高中物理5 牛顿运动定律的应用学案及答案

这是一份高中物理5 牛顿运动定律的应用学案及答案，共5页。

1. 进一步学习分析物体的受力情况，并能结合物体的运动情况进行受力分析。
2. 通过对动力学的两类问题的分析，理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁。
3．掌握解决动力学问题的基本思路和方法，会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题。
情境：(据报载)某市区一路段发生了一起交通事故：一辆汽车在公路上匀速行驶，突然前面有一位老太太横穿马路，司机发现后立刻刹车，但老太太还是被撞倒了。事故发生后交警测得刹车过程中车轮在路面上擦过的笔直的痕迹长9 m，从厂家的技术手册中查得该车轮胎和地面间的动摩擦因数是0.8。据悉，交通部门规定该路段的速度不得超过36 km/h。
假如你就是这位交警，请你判断该车是否超速行驶。 (假定刹车后汽车做匀减速直线运动)
例题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。
（1）运动员以3.4 m/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？g取10 m/s 2 。
（2）若运动员仍以3.4 m/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？
练习1、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3.2 m，气囊所构成的斜面长度为6.5 m，一个质量为60 kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240 N，那么，人滑至气囊底端时的速度是多少？ g取10m/s 2 。
已知物体的受力情况求解运动情况的一般思路是什么？
例题2、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60 m。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/s 2 。
练习2、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54 km/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17.2 m，则路面和轮胎之间的动摩擦因数是多少？ g取10m/s 2。
已知物体的运动情况求解受力情况的一般思路是什么？
思考：在运用牛顿第二定律解决实际问题中，不管是“已知物体的受力情况，求物体的运动情况”，还是“已知物体的运动情况，求物体的受力情况”，你认为最关键的一个物理量是哪一个？为什么？
例题3、我国将于2022年举办冬季奥运会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一，滑雪运动中当滑雪板压在雪地时会把雪内的空气逼出来，在滑雪板与雪地之间形成一个暂时的“气垫”，从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦。然而当滑雪板相对雪地速度较小时，与雪地接触时间超过某值就会陷下去，使得它们间的摩擦力增大。如图是一滑雪者从倾角的坡顶A处由静止开始自由下滑至坡底处后再滑上一段水平雪地，假设滑雪者从坡顶A下滑到点时滑雪者的速度达到，此后滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由变为。不计空气阻力，坡长。（取，）求：
（1）滑雪者从坡顶A开始下滑时的加速度大小；
（2）滑雪者在摩擦因数改变前沿斜面下滑的距离的长度；
（3）滑雪者到达处的速度大小。
达标练习
1．将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则下列说法错误的是（ ）
A．上升时间大于下落时间B．在最高点的加速度不为零
C．刚抛出时的速度最大D．上升时的加速度大于下落时的加速度
2．如图所示，一质量为的小型遥控无人机，在恒定升力的作用下竖直起飞，经过后，无人机达到最大速度，改变升力，此后无人机匀速上升。假设无人机竖直飞行时所受的阻力大小不变，重力加速度取。则该无人机（ ）
A．起飞时的加速度大小为
B．在竖直上升过程中所受阻力的大小的
C．竖直向上加速阶段位移大小为
D．上升至离地面处所需的最短时间为
3．冰壶比赛是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，是冬奥会的重要项目之一，我国女子冰壶队曾夺得世锦赛冠军，冬奥会的季军。如果某次比赛，冰壶被运动员以大小为3m/s的初速度推出，结果在冰面上滑行了18m；若冰壶被推出的初速度不变，为了使冰壶滑得更远些，当冰壶滑行10m时，两位运动员开始擦冰至冰壶静止，结果冰壶运动到了26m处，已知重力加速度g=10m/s2，没有擦冰和擦冰时，冰壶的运动均看成匀变速运动。求：
（1）没有擦冰时，冰壶运动过程中与冰面间的动摩擦因数；
（2）第二次冰壶运动的总时间。
4．4月29日，长征五号B遥二运载火箭在海南文昌发射场发射升空，成功将空间站“天和核心舱”送入预定轨道，标志着我国新一代空间站建设工作正式开启。本次发射起飞总质量为，其中“天和号核心舱”的质量为，假设在发射最初的5s内运载火箭上升了72.5m，在这5s内不计空气阻力，把火箭的运动看做匀加速直线运动，求
（1）这5s内的火箭的加速度；
（2）第3s内火箭上升的高度；
（3）这5s内核心舱对火箭的作用力。
5．如图所示，一辆货车载着许多相同的圆柱形空油桶在高速公路上匀速行驶，由于雾霾影响，该车驾驶员的能见度为。已知每只空油桶质量为，重力加速度g取，不计油桶之间的摩擦力。
（1）货车匀速行驶时，桶C受到桶A给它的支持力为多大？
（2）为防止紧急刹车时桶C脱离桶B砸向前方的驾驶室而发生危险，刹车时的加速度不能超过多少？
（3）为确保安全行驶，货车匀速行驶的速度不能超过多大？