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4.5.1 牛顿第二定律的应用(两类问题)

励实●导学练学案高一年级物理学科编号：2020.029

班级__________ 姓名____________

§4.5.1 牛顿第二定律的应用（两类问题）

【学习目标】

1．能用牛顿运动定律解决两类主要向题;已知物体的受力情况确定物体的运动情况、已如物体的运动情况确定物体的受力情况．

2．掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本方法和方法，即首先对研究对象进行受力和运动情况分析，然后用牛领运动定律把二者联系起来．

3．初步体会牛顿运动定律对社会发展的膨响，建立应用科学知识解决实际问题的意识．

【学习重点】利用牛顿运动定律和运动学相关公式解决动力学问题

【学习难点】利用牛顿运动定律和运动学相关公式解决动力学问题

【学习过程】

合作探究一、根据受力情况确定运动情况（如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况）．

1．运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置．按比赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动．g取10m/s2．

⑴运动员以3.4m/s的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？

⑵若运动员仍以3.4m/s的速度将冰壶投出，其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%，冰壶多滑行了多少距离？

2．所示，一根足够长的水平杆固定不动，一个质量m＝2kg的圆环套在杆上，圆环的直径略大于杆的截面直径，圆环与杆的动摩擦因数μ＝0.75．对圆环施加一个与水平方向成θ＝53°角斜向上、大小为F＝25N的拉力，使圆环由静止开始做匀加速直线运动（sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10m/s2）．求：

⑴圆环对杆的弹力大小；

⑵圆环加速度的大小；

⑶若拉力F作用2s后撤去，圆环在杆上滑行的总距离．

合作探究二、根据运动情况确定受力情况（如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力）．

3．如图一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30°，在5s的时间内滑下的路程为60m．求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g取10 m/s2．

4．汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，才能保证汽车安全行驶．为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩擦因数，需要测试刹车的车痕．测试汽车在该公路水平直道上以54km/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，直至停下来．量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是17.2m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少？g取10m/s2．

【巩固练习】

A组

1．航母上飞机起飞的水平跑道长度L＝70m，一架质量m＝2.0×104kg的飞机从跑道的始端

开始，在大小恒为F＝7.2×105N的动力作用下，做匀加速直线运动到跑道末端，飞机在运动中受到的平均阻力大小F1＝2×104N，飞机可视为质点，飞机起飞过程航空母舰静止不动．飞机的安全起飞速度为56m/s，求：

⑴飞机在水平跑道运动的加速度大小．

⑵飞机到达跑道末端时速度v大小．

⑶为保证安全，飞机沿跑道加速运动的距离s至少是多少．

2．如图所示，小孩与冰车的总质量m＝20kg．大人用恒定拉力使冰车由静止开始沿水平冰面移动，拉力F＝20N，与水平面的夹角θ＝37°．已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ＝0.05，重力加速度冰车g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：

⑴小孩与冰车受到的支持力大小．

⑵小孩与冰车的加速度大小．

⑶拉力作用t＝8s时间内，冰车位移的大小．

3．民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面滑行到地面．若机舱口下沿距地面3.2m，气囊所构成的斜面长度为6.5m，一个质量为60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N，那么，人滑至气囊底端时的速度是多少？g取10 m/s2．

4．质量为m的木块，以一定的初速度v沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面间的动摩因数为μ，如图所示，求：

⑴木块向上滑动的加速度；

⑵若此木块滑到最大高度后，能沿斜面下滑，下滑时的加速度多大？