( )
图6
A．斜面对小球的弹力为eq \f(mg,cs θ)
B．斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为ma
C．若增大加速度a，斜面对小球的弹力一定增大
D．若增大加速度a，竖直挡板对小球的弹力一定增大
10．如图7所示，一小车上有一个固定的水平横杆，左边有一轻杆与竖直方向成θ角并与横杆固定，下端连接一小铁球，横杆右边用一根细线吊一质量相等的小铁球．当小车做匀变速直线运动时，细线与竖直方向成α角，若θ＜α，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
图7
A．轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行
B．轻杆对小铁球的弹力方向沿轻杆方向向上
C．轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆方向
D．小车一定以加速度gtan α向右运动
11.(2019·夏津一中高一上学期期末)如图8所示，一个质量为10 kg的物体，沿水平地面向右运动，经过O点时速度大小为11 m/s，此时对物体施加一个水平向左、大小为12 N的恒力F.物体与水平面间的动摩擦因数为0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，求：
图8
(1)物体能运动到O点右侧的最大距离；
(2)8 s末物体的速度大小．
12.如图9所示，一足够长的固定粗糙斜面与水平面夹角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＝eq \f(\r(3),6).g取10 m/s2.
图9
(1)求物体在拉力F作用下运动的加速度大小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．
[拓展提升]
13.(2017·湖南省十三校第一次联考)如图10所示，质量为10 kg的环在F＝140 N的恒定拉力作用下，沿粗糙直杆由静止从杆的底端开始运动，环与杆之间的动摩擦因数μ＝0.5，拉力F与杆以及杆与水平地面的夹角都为θ＝37°，力F作用一段时间后撤去，环在杆上继续上滑了0.5 s后，速度减为零，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，杆足够长，求：
图10
(1)拉力F作用的时间；
(2)环再次运动到杆底端时的速度大小．
科学思维：
1.明确动力学的两类基本问题.
2.理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁.
3.熟练掌握应用牛顿运动定律解动力学问题的思路和方法．
一、牛顿第二定律的作用
牛顿第二定律确定了运动和力的关系：加速度的大小与物体 的大小成正比，与物体的 成反比；加速度的方向与物体 的方向相同．
二、两类基本问题
1．从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的 ，再通过运动学的规律确定物体的 情况．
2．从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的 ，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出
三、解决动力学问题的关键
对物体进行正确的受力分析和运动情况分析,并抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁—— 。
情境链接 一位同学通过电视观看火箭发射,假设他测得火箭从点火到火箭底部经过发射架顶端的时间,如果他想算出对火箭的推力,那么(1)需要假设哪些条件?(2)还需要知道哪些数据?
1．判断下列说法的正误．
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合力的方向。( )
(2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向。( )
(3)物体运动状态的变化情况与它的受力有关。( √ )
2．一个质量m＝10 kg的箱子与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，现给箱子施加F＝40 N的水平拉力，使箱子从静止开始运动，如图1所示，则拉力F作用2 s时箱子的速度为________ m/s,2 s内箱子的位移为________ m.
图1
一、从受力确定运动情况
导学探究
玩滑梯是小孩非常喜欢的活动,如果滑梯的倾角为θ,一个小孩从静止开始下滑,小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ,滑梯长度为L,怎样求小孩滑到底端的速度大小和需要的时间?
