高中5 牛顿运动定律的应用优质学案

这是一份高中5 牛顿运动定律的应用优质学案，文件包含45牛顿运动定律的应用原卷版docx、45牛顿运动定律的应用解析版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共56页， 欢迎下载使用。

知识点1：从受力情况求运动情况
1.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：
2.解题的一般步骤
(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)根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力。根据牛顿第二定律列方程,求岀物体的加速度。
(3)结合给定的物体运动的初始条件，选择合适的运动学公式，求解待求的物理量。
（1）只要知道物体的受力情况,就能确定物体的运动情况.( X )
解释：运动情况由受力情况和运动初始条件共同决定.
（2）由运动学公式求加速度，要特別注意加速度的方向，并由此可以确定合外力的方向.（ X ）
解释：合外力的方向与加速度的方向相同，而与速度的方向无关.
知识点2：从运动情况求受力情况
1.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；再分析物体的受力情况,求出物体受到的作用力.流程图如下：
2.解题的一般步骤
(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。
（1）解决两类动力学基本问题的关键
①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。
②一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁.两类动力学基本问题都涉及加速度，因此加速度在解决动力学问题中起到关键作用。
（2）应用牛顿运动定律时的注意事项
（1）若物体做直线运动，一般将力沿运动方向和垂直于运动方向进行分解；若求加速度，一般要沿加速度方向分解力；若求某一个力，可沿该力的方向分解加速度。
（2）物体的受力情况与运动状态有关，所以受力分析和运动分析往往同时考虑，交叉进行，作受力分析图时，把所受的外力画到物体上的同时，速度和加速度的方向也可以标在图中。
“等时圆模型"
适用条件：弦是光滑的，且物体自弦的顶端由静止释放.
(1)各弦交点为最低点:
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①xAD = 2Rsin α
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②mgsin α = ma
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③xAD = at2
联立① = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ② = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③解得t =
结论：运动时间与倾角无关，即沿各弦运动时间相同。
(2)各弦交点为最高点时，结论同上。
【典例1】同学们小时候都喜欢玩滑梯游戏，如图所示，已知斜面的倾角为θ，斜面长度为L，小孩与斜面的动摩擦因数为μ，小孩可看成质点，不计空气阻力，则下列有关说法正确的是（ ）
①小孩下滑过程中对斜面的压力大小为mgcs θ ②小孩下滑过程中的加速度大小为gsin θ ③到达斜面底端时小孩速度大小为2gLsinθ ④下滑过程小孩所受摩擦力的大小为μmgcs θ
A．①②B．①④
C．②③D．②④
【典例2】如图所示，ab、cd是竖直平面内两根固定的细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，圆周半径为R，b点为圆周的最低点，c点为圆周的最高点。现有两个小滑环A、B分别从a、c处由静止释放，滑环A经时间t1从a点到达b点，滑环B经时间t2从c点到达d点；另有一小球C从c点静止释放做自由落体，经时间t3到达b点，不计一切阻力与摩擦，且A、B、 C都可视为质点，则t1、t2、t3的大小关系为（ ）
A．t1=t2=t3B．t1>t2>t3
C．t2>t1>t3D．A、B、C 三物体的质量未知，因此无法比较
【典例3】如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中B、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，B、M分别为此圆与y轴、x轴的切点，A点在y轴上且∠AMO=60°，O'为圆心，现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，所用时间分别为tA、tB、tC，则（ ）
A．tAμ1，车厢的倾角用θ表示，下列说法正确的是（ ）
A．要顺利地卸干净全部沙子，应满足μ2tanθ
C．只卸去部分沙子，车上还留有一部分沙子，应满足μ1>tanθ
D．只卸去部分沙子，车上还留有一部分沙子，应满足μ2>tanθ>μ1
重难点3:传送带模型
1.传送带的基本类型
一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上运动的力学系统可看成传送带模型.传送带模型按放置方向分为水平传送带和倾斜传送带两种，如图所示。
2.水平传送带
