第5节 牛顿运动定律的应用
学习目标 1.明确动力学的两类基本问题．(重点) 2．掌握应用牛顿运动定律解题的基本思路和方法．(难点) 核心素养形成脉络
一、从受力确定运动情况
1．牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来．
2．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，再通过运动学规律确定物体的运动情况．
二、从运动情况确定受力
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．
思维辨析
(1)根据物体加速度的方向可以判断物体所受合外力的方向．( ) (2)根据物体加速度的方向可以判断物体受到的每个力的方向．( ) (3)物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的．( )
(4)物体运动状态的变化情况是由它对其他物体的施力情况决定的．( ) 提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× 基础理解
(1)(2024·江苏月考)2024年10月23日，港珠澳大桥正式开通．建造大桥过程中最困难的莫过于沉管隧道的沉放和精确安装，每节沉管隧道重约G＝8×108 N，相当于一艘中型航母的重量．通过缆绳送沉管到海底，若把该沉管的向下沉放过程看成是先加速运动后减速运动，且沉管仅受重力和缆绳的拉力，则拉力的变化过程可能正确的是( )
提示：选C.设沉管加速的加速度为a1，减速的加速度为a2，加速过程由牛顿第二定律得：G－F1＝ma1，得：F1＝G－ma1，F1＜G；减速过程由牛顿第二定律得：F2－G＝ma2，得：F2＝G＋ma2，F2＞G，故A、B、D错误，C正确．
(2)
(多选)如图，在车内用绳AB与绳BC拴住一个小球，其中绳BC水平．若原来的静止状态变为向右加速直线运动，小球仍相对小车静止，则下列说法正确的是( )
A．AB绳拉力不变 C．BC绳拉力变大 提示：
B．AB绳拉力变大 D．BC绳拉力不变
选AC.对球B受力分析，受重力、BC绳子的拉力F2，AB绳子的拉力F1，如图，根据G
牛顿第二定律，水平方向F2－F1sin θ＝ma，竖直方向F1cos θ－G＝0，解得F1＝，
cos θF2＝Gtan θ＋ma因静止时加速度为零，故向右加速后，AB绳子的拉力不变，BC绳子的拉力变大．
(3)求物体的加速度有哪些途径？
提示：途径一 由运动学的关系(包括运动公式和运动图象)求加速度； 途径二 根据牛顿第二定律求加速度．
已知物体的受力求运动情况
问题导引
如图所示，汽车在高速公路上行驶，有两种运动情况： (1)汽车做匀加速运动．
(2)汽车关闭油门滑行．
试结合上述情况讨论：由物体的受力情况确定其运动的思路是怎样的？
要点提示 通过分析物体的受力情况，根据牛顿第二定律求得加速度，然后由运动学公式求出物体运动的位移、速度及时间等．
【核心深化】
1．由物体的受力情况确定其运动的思路
物体受牛顿第加速运动学物体运
→→→→
力情况二定律度a公式动情况
2．解题步骤
(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图； (2)根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)； (3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；
(4)结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量． 关键能力1 从受力确定运动情况
(2024·浙江湖州高一期中)滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一，如图 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40 kg，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)．求：
(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．
[思路点拨] (1)由题知，冰车先做匀加速运动后做匀减速运动，当小明妈妈停止施加力的作用时，速度最大，由牛顿第二定律求得加速度，由速度公式求解最大速率．
(2)由位移公式求出匀加速运动通过的位移，撤去作用力冰车做匀减速运动，由牛顿第二定律求得加速度，由运动学速度位移关系求得滑行位移，即可求出总位移．
[解析] (1)以冰车及小明为研究对象，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma1① vm＝a1t②
由①②式得vm＝5 m/s.
1
(2)冰车匀加速运动过程中有x1＝a1t2③
2冰车自由滑行时有μmg＝ma2④ v2m＝2a2x2⑤ 又x＝x1＋x2⑥
人教版(2024)高中物理必修一第四章4.5牛顿运动定律的应用学案
