高中物理《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）》教案2（新人教版必修1）高一

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111 第二課時(shí) 探究活動(dòng) 題目：根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，編一份有關(guān)牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用的練習(xí)題． 題量：4－6道． 要求：給出題目詳細(xì)解答，并注明選題意圖及該題易錯(cuò)之處． 評(píng)價(jià)：可操作性、針對(duì)性，可調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性． 已知物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況 　　例1質(zhì)量為10Kg的物體放在水平面上，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，如果用大小40N，方向斜向上與水平方向的夾角為37的恒力作用，使物體沿水平面向右運(yùn)動(dòng),求（1）物體運(yùn)動(dòng)的加速度大??；（2）若物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，需要多長(zhǎng)時(shí)間速度達(dá)到8.4m/s，物體的位移多大？ 　　分析與解答： 　　（1）以物體為研究對(duì)象，首先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，如圖1所示．建立平面直角坐標(biāo)系把外力沿兩坐標(biāo)軸方向分解．設(shè)向右為正方向，依據(jù)牛頓第二定律列方程： 　　 　　整理后得到： 　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得：物體運(yùn)動(dòng)加速度大小 =1.68m/s2 　?。?）因?yàn)槲矬w做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知： 　　∵ 　　∴物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間為： s 　　∵ 　　∴物體的位移大小為： m 說明： 　?。?）這是一道已知物體的受力情況，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況的習(xí)題． 　?。?）本題中物體受4個(gè)力作用（大于3個(gè)力作用），一般在處理力的關(guān)系時(shí)用正交分解法． 　?。?）支持力不是外力在豎直方向上的分力；重力大小不等于地面給予的支持力． 已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定物體受力情況 　　例2 一個(gè)空心小球從距離地面16m的高處由靜止開始落下，經(jīng)2s小球落地，已知球的質(zhì)量為0.4kg，求它下落過程中所受空氣阻力多大？( =10m/s2) 　　分析與解答：以空心小球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)它的運(yùn)動(dòng)情況可知，其下落時(shí)加速度大小為： 　　 m/s2< 　　說明小球在下落過程中受到向上的空氣阻力作用，小球的受力情況如圖2所示． 　　依據(jù)牛頓第二定律可知： 　　∴小球所受空氣阻力大小為： N 說明： 　?。?）這是一道已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，確定物體的受力情況的習(xí)題． 　?。?）本題可根據(jù)需要加一問：若小球落地后豎直向上反彈到6m高度，設(shè)空氣阻力大小不變，則小球反彈上升的時(shí)間為多少？反彈的初速度為多少？所加這一問屬于第一類問題，且注意此時(shí)空氣阻力方向向下． 3）物體的運(yùn)動(dòng)路徑是豎直方向的直線，如各類豎直方向的拋體運(yùn)動(dòng)，往往要考慮空氣阻力（空氣阻力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反）；又如升降機(jī)內(nèi)隨升降機(jī)一起變速上升和下降的物體的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)超重失重現(xiàn)象。 　　怎樣對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的問題進(jìn)行分類不是絕對(duì)的。牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用題目很多很雜，除了掌握基本分析方法外，能對(duì)題目分類，無疑是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)也是提高、希望讀者每做完一道題都要注意分析一下這道題目的特點(diǎn)及思考方法，這無疑是大有裨益的。 