专题强化10 牛顿第二运动定律的应用 [学习目标] 1.会分析物体的受力情况并由此判断物体的运动状态。2.掌握两类动力学问题的解题思路,进一步理解加速度的桥梁作用(重难点)。3.会用牛顿第二运动定律分析多过程问题,进一步掌握用牛顿第二运动定律解决问题的方法和步骤(重难点)。 一、从受力情况确定运动情况 质量为20 kg的物体静止在光滑水平面上。如果给这个物体施加两个大小都是50 N且互成60°角的水平力(如图),那么,3 s末它的速度大小是多少 3 s内它的位移大小是多少 1.基本思路 分析物体的受力情况,求出物体所受的合力,由牛顿第二定律求出物体的加速度;再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。 2.流程图 已知物体受力情况求得a 求得 s、v0、vt、t等 例1 (2023·莆田市高一期末)如图所示,冰车静止在冰面上,小孩与冰车的总质量m=20 kg。大人用F=20 N的恒定拉力,使冰车开始沿水平冰面移动,拉力方向与水平面的夹角为θ=37°。已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ=0.05,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: (1)小孩与冰车受到的支持力N的大小; (2)小孩与冰车的加速度a的大小; (3)拉力作用8 s时间内,冰车位移s的大小。 二、从运动情况确定受力情况 如图所示,一位滑雪者,人与装备的总质量为75 kg,以2 m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下,山坡倾角为30°,在5 s的时间内滑下的路程为60 m。求滑雪者的加速度大小及滑雪者受到的阻力大小(包括摩擦和空气阻力),g取10 m/s2。 例2 一辆总质量为1 800 kg的汽车从静止开始做匀加速度直线运动,10 s内速度达到26 m/s。已知驾驶员质量为68 kg,求: (1)汽车受到的合外力大小; (2)座椅给驾驶员的水平推力大小。 1.基本思路 分析物体的运动情况,由运动学公式求出物体的加速度,再由牛顿第二定律求出物体所受的合力或某一个力。 2.流程图 已知物体运动情况求得a 确定物体受力 例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(如图甲所示),人员可沿斜面滑行到地面。斜面的倾角为θ=30°(如图乙所示),人员可沿斜面匀加速滑行到地面。如果气囊所构成的斜面长度为8 m,一个质量为50 kg的乘客从静止开始沿气囊滑到地面所用时间为2 s。求乘客与气囊之间的动摩擦因数。(g=10 m/s2) 三、多过程问题 如图所示,一质量为8 kg的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,用一水平拉力F=20 N拉物体,使其由A点开始运动,经过8 s后撤去拉力F,再经过一段时间物体到达B点停止,g=10 m/s2。求A、B间距离。 例4 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。(冰壶可视为质点,取g =10 m/s2) (1)运动员以v0=3.4 m/s的速度投掷冰壶,若冰壶和冰面间的动摩擦因数μ1=0.02,冰壶能在冰面上滑行多远 (2)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,减小冰壶和冰面间的动摩擦因数以调节冰壶的运动。若运动员仍以v0=3.4 m/s的速度将冰壶投出,其队友在冰壶自由滑行10 m后开始在其滑行前方摩擦冰面,冰壶和冰面间的动摩擦因数变为原来的90%,冰壶多滑行了多少距离 1.当题目给出的物理过程较复杂,由多个过程组成时,要将复杂的过程拆分为几个子过程。 2.分析每一个子过程的受力情况,由于不同过程中力发生了变化,所以加速度也会发生变化,所以对每一个过程都要重新分析,分别求加速度,用相应规律解决。 3.特别注意两个子过程交接的位置,该交接点速度是上一过程的末速度,也是下一过程的初速度,它起到承上启下的作用,对解决问题起重要作用。 答案精析 一、对物体受力分析 F合=2Fcos 30°=2×50× N=50 N 由牛顿第二定律F合=ma得 ... ...
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