4.6用牛顿运动定律解决问题(一)

用牛顿运动定律解决问题(一)1.用30 N的水平外力F，拉一个静止放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/s2B．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2C．v＝4.5 m/s，a＝0D．v＝7.5 m/s，a＝02．如图所示，底板光滑的小车上用两个量程为20 N，完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量为1 kg的物块，在水平地面上，当小车做匀速直线运动时，两弹簧秤的示数均为10 N，当小车做匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数变为8 N，这时小车运动的加速度大小是() A．2 m/s2B．4 m/s2C．6 m/s2D．8 m/s23．如图所示为一光滑的斜面小车，若斜面的倾角为θ，则使斜面上的物体能与斜面小车共同运动的加速度是()A．向左g sin θB．向右gC．向左g tan θD．向左g cos θ4．质量为8 t的汽车，以2 m/s2的加速度在动摩擦因数为0.03的平直公路上行驶，g取10 m/s2，则汽车行驶的牵引力是()A．1.6×104 N B．2.4×104 NC．1.84×104 N D．1.0×104 N5．质量为1 kg、初速度v0＝10 m/s的物体，受到一个与初速度v0方向相反，大小为3 N的外力F的作用力，沿粗糙的水平面滑动，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，经3 s后撤去外力，则物体滑行的总位移为(取g＝10 m/s2)()A．7.5 m B．9.25 mC．9.5 m D．10 m6．在光滑的水平面上有一个物体同时受到水平力F1和F2的作用，在第1 s内保持静止状态，若两个力随时间变化情况如图所示，则下列说法中正确的是()A．在第2 s内物体做匀加速运动，加速度大小恒定，速度均匀增大B．在第5 s内物体做变加速运动，加速度均匀减小，速度逐渐增大C．在第3 s内物体做变加速运动，加速度均匀减小，速度均匀减小D．在第6 s末，物体的速度和加速度均为零7．如图所示，一水平传送带以v＝2 m/s的速度做匀速运动，将一物体轻放在传送带一端，已知物体与传送带间的动摩擦因数为0.1，物体由传送带一端运动到另一端所需时间为11 s，求传送带两端的距离．(g取10 m/s2)8．物体以12 m/s的初速度从斜面底端冲上倾角为37°的斜坡，已知物体与斜面间的动摩擦因数为0.25，g取10 m/s2，求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(1)物体沿斜面上滑的最大位移；(2)物体再滑到斜面底端时的速度大小；(3)物体在斜面上运动的时间．参考答案课后巩固提升1．C 2.B 3.C 4.C5．B [刚开始物体受合外力F ＋μmg ＝ma ，代入数据，解得a ＝5 m/s 2，由于a 与v 0方向相反，所以由v ＝v 0－at 得到t ＝2 s 时物体速度为零，位移x ＝v 02t ＝10 m ；接下来反向匀加速运动1 s ，加速度a 1＝F －μmg m ，代入数据解得a 1＝1 m/s 2，位移x 1＝12a 1t 2＝0.5 m ，方向与x 相反．v 1＝a 1t 1＝1×1 m/s ＝1 m/s ，接下来做加速度a 2＝μg ＝2 m/s 2的匀减速运动，所以x 2＝v 212a 2＝0.25 m ，所以总位移为x －x 1－x 2＝9.25 m ．] 6．B [在第1 s 内，F 1＝F 2，方向相反，物体静止；在第2 s 内，F 1>F 2，F 1恒定，F 2变小，合力F 变大，加速度方向与F 1相同，为正，a 逐渐变大，物体做变加速运动，速度方向与F 1方向一致，为正，A 不正确．在第3 s 内，F 2继续变小，合力F 变大，加速度继续逐渐变大，物体继续做变加速运动，C 不正确．在第5 s 内，F 2由零均匀增大到等于F 1，合力均匀减小到零，加速度均匀减小，合力方向与速度方向一致，速度逐渐增大，B 正确．在第6 s 内，F 1＝F 2，加速度为零，速度不变，且与5 s 末相同，不为零，物体做匀速直线运动，D 不正确．]7．20 m解析 物体在刚放上传送带的瞬间，物体的速度为零，而传送带有速度，物体被加速，滑动摩擦力是物体所受的合外力，由牛顿第二定律，得a ＝F f m ＝μmg m ＝μg ＝1 m/s 2，经时间t 1＝v a＝21s ＝2 s 后，物体与传送带同速，此后物体做匀速直线运动，共9 s. 匀加速位移x 1＝12at 21＝2 m ，匀速运动的位移x 2＝v ·t 2＝18 m ，所以物体的总位移x ＝x 1＋x 2＝20 m ，即传送带两端的距离．8．(1)9 m (2)8.48 m/s(或6 2 m/s) (3)3.62 s [或1.5(2＋1) s ]解析 (1)由牛顿第二定律得物体上升时的加速度大小a 1＝g sin 37°＋μg cos 37°＝8 m/s 2故上滑的最大位移x ＝v 202a 1＝9 m (2)物体下滑时的加速度大小a 2＝g sin 37°－μg cos 37°＝4 m/s 2物体到斜面底端时的速度v ＝2a 2x ＝6 2 m /s≈8.48 m/s (3)物体在斜面上运动的时间t ＝v 0a 1＋v a 2＝(1.5＋1.52) s ≈3.62 s。