当传送带水平转动时，应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化.摩擦力的突变常常导致物体的受力情况和运动性质的突变。
求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断。静摩擦力达到最大值时是物体与传送带恰好保持相对静止的临界状态，滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间，因此两物体的速度达到相同时，滑动摩擦力要发生突变(摩擦力变为零或变为静摩擦力)。
判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度关系，也就是分析物体在运动(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等.物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻。
3.倾斜传送带
对于倾斜传送带，除了要注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化外，还要注意物体与传送带之间的动摩擦因数与传送带倾角的关系.若μ≥tanθ且物体能与传送带共速，则共速后物体做匀速运动；若μ＜tanθ且物体能与传送带共速，则共速后物体做匀变速运动。
求解的关键在于分析物体与传送带间的相对运动情况,确定其是否受到滑动摩擦力作用.如果受到滑动摩擦力作用,应进一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况。当物体的速度与传送带的速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变。
【典例16】如图所示，足够长水平传送带逆时针转动的速度大小为v1，一小滑块从传送带左端以初速度大小v0滑上传送带，小滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ，小滑块最终又返回到左端。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．小滑块的加速度向右，大小为μg
B．若v0v1，小滑块返回到左端的时间为v0+v1μg
D．若v0>v1，小滑块返回到左端的时间为v0+v122μgv1
【典例17】如图甲所示，倾斜的传送带正以恒定速率v1沿顺时针方向转动，传送带的倾角为37∘。一煤块以初速度v0从传送带的底部冲上传送带并沿传送带向上运动，其运动的v−t图像如图乙所示，煤块到传送带顶端时速度恰好为零，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。g取10m/s2，则（ ）
A．煤块在传送带上的划痕为8米
B．物块与传送带间的动摩擦因数为0.5
C．摩擦力方向一直与物块运动的方向相反
D．传送带转动的速率越大，物块到达传送带顶端时的速度就会越大
【典例18】（多选）如图所示，水平传送带A、B两端点相距x=4m,以v0=2ms的速度（始终保持不变）顺时针运转，今将一小煤块（可视为质点）无初速度地轻放至A点处，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.1，g取10m/s2，由于小煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕，则小煤块从A运动到B的过程中（ ）
A．小煤块先做加速运动后做匀速运动
B．小煤块一直做加速运动
C．小煤块从A运动到B的时间是22s
D．小煤块从A运动到B的时间是3s
【典例19】（多选）一足够长的粗糙倾斜传送带以恒定的速率逆时针转动，某时刻在传送带上适当的位置放上具有一定初速度v0的小物块，如图所示，取沿传送带向下的方向为正方向，则下列描述小物块在传送带上运动的v-t图像中可能正确是（ ）
A．B．
C．D．
【典例20】（多选）粮袋的传送装置如图所示，已知A、B两端间的距离为L，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A端将粮袋轻放到运行中的传送带上。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度大小为g。关于粮袋从A到B的运动，以下说法正确的是（ ）
A．粮袋到达B端的速度与v比较，可能大，可能小，也可能相等
B．若L足够大，且μ > tanθ，粮袋先做加速度为g(sinθ−μcsθ)的匀加速运动，再以速度v做匀速运动
C．若L足够大，且μ < tanθ，粮袋先做加速度为g(sinθ＋μcsθ)的匀加速运动，再做加速度为g(sinθ−μcsθ)做匀加速运动
D．不论μ大小如何，粮袋从A端到B端一直做匀加速运动，且加速度a > gsinθ
一、单选题
1．一个滑块在倾角为θ的斜面上恰好匀速下滑，若该滑块以某一较大的初速度从斜面底端冲上斜面，则在滑块向上运动的过程中，滑块的加速度大小是（ ）
A．gsinθB．gcsθC．2gsinθD．2gcsθ
2．如图所示，ad、bd、cd是竖直平面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为圆周的最低点。每根杆上都套着一个小滑环，三个滑环分别从a、b、c处释放（初速度都为0），用t1、t2、t3依次表示各滑环滑到d的时间，则（ ）
A．t1t3
C．t1>t2，t2v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速
(2)v0v返回时速度为v，当v0