典型例題 關(guān)于斜面上物體的加速運(yùn)動(dòng) 　　例3一木塊在傾角為37的斜面上， =10m/s2． 　　（1）若斜面光滑，求木塊下滑時(shí)加速度大??； 　　（2）若斜面粗糙，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，則當(dāng)木塊以某一初速度下滑時(shí)，其加速度的大?。? 　?。?）若斜面粗糙，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，則當(dāng)木塊以某一初速度上滑時(shí)，其加速度的大?。? 　?。?）若斜面粗糙，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，木塊質(zhì)量為3Kg，木塊受到沿斜面向上的大小為25.8N的推力作用，則木塊由靜止開始運(yùn)動(dòng)的加速度大小為多少； 　?。?）其它條件同上問，若木塊受到沿斜面向上的大小為4.2N的推力作用，則木塊由靜止開始運(yùn)動(dòng)的加速度大小為多少？ 分析與解答： 　?。?）對(duì)木塊的受力分析如（圖１）所示． 　　 　　進(jìn)行正交分解后，依據(jù)牛頓第二定律可得： 　　 m/s2 　?。?）對(duì)木塊的受力分析如圖示２所示． 　 　　進(jìn)行正交分解后，依據(jù)牛頓第二定律可得： 　　 　　(3) 對(duì)木塊的受力分析如圖示３所示． 　　 　　進(jìn)行正交分解后，依據(jù)牛頓第二定律可得： 　　 　　(4) 對(duì)木塊的受力分析如圖示４所示．進(jìn)行正交分解后，首先判斷摩擦力和加速度的方向： 　　∵ （N）< 　　∴摩擦力的方向沿斜面向下，加速度的方向沿斜面向上． 　　∴ m/s2 　　(5) 對(duì)木塊的受力分析如圖示5所示．進(jìn)行正交分解后，首先判斷摩擦力和加速度的方向： 　　∵ （N）> 　　∴摩擦力的方向沿斜面向上，加速度的方向沿斜面向下． 　　∴ m/s2 　　說明：（1）這是一道關(guān)于斜面上物體運(yùn)動(dòng)的問題．在這類問題中要特別注意摩擦力方向的問題，必要時(shí)必須通過一定的運(yùn)算才能確定（如本題）．（2）在做第二問時(shí)可以進(jìn)行討論：設(shè)斜面傾角為 ，當(dāng) 時(shí)，物體沿斜面勻速下滑；當(dāng) 時(shí)，物體沿斜面減速下滑；當(dāng) 時(shí)，物體沿斜面加速下滑． 關(guān)于連接體問題的求解 處理連接體問題的基本方法 　　1、若連接體中各個(gè)物體產(chǎn)生的加速度相同，則可采用整體法求解該整體產(chǎn)生的加速度． 　　2、若連接體中各個(gè)物體產(chǎn)生的加速度不同，則一般不可采用整體法．（若學(xué)生情況允許，可再提高觀點(diǎn)講） 　　3、若遇到求解連接體內(nèi)部物體間的相互作用力的問題，則必須采用隔離法． 以上各問題均通過典型例題落實(shí)． 　　例4　　如圖1所示，物體A和B靠在一起放在光滑水平面上，物體A受到水平向右的推力，大小為10N，已知物體A的質(zhì)量為2kg，物體B的質(zhì)量為3kg，求物體A運(yùn)動(dòng)的加速度及物體A、B間的相互作用力． 　　分析與解答： 　　（1）由題意可知物體A、B將以共同的加速度運(yùn)動(dòng)，因此求解加速度的問題可以選用隔離法和整體法兩種． 　　法一：用隔離法，分別以物體A和B為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，如圖9所示．依據(jù)牛頓第二定律可知： 　　對(duì)A： 　　對(duì)B： 　　聯(lián)立解得： （m/s2） 方向：水平向右 　　法二：用整體法，以物A和B整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，如圖10所示．依據(jù)牛頓第二定律可知： 對(duì)整體： （m/s2） 方向：水平向右 　?。?）求解物體間相互作用力，即求解圖示中的 時(shí)，必須用隔離法．以物體A為研究對(duì)象，依據(jù)牛頓第二定律可知： 　　 　　 （m/s2） 　　∴物體間的相互作用力大小為6N．或以物體A為研究對(duì)象，依據(jù)牛頓第二定律可知： 　　 　　 （m/s2） 　　∴物體間的相互作用力大小為6N． 說明： 　?。?）這是一道關(guān)于連接體運(yùn)動(dòng)的基本問題，學(xué)生應(yīng)該掌握關(guān)于這類問題的解題思路和方法．在處理這類問題時(shí)，要學(xué)會(huì)靈活地選取研究對(duì)象． 　?。?）在對(duì)這類題進(jìn)行受力分析時(shí)，學(xué)生常會(huì)犯兩類錯(cuò)誤，一類是把力 畫到物體 上，要讓學(xué)生清除力是不可以傳遞的； 　?。?）在分析物體 受力時(shí)丟掉物體 給它的作用力 ，要強(qiáng)調(diào)力是物體間的相互作用． 　?。?）此題可以擴(kuò)展為地面有摩擦的情況；或把 、 兩物體摞在一起，用一個(gè)力推其中一個(gè)物體，并設(shè)計(jì)相關(guān)問題． 　?。?）如果學(xué)生情況允許，可以涉及整體加速度不同的問題，交給學(xué)生如何快速、簡(jiǎn)單地處理問題的方法． 111