第六节用牛顿运动定律解决问题（一）【基础知识】1．从受力确定运动情况：已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度、位移或者时间等。

2．从运动情况确定受力：已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（如物体的运动性质、速度、加速度或位移）已知的条件下，要求得出物体所受的力或者相关物理量（如动摩擦因数等）。

3．动力学两类基本问题：一类是已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；另一类是已知物体的运动情况，确定物体的受力情况。

4．解决动力学两类问题的关键是抓住联系运动情况和受力情况的桥梁------物体的加速度a。

5．求解动力学两类问题的分析思路是：【学法指导】一、疑难分析1．如何来求解动力学的两类问题？无论是动力学中的哪种情况，加速度始终是联系运动和力的桥梁。

求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。

2．运用牛顿运动定律解题的一般步骤：①确定研究对象；②分析研究对象的受力情况，画受力示意图；③分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；④利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；⑤利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。

二、典型例题（一）从受力确定运动情况求解从受力情况确定物体的运动状态的问题可先由牛顿第二定律求出加速度a，再由匀变速直线运动公式求出相关的运动学量。

【例1】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滑动痕迹。

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10m/s2，则汽车刹车前的速度为（）A. 7 m/sB. 10 m/sC. 14 m/sD. 20 m/s【交流】本题以交通事故的分析为背景，属于从受力情况确定物体的运动状态的问题。

设汽车刹车后滑动的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得μmg=ma，a=μg。

人教版物理必修1第四章6：用牛顿运动定律解决问题（一）一、多选题。

1. 在水平地面上，A、B两物体叠放如图所示，在水平力F的作用下一起匀速运动，若将水平力F作用在A上，两物体可能发生的情况是（）A.A、B一起匀速运动B.A加速运动，B匀速运动C.A加速运动，B静止D.A与B一起加速运动2. 如图所示，表示某小球所受的合力与时间关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可以判定（）A.小球向前运动，再返回停止B.小球向前运动，再返回不会停止C.小球始终向前运动D.小球在4秒末速度为0二、选择题。

如图甲所示，一质量为M的木板静止在光滑水平地面上，现有一质量为m的小滑块以一定的初速度v0从木板的左端开始向木板的右端滑行，滑块和木板的水平速度大小随时间变化的情况如图乙所示，根据图像作出如下判断，不正确的是（）A.滑块始终与木板存在相对运动B.滑块未能滑出木板C.滑块的质量m大于木板的质量MD.在t1时刻滑块从木板上滑出一小球从空中由静止下落，已知下落过程中小球所受阻力与速度的平方成正比，设小球离地足够高，则（）A.小球先加速后匀速B.小球一直在做加速运动C.小球在做减速运动D.小球先加速后减速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滑动痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，不计空气阻力．则汽车刹车前的速度为（）A.7m/sB.14m/sC.10m/sD.20m/s在行车过程中，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，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70kg，汽车车速为90km/ℎ，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s，安全带对乘客的作用力大小约为（不计人与座椅间的摩擦）（）A.450NB.400NC.350ND.300N三、解答题。