知识深化
1．从受力确定运动情况的基本思路
分析物体的受力情况，求出物体所受的合外力，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．流程图如下：
eq \x(已知物体受力情况)eq \(―――→,\s\up7(由F＝ma))eq \x(求得a)eq \(――――――――――→,\s\up30(由\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(v＝v0＋at,x＝v0t＋\f(1,2)at2,v2－v\\al(02,)＝2ax))))eq \x(求得x、v0、v、t)
2．从受力确定运动情况的解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图．
(2)根据力的合成与分解，求合力的大小和方向．
(3)根据牛顿第二定律列方程，求加速度．
(4)结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求运动学量——任意时刻的位移和速度，以及运动时间等．
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET 例1 (2019·张家口市第一学期期末)如图2，一根足够长的水平杆固定不动，一个质量m＝2 kg的圆环套在杆上，圆环的直径略大于杆的截面直径，圆环与杆的动摩擦因数μ＝0.75.对圆环施加一个与水平方向成θ＝53°角斜向上、大小为F＝25 N的拉力，使圆环由静止开始做匀加速直线运动(sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6，g取10 m/s2)．求：
图2
(1)圆环对杆的弹力大小；
(2)圆环加速度的大小；
(3)若拉力F作用2 s后撤去，圆环在杆上滑行的总距离．
应用牛顿第二定律解题时的两种方法
(1)合成法:物体只受两个力的作用产生加速度时,合力的方向就是加速度的方向,解题时要求准确作出力的平行四边形,然后运用几何知识求合力 F合。反之,若知道加速度方向就知道合力方向。
(2)正交分解法:当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,通常用正交分解法解答。①分解力:把力正交分解为沿加速度方向和垂直于加速度方向的两个分量,即沿加速度方向Fx=ma,垂直于加速度方向Fy=0。②分解加速度:当物体所受力多数
在两个相互垂直方向(如x、y方向)上,而加速度方向又在另一个方向上时,可以分解加速度,然后列方程Fx=max,Fy=may。
针对训练1 如图3所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ＝37°角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10 N，刷子的质量为m＝0.5 kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数μ＝0.5，天花板长为L＝4 m，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2.试求：
图3
(1)刷子沿天花板向上的加速度大小；
(2)工人把刷子从天花板底端由静止推到顶端所用的时间．
二、从运动情况确定受力
导学探究
如图所示,小孩坐在雪橇上,一大人拉着雪橇沿水平面向右做直线运动。已知小孩与雪橇的总质量为m,雪橇与地面间的动摩擦因数为μ。若拉力F与水平方向成θ角,雪橇在位移x内速度由v0均匀增大到vt,则拉力F为多大?
知识深化
1．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外力；再分析物体的受力，求出物体受到的作用力．流程图如下：
eq \x(已知物体运动情况)eq \(―――――→,\s\up7(由运动学公式))eq \x(求得a)eq \(――――→,\s\up7(由F＝ma))eq \x(确定物体受力)
2．从运动情况确定受力的解题步骤
(1)确定研究对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图．
(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，求出物体所受的合力．
(4)选择合适的力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出待求的力．
INCLUDEPICTURE "E:\\原文件\\新教材人教必修1（最新）\\例2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\米昕\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\张红\\看PPT\\2019\\同步\\物理\\物理 人教 必修第一册（新教材）米昕\\全书完整的Wrd版文档\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET 例2 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．如图4所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑块，使滑块由静止开始在0～2 s内沿斜面运动的位移x＝4 m．求：(g取10 m/s2)
图4
(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；
(2)恒力F的大小．
由运动情况确定受力应注意的两点问题
(1)由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向和加速度的方向混淆。
(2)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求分力。
针对训练2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：
(1)关闭发动机时汽车的速度大小；
(2)汽车运动过程中所受到的阻力大小；
(3)汽车牵引力的大小．
三、多过程问题分析
1．当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程．
联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速度，另外还有位移关系、时间关系等．
2．注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度．
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图5
(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？
1．(从运动情况确定受力)如图6所示，质量为m＝3 kg的木块放在倾角θ＝30°的足够长的固定斜面上，木块可以沿斜面匀速下滑．若用沿斜面向上的力F作用于木块上，使其由静止开始沿斜面向上加速运动，经过t＝2 s时间木块沿斜面上升4 m的距离，则推力F的大小为(g取10 m/s2)( )
图6
A．42 N B．6 N C．21 N D．36 N
2.(从受力确定运动情况)(2019·浙南名校联盟高一第一学期期末联考)如图7所示，哈利法塔是目前世界最高的建筑．游客乘坐世界最快观光电梯，从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需45 s，运行的最大速度为18 m/s.观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观．一位游客用便携式拉力传感器测得：在加速阶段质量为0.5 kg的物体受到的竖直向上的拉力为5.45 N．电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g取10 m/s2)．
图7
