高三物理专题二牛顿定律在直线运动中的应用教案及习题

学习目标1．理解质点、位移、路程、时间、时刻、速度、加速度、惯性、超重、失重等概念；2．掌握匀速直线运动的基本规律,并能够运用图像解决有关的问题3．理解牛顿运动定律、并能够熟练运用牛顿运动定律分析解决动力学问题教学重点：对基本概念的理解,匀变速直线运动的基本规律,对牛顿运动定律的理解,并能熟练运用牛顿运动定律分析解决动力学问题教学难点：对加速度的理解,力与运动的关系问题,匀变速直线运动规律的综合运用学习过程:【例1】跳伞运动员在空中的运动可分为两个阶段：开始一段伞未张开，可近似看成自由落体运动；伞张开后，则做匀减速运动。设运动员的初始高度为1500m，第一段的下落高度为500m，试求：（1）张开伞的一瞬间，运动员的速度（2）要运动员充分安全地着地（即着地速度趋于零），第二阶段的合适加速度应是多少？[来源:学科网ZXXK]【例2】如图所示，质量m=4kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，在与水平成θ=37°角的恒力F作用下，从静止起向右前进t1=2.0s后撤去F，又经过t2=4.0s物体刚好停下。求：F的大小、最大速度vm、总位移s。(取重力加速度2/10smg)[来源:学科网]【例3】一辆公共汽车由静止开始以1m/s2的加速度沿直线前进，车后相距s0＝25m处，与车开行方向相同，某人同时开始以6m/s的速度匀速追车，问人能否追上汽车？若能追上，求追上的时间；若追不上，求人、车间的最小距离。【例4】如图所示，m=4kg的小球挂在小车后壁上，细线与竖直方向成37°角。求：细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力F2各多大？(取重力加速度2/10smg)（1）小车以a=g向右加速；（2）小车以a=g向右减速.【例5】一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。起始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度0a开始运动，当其速度达到0后，便以此速度匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。【例6】一质量为kgm40的小孩子站在电梯内的体重计上。电梯从0t时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数F的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(取重力加速度2/10smg)。[来源:学科网][来源:Zxxk.Com]牛顿定律在直线运动中的应用例证题参考答案【例3】.解析：由题意知，人与车的运动时间相等，设人经t追上汽车，当追上时，人的位移s人与车的位移s车的关系是：s人－s车＝s0，即v人t－221at＝s0，整理后得：050122tt由以上式子求t，若有解则能追上，无解则追不上。∵Δ＝122－4×50＝－56＜0，故人追不上公共汽车。[来源:学科网ZXXK]在人刚开始追车的过程中，由于人的速度大于车的速度，所以人与车之间的距离逐渐减小；当车速逐渐增至大于人的速度时，人与车的距离会逐渐增大；当车的速度等于人的速度时，人与车之间的距离最小。设从开始追车到距离最小所用时间为t¹，则有v人＝v车＝at¹故t¹＝v人/a＝6s。此时，人与车的距离Δsmin＝s车＋s0－s人＝25＋26121－6×6＝7m【例5】根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度a0，根据牛顿定律，可得ga①设经历时间t，传送带由静止开始加速到速度等于v0，煤块则由静止加速到v，有tav00②atv③由0aa，故0vv，煤块继续受到滑动摩擦力的作用。再经时间t，煤块的速度由v增加到v0，有tavv0④此后，煤块与传送带运动速度相同，相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹。设在煤块的速度从v增加到v0的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别为s0和s.有tvtas020021⑤avs220⑥传送带上留下的黑色痕迹的长度ssl0⑦由以上各式得gagavl00202)(⑧牛顿运动定律在直线运动中的应用练习题1．某质点作直线运动，速度随时间的变化的关系式为v=（2t+4）m/s，则对这个质点运动描述，正确的是（）A．初速度为4m/sB．加速度为2m/s2C．在3s末，瞬时速度为10m/sD．前3s内，位移为30m2．如图所示，A、B两小球分别连在弹簧两端，B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为（）A．都等于2gB．2g和0C．2gMMMBBA和0D．