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)1．牛顿第二定律给出了加速度与力、质量之间的定量关系：____________.因此，我们在已知受力的情况下可以结合________________，解决有关物体运动状态变化的问题；我们也可以在已知物体运动状态发生变化的情况下，运用运动学公式求出物体的__________，再结合牛顿第二定律确定物体的受力情况．2．受力分析的一般顺序：先________，再______，最后____________．受力分析的方法有____________和____________．3．第一类基本问题已知物体的__________________，求解物体的________________．求解此类题的思路是：已知物体的受力情况，根据____________________，求出物体的____________，再由物体的初始条件，根据________________求出未知量(速度、位移、时间等)，从而确定物体的运动情况．4．第二类基本问题已知物体的__________________，求出物体的________________．求解此类题的思路是：根据物体的运动情况，利用________________求出____________，再根据________________就可以确定物体________________，从而求得未知的力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数、力的角度等．5．分析和解决这类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—— .一、从受力确定运动情况 解题思路 分析物体受力⇒求物体的合力⇒由a ＝F m求加速度⇒利用运动学公式⇒求运动学量 例1 静止在水平面上的物体质量为400 g ，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，在4 N 的水平拉力作用下，物体从静止开始运动，求出4 s 内物体的位移和4 s 末物体的速度．(g 取10 m/s 2)讨论交流1．从以上的解题过程中，总结一下运用牛顿定律解决由受力情况确定运动情况的一般步骤．2．受力情况和运动情况的链接点是牛顿第二定律，在运用过程中应注意哪些问题？变式训练1 如图所示，质量m ＝4 kg 的物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5，在与水平方向成θ＝37°角的恒力F 作用下，从静止起向右前进t 1＝2.0 s 后撤去F ，又经过t 2＝4.0 s 物体刚好停下．求：F 的大小、最大速度v m 、总位移x .二、从运动情况确定受力解题思路 分析运动情况⇒利用运动学公式求a ⇒由F ＝ma 求合力⇒求其他力例2 质量为2.75 t 的载重汽车，在2.9×103 N 的牵引力作用下由静止匀加速开上一个山坡，沿山坡每前进100 m ，升高5 m ．汽车由静止开始前进100 m 时，速度达到36 km/h ，求汽车在前进中所受摩擦力的大小．(g 取10 m/s 2)变式训练2 一个物体的质量m ＝0.4 kg ，以初速度v 0＝30 m/s 竖直向上抛出，经过t ＝2.5 s 物体上升到最高点．已知物体上升过程中所受到的空气阻力大小恒定，求物体上升过程中所受空气阻力的大小是多少？例3 如图所示，光滑地面上，水平力F 拉动小车和木块一起做匀加速运动，小车的质量为M ，木块的质量为m .设加速度大小为a ，木块与小车之间的动摩擦因数为μ，则在这个过程中木块受到的摩擦力大小是( )A ．μmgB ．maC.m M ＋mF D ．F －Ma【效果评估】1．如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连．在某一段时间内小球与小车相对静止，且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力．则在这段时间内小车可能是( )A ．向右做加速运动B ．向右做减速运动C ．向左做加速运动D ．向左做减速运动2．两辆汽车在同一水平路面上行驶，它们的质量之比m 1∶m 2＝1∶2，速度之比v 1∶v 2＝2∶1.当两车急刹车后，甲车滑行的最大距离为s 1，乙车滑行的最大距离为s 2.设两车与路面间的动摩擦因数相等，不计空气阻力，则( )A ．s 1∶s 2＝1∶2B ．s 1∶s 2＝1∶1C ．s 1∶s 2＝2∶1D ．s 1∶s 2＝4∶13．如图所示，车沿水平地面做直线运动，车厢内悬挂在车顶上的小球与悬点的连线与竖直方向的夹角为θ，放在车厢底板上的物体A 与车厢相对静止．A 的质量为m ，则A受到的摩擦力的大小和方向分别是( )A ．mg sin θ，向右B ．mg tan θ，向右C ．mg cos θ，向左D ．mg tan θ，向左4．如图所示，静止的粗糙传送带上有一木块M 正以速度v 匀速下滑，滑到传送带正中央时，传送带开始以速度v 匀速斜向上运动．