(1)求电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；
(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度．
3.(从受力确定运动情况)(2019·潍坊市高一上学期期末)如图8所示，木箱在100 N的拉力作用下沿粗糙水平地面以5 m/s的速度匀速前进，已知木箱与地面间的动摩擦因数为0.5，拉力与水平地面的夹角为37°，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8.经过一段时间后撤去拉力，求：
图8
(1)木箱的质量；
(2)撤去拉力后木箱匀减速运动的时间．
4．(多过程问题分析)一个质量为4 kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.2.从t＝0开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F的作用，力F随时间t变化的规律如图9所示．g取10 m/s2.求：(结果可用分式表示)
图9
(1)在2～4 s时间内，物体从开始做减速运动到停止所经历的时间；
(2)0～6 s内物体的位移大小．
考点一 从受力确定运动情况
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大小分别是( )
A．4.5 m/s,1.5 m/s2
B．7.5 m/s,1.5 m/s2
C．4.5 m/s,0
D．7.5 m/s,0
2．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的划痕．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车刹车前的速度大小为( )
A．7 m/s B．14 m/s C．10 m/s D．20 m/s
3．(多选)如图1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v0＝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，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)( )
图1
A．物体经10 s速度减为零
B．物体经2 s速度减为零
C．物体的速度减为零后将保持静止
D．物体的速度减为零后将向右运动
4.(2019·本溪一中高一上学期期末)如图2所示，一个物体从A点由静止出发分别沿三条光滑轨道到达C1、C2、C3，则( )
图2
A．物体到达C1时的速度最大
B．物体分别在三条轨道上的运动时间相同
C．物体在与C3连接的轨道上运动的加速度最小
D．物体到达C3的时间最短
5.(多选)质量m＝2 kg、初速度v0＝8 m/s的物体沿着粗糙水平面向右运动，物体与地面之间的动摩擦因数μ＝0.1，同时物体还受到一个如图3所示的随时间变化的水平拉力F的作用，设水平向右为拉力的正方向，且物体在t＝0时刻开始运动，g取10 m/s2，则以下结论正确的是( )
图3
A．0～1 s内，物体的加速度大小为2 m/s2
B．1～2 s内，物体的加速度大小为2 m/s2
C．0～1 s内，物体的位移为7 m
D．0～2 s内，物体的总位移为11 m
考点二 从运动情况确定受力
6.如图4所示，在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害．为了尽可能地减少碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊．假定乘客质量为70 kg，汽车车速为108 km/h(即30 m/s)，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5 s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为( )
图4
A．420 N B．600 N C．800 N D．1 000 N
7．在欢庆节日的时候，人们会在夜晚燃放美丽的焰火．按照设计，某种型号装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4 s末到达距地面100 m的最高点时炸开，形成各种美丽的图案，假设礼花弹从炮筒中竖直射出时的初速度是v0，上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，那么v0和k分别等于(重力加速度g取10 m/s2)( )
A．25 m/s,1.25 B．40 m/s,0.25
C．50 m/s,0.25 D．80 m/s,1.25
8.如图5所示，一倾角θ＝37°的足够长的斜面固定在水平地面上．当t＝0时，滑块以初速度v0＝10 m/s从斜面上某位置沿斜面向上运动，已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，下列说法正确的是( )
图5
A．滑块一直做匀变速直线运动
B．t＝1 s时，滑块速度减为零，然后静止在斜面上
C．t＝2 s时，滑块恰好又回到出发点
D．t＝3 s时，滑块的速度大小为4 m/s
9．(多选)如图6所示，质量为m的小球置于倾角为θ的斜面上，被一个竖直挡板挡住．现用一个水平力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，重力加速度为g，忽略一切摩擦，以下说法正确的是( )
图6
A．斜面对小球的弹力为eq \f(mg,cs θ)
B．斜面和竖直挡板对小球弹力的合力为ma
C．若增大加速度a，斜面对小球的弹力一定增大
D．若增大加速度a，竖直挡板对小球的弹力一定增大
10．如图7所示，一小车上有一个固定的水平横杆，左边有一轻杆与竖直方向成θ角并与横杆固定，下端连接一小铁球，横杆右边用一根细线吊一质量相等的小铁球．当小车做匀变速直线运动时，细线与竖直方向成α角，若θ＜α，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
图7
A．轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行
B．轻杆对小铁球的弹力方向沿轻杆方向向上
C．轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆方向
D．小车一定以加速度gtan α向右运动
11.(2019·夏津一中高一上学期期末)如图8所示，一个质量为10 kg的物体，沿水平地面向右运动，经过O点时速度大小为11 m/s，此时对物体施加一个水平向左、大小为12 N的恒力F.物体与水平面间的动摩擦因数为0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，求：
图8
(1)物体能运动到O点右侧的最大距离；
(2)8 s末物体的速度大小．
12.如图9所示，一足够长的固定粗糙斜面与水平面夹角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＝eq \f(\r(3),6).g取10 m/s2.
图9
(1)求物体在拉力F作用下运动的加速度大小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．
[拓展提升]
13.(2017·湖南省十三校第一次联考)如图10所示，质量为10 kg的环在F＝140 N的恒定拉力作用下，沿粗糙直杆由静止从杆的底端开始运动，环与杆之间的动摩擦因数μ＝0.5，拉力F与杆以及杆与水平地面的夹角都为θ＝37°，力F作用一段时间后撤去，环在杆上继续上滑了0.5 s后，速度减为零，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，杆足够长，求：
图10
(1)拉力F作用的时间；
(2)环再次运动到杆底端时的速度大小．
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