0和2gMMMBBA3．踢出去的足球在水平面上做匀减速直线运动，在足球停下来前的运动过程中（）A．加速度越来越小B．加速度方向总跟运动方向相反C．位移随时间均匀减小D．速度随时间均匀减小4．如图所示，一个自由下落的小球，从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度和所受合外力的变化情况为（）A．速度一直变小直到零B．速度先变大，然后变小直到为零C．合外力一直变小，方向向上D．合外力先变小后变大，方向先向下后向上5．如图所示，不计绳的质量及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M，水平面光滑，当在B端挂一质量为m（kg）的物体时，物体A的加速度为a1，当在绳B端施以F=mg（N）的竖直向下的拉力作用时，A的加速度为a2，则a1与a2的关系是（）[来源:学科网]A．a1=a2B．a1＞a2C．a1＜a2D．无法确定。6．关于小孩荡秋千，在下列四种说法中正确的是（）①秋千荡到最低点时，孩子有超重感觉②秋千荡到最低点时，孩子有失重感觉③要使秋千荡的更高，可以在上升到最高点的过程中提高重心，到最低点降低重心。④秋千荡到最低点时，绳子最容易断裂。A．①②④B．①③④C．①②③D．②③④7．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示。取重力加速度g＝10m/s2。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为（）A．m＝0.5kg，μ＝0.4B．m＝1.5kg，μ＝152C．m＝0.5kg，μ＝0.2D．m＝1kg，μ＝0.28．如图所示,传送带的水平部分长为L,传动速度为v,在其左端无初速度释放一小木块(可视为质点),若木块与传送带间的动摩擦因数为μ,则木块从左端运动到右端的时间不可能是()A．gvvL2B．vLC．gL2D．vL29．质量为m和4m的物体以细绳连接后放在倾角为θ的斜面上(如图示)，物体与斜面间动摩擦系数为μ，现用平行于斜面的力拉物体沿斜面向上运动，则细绳中的张力为：A．F—μmgcosαB．F/5+μmgcosαC．4F/5D．4F/5+4μmgcosα10．一辆汽车沿着一条平直的公路行驶，公路旁边与公路平行有一行电线杆，相邻电线杆间的间隔均为50m。取汽车驶过某一根电线杆的时刻为零时刻，此电线杆作为第1根电线杆，此时刻汽车行驶的速度为5m/s。若汽车的运动为匀变速直线运动，在10s末汽车恰好经过第3根电线杆。下列说法正确的是()A.汽车运动的加速度大小为1.0m/s2B.汽车继续行驶，经过第7根电线杆时的瞬时速度为25m/sC.汽车在第3根至第7根电线杆间运动所用的时间为10s[来源:Zxxk.Com]D.以上说法都不正确11.汽车以10m/s的速度在平直公路上行驶，突然发现前方3m处有一自行车正以4m/s的速度做同方向的匀速直线运动，汽车司机立即刹车做匀减速运动，则汽车的加速度至少多大才能避免与自行车相撞?12．质量为10kg的物体在F=200N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角θ=37°，力F作用2s后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25s后，速度减为零。求：物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移S.（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）13．质量为40kg的雪撬在倾角θ=37°的斜面上向下滑动，如图甲所示，所受的空气阻力与速度成正比。今测得雪撬运动的v-t图象如图乙所示，且AB是曲线的切线，B点坐标为（4，15），CD是曲线的渐近线。试求空气的阻力系数k和雪撬与斜坡间的动摩擦因数μ（g=10m/s2）14．一质量为kgM4，长mL3的木板，用NF8的水平外力拉此木板，使其以速度sm/0.20的初速度在水平地面上匀速运动。某一时刻将质量为kgm1的铁块（可视为质点）轻轻放在木板的最右端，如图所示，铁块与木块之间的动摩擦因数为0.1。（1）铁块和木块的加速度分别为多大？（2）铁块能否最后与木块保持相对静止？如果能，铁块在木块上滑行多长时间二者相对静止？如果不能，铁块将在木板上滑行多长时间后掉下来？牛顿定律在直线运动中的应用练习参考答案13．由图象可得，A点加速度aA＝2.5m/s2最终雪橇匀速运动时最大速度vm=10m/s，由牛顿运动定律得：mgsin37°-μmgcos37°-5k=maAmgsin37°-μmgcos37°-10k=0代入数据解得：μ=0.125k=20N·s/m14.解：选向右为正方向（1）木块匀速运动：FMg2所以2.02MgF将铁块放在木块上以后：铁块的加速度：2111smga木块的加速度：212275.0smMmggMmFa