则木块从A 滑到B 所需的时间与传送带始终静止不动时木块从A 滑到B 所用的时间比较( )A ．两种情况相同B ．前者慢C．前者快D．不能确定5．如图所示，质量m＝2 kg的物体静止在水平地面上，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，现对物体施加一个大小F＝8 N、与水平方向夹角θ＝37°角的斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求：(1)物体在拉力作用下5 s末的速度；(2)物体在拉力作用下5 s内通过的位移．参考答案课前自主学习1．a ＝F m运动学公式 加速度 2．重力 弹力 摩擦力 整体法 隔离法3．受力情况 运动情况 牛顿第二定律 加速度 运动学规律4．运动情况 受力情况 运动学公式 加速度 牛顿第二定律 所受的力5．加速度解题方法探究一、例1 40 m 20 m/s解析 设物体的质量为m ，水平拉力为F ，地面对物体的支持力，摩擦力分别为F N 、F f .对物体受力分析如图所示，由牛顿第二定律可得F 合＝F －F f ＝ma ，由于F f ＝μF N ，F N ＝mg 得a ＝F －μmg m. 再由运动学公式得x ＝12at 2＝12F －μmg m ·t 2＝12×4－0.5×0.4×100.4×42 m ＝40 m. v ＝at ＝F －μmg m ·t ＝4－0.5×0.4×100.4×4 m/s ＝20 m/s. 讨论交流1．运用牛顿定律解决由受力情况确定物体的运动情况大致分为以下步骤：(1)确定研究对象．(2)对确定的研究对象进行受力分析，画出物体的受力示意图．(3)建立直角坐标系，在相互垂直的方向上分别应用牛顿第二定律列式F x ＝ma x ，F y ＝ma y .求得物体运动的加速度．(4)应用运动学的公式求解物体的运动学量．2．受力分析的过程中要按照一定的步骤以避免“添力”或“漏力”．一般是先场力，再接触力，最后是其他力，即一重、二弹、三摩擦、四其他．再者每一个力都会独立地产生一个加速度．但是解题过程中往往应用的是合外力所产生的合加速度．再就是牛顿第二定律是一矢量定律，要注意正方向的选择和直角坐标系的应用．变式训练1 54.5 N 20 m/s 60 m二、例2 150 N解析 设斜坡的倾角为θ，以汽车为研究对象，受力如图所示．已知汽车的质量m ＝2.75 t ＝2 750 kg ，初速度v 0＝0，末速度v ＝36 km/h ＝10 m/s.匀加速运动的位移x ＝100 m ，根据运动学公式v 2－v 20＝2ax ，得a ＝v 2－v 202x ＝102－02×100m/s 2＝0.5 m/s 2. 由牛顿第二定律知，沿斜面方向有F －F f －mg sin θ＝ma .其中sin θ＝5100. 所以F f ＝F －mg sin θ－ma ＝[2 900－2 750×(10×5100＋0.5)] N ＝150 N. 变式训练2 0.88 N例3 BCD [两者无相对运动，它们之间的摩擦力只能是静摩擦力，因而滑动摩擦力公式F f ＝μmg 就不再适用，A 选项错误；以m 为研究对象，则静摩擦力产生其运动的加速度a ＝F 静m，再由牛顿第三定律可知B 选项正确；以M 为研究对象，F －F 静＝Ma ，F 静＝F －Ma ，D 选项也正确；以整体为研究对象，则a ＝F M ＋m，再代入F静＝ma可得F静＝mFM＋m.故C选项也正确．]效果评估1．AD 2.D 3.B 4.A 5．(1)6.5 m/s(2)16.25 m。

高一物理必修一人教版4.6用牛顿运动定律解决问题(一)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/s2B.v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2C.v＝4.5 m/s，a＝0D.v＝7.5 m/s，a＝02.一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 mC．10 m/s 25 m D．10 m/s 12.5 m3.一个物体在水平恒力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m A>m B，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x A与x B 相比为( )A.x A＝x BB.x A>x BC.x A<x BD.不能确定5.(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gsinθB.小车可能向右减速运动，加速度为gtanθC.小车可能向左加速运动，加速度为gtanθD.小车可能向左减速运动，加速度为gtanθ6.(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。