第四章 第五节 牛顿定律的应用-高中物理同步备课学案（人教版必修第一册）.docx

第5节牛顿定律的应用

知识点归纳

知识点一、利用牛顿运动定律来处理两类基本问题

1．动力学的两类基本问题

(1)已知物体的受力情况，分析确定物体的运动情况．

知道物体的受力情况，用牛顿第二定律求出物体的加速度，再结合物体运动的初始条件，应用运动学公式，可以求出物体的运动情况——任意时刻的位移和速度．

(2)已知物体的运动情况，分析求出物体所受的未知力情况．

知道物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿定律推断或求出物体受到的合外力，从而得到需求的动力学物理量，如力、质量、动摩擦因数等．

(3)由以上两类问题的分析可知：加速度是由动力学过渡到运动学或由运动学过渡到动力学必经的桥梁．

2．应用牛顿运动定律的基本思路

(1)灵活选取研究对象．

(2)将研究对象提取出来，分析物体的受力情况并画受力示意图，分析物体的运动情况并画运动过程简图．

(3)利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度．通常用正交分解法建立直角坐标系，并将有关矢量进行分解，取加速度的方向为正方向，题中各物理量的方向与规定的正方向相同时取正值，反之取负值．

(4)列出方程并求解，检查答案是否完整、合理．

两类问题的解题思路如下：

知识点二、应用牛顿运动定律解题的一般步骤

1．认真分析题意，明确已知条件和所求量．

2．选取研究对象．所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体．同一题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象．

3．分析研究对象的受力情况和运动情况．

4．当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上，分别求合力；如果物体做直线运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直于运动的方向上．(有时分解加速度)

5．根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行计算．

6．求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论.

知识点三、受力分析

1．受力分析的依据

(1)在受力分析时，只分析根据力的性质命名的力，一般不需要画出“合力”或“分力”的示意图．

(2)每分析一个力，应该可以找出该力的施力物体和该力对物体产生的效果，否则，该力的存在就值得考虑，如不要误认为物体在运动方向上一定受到力的作用．

(3)受力分析时，有时还需结合物体的运动状态．

2．受力分析的方法

(1)明确研究对象，即对谁进行受力分析．

(2)按顺序分析受力情况，画出力的示意图．

知识点四、整体法与隔离法处理连接体问题

1．连接体问题：所谓连接体就是指多个相互关联的物体，它们一般具有相同的运动情况(有相同的速度、加速度)．

2．隔离法与整体法

(1)隔离法：在求解系统内物体间的相互作用力时，从研究的方便性出发，将物体系统中的某部分分隔出来，单独研究的方法．

(2)整体法：整个系统或系统中的几个物体有共同的加速度，且不涉及相互作用时，将其作为一个整体研究的方法．

3．对连接体的一般处理思路

(1)先隔离，后整体．

典例分析

一、由受力情况确定运动情况

例1在海滨游乐场有一种滑沙的娱乐活动．如图所示，人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始下滑，滑到斜坡底部B点后沿水平滑道再滑行一段距离到C点停下来，斜坡滑道与水平滑道间是平滑连接的，滑板与两滑道间的动摩擦因数为μ＝0.50，不计空气阻力，重力加速度g＝10m/s2.

(1)若斜坡倾角θ＝37°，人和滑板的总质量为m＝60kg，求人在斜坡上下滑时的加速度大小．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

(2)若由于受到场地的限制，A点到C点的水平距离为x＝50m，为确保人身安全，假如你是设计师，你认为在设计斜坡滑道时，对高度应有怎样的要求？

解析(1)在斜坡上下滑时，受力如图．由牛顿第二定律得：

mgsinθ－Fμ＝ma①

FN－mgcosθ＝0②

Fμ＝μFN③

解①②③得：a＝gsinθ－μgcosθ＝2m/s2.

(2)设斜坡倾角为θ，斜坡的最大高度为h，滑至底端时的速度为v，由运动学公式可知：

v2＝2aeq\f(h,sinθ)④

沿BC段前进时的加速度a′＝μmg/m＝μg⑤

沿BC段滑行的距离L＝v2/2a′⑥

为确保安全要求，则L＋eq\f(h,tanθ)≤x⑦

联立④⑤⑥⑦解得h≤25m，故斜坡的高度不能超过25m.

答案(1)2_m/s2__(2)不能超过25_m

归纳总结：由物体受力情况求解运动情况的一般步骤

(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体受力图．

(2)根据力的合成或正交分解求出合外力(大小、方向)(物体受二个以上的力作用时一般用正交分解法)．

(3)根据牛顿第二定律列方程，并解出