高中物理第四章牛顿运动定律第5课时用牛顿运动定律解决问题一教师用书新人教版必修112页

第 5 课时 用牛顿运动定律解决问题(一)
研究学考·明确要求]
考试要求
必考 加试知识内容 牛顿运动定律应用
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基本要求
1.能分析物体的受力情况，判断物体的运动状态。
2．初步掌握动力学两类基本问题求解的基本思路和步骤。
3．会求解一个物体在水平面上运动的动力学问题。
4．经历牛顿运动定律解决问题的过程，体会选择研究对象的重要性。
5．会解决两个物体具有相同加速度的动力学问题。
说明
1.求解连接体问题时，只限于各物体加速度相同的情形。
2．不要求解决加速度不同的两个物体的动力学问题。
知识点一 从受力确定物体的运动情况
基 础 梳 理]
1．动力学第一类基本问题
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，再通过运动学公式确定
物体的运动情况。
2．解题基本思路
典 例 精 析]
【例 1】 (2016·宁波期末)如图 1所示，一个质量为 10 kg的物体以 v0＝1 m/s的初速度沿着
水平地面向右运动时，物体受到一个水平向右、大小为 12 N的恒力 F作用。物体与水平面间
的动摩擦因数为 0.1，求：

图 1
(1)物体运动的加速度大小和方向；
(2)5 s末物体的速度大小和 5 s内物体通过的位移大小。
解析 (1)物体向右运动时受到向左的摩擦力，
Ff＝μFN＝μG＝10 N
物体的加速度 a＝
F－Ff
m
＝0.2 m/s2
方向水平向右
(2)物体做匀加速运动，经 5 s速度为 v＝v0＋at＝2 m/s
经 5 s位移 x＝v0t＋
1
2
at2＝7.5 m
答案 (1)0.2 m/s2 水平向右 (2)2 m/s 7.5 m
即 学 即 练]
1．滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一。如图 2所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏，小
明与冰车的总质量是 40kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为 0.05，在某次游戏中，假设小明
妈妈对冰车施加了 40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动 10 s后，停止施加力的作用，使
冰车自由滑行。(假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作用)。g取 10
m/s2，求：
图 2
(1)冰车的最大速率；
(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小。
解析 (1)以冰车及小明为研究对象，由牛顿第二定律得 F－μmg＝ma1
v 冰＝a1t得 v 冰＝5 m/s。
(2)冰车匀加速运动过程中有 x1＝
1
2
a1t2＝25 m
冰车自由滑行时有μmg＝ma2得 a2＝0.5 m/s2
v 2冰＝2a2x2得 x2＝25 m
又 x＝x1＋x2，得 x＝50 m。
答案 (1)5 m/s (2)50 m

知识点二 从运动情况确定物体的受力情况
基 础 梳 理]
1．动力学第二类基本问题
如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以
确定物体所受的力。
2．解题基本思路
典 例 精 析]
【例 2】 “歼 10”战机装备我军后，在各项军事演习中表现优异，引起了世界的广泛关注。
如图 3 所示，一架质量 m＝5.0×103kg 的“歼 10”战机，从静止开始在机场的跑道上滑行，
经过距离 x＝5.0×102m，达到起飞速度 v＝60 m/s。在这个过程中飞机受到的平均阻力是飞机
重量的 0.02倍。求飞机滑行时受到的牵引力多大？(g取 10 m/s2)
图 3
解析 滑行过程，飞机受重力 G，支持力 FN，牵引力 F，阻力 Ff四个力作用，在水平方向上，
由牛顿第二定律得：
F－Ff＝ma①
Ff＝0.02mg②
飞机匀加速滑行 v2－0＝2ax③
由③式得 a＝3.6 m/s2，代入①②式得 F＝1.9×104N。
答案 1.9×104N
技巧点拨] (1)应用牛顿第二定律解决动力学的两类基本问题，主要应把握两点：①两类分
析——物体的受力分析和运动过程分析；②一个桥梁——物体运动的加速度是联系运动和力
的桥粱。
(2)两类动力学问题的解题步骤

即 学 即 练]
2．(2016·佛山高一检测)在科技创新活动中，小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器
人操作的磁力运输车(如图 4甲所示)。在光滑水平面 AB上(如图乙所示)，机器人用大小不变
的电磁力 F推动质量为 m＝1 kg的小滑块从 A点由静止开始做匀加速直线运动。小滑块到达 B
点时机器人撤去电磁力 F，小滑块冲上光滑斜面(设经过 B点前后速率不变)，最高能到达 C点。
图 4
机器人用速度传感器测量小滑块在 ABC过程的瞬时速度大小...