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高中牛顿第一定律教案

发表时间:2020-06-12

用牛顿运动定律解决问题(一)导学案。

俗话说,磨刀不误砍柴工。作为教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣,帮助教师缓解教学的压力,提高教学质量。教案的内容具体要怎样写呢?小编特地为大家精心收集和整理了“用牛顿运动定律解决问题(一)导学案”,欢迎阅读,希望您能阅读并收藏。

第四章牛顿运动定律
编制:高一物理三级部包科领导签字:

第六节用牛顿运动定律解决问题(一)
【学习目标】
1.熟练掌握牛顿运动定律,提高应用牛顿运动定律分析动力学问题的能力。
2.自主学习,合作探究,学会应用牛顿定律分析动力学问题的方法。
3..激情投入,享受学习的快乐,感悟牛顿运动定律的奥秘。
【重点难点】
1.从物体受力分析物体的运动情况2.从物体的运动情况确定物体的受力
【使用说明及学法指导】
2.依据学习目标,研读课本P85—P87,仔细分析本节教材的例题1、例题2,明确运用从受力分析物体的运动情况、从运动情况确定物体的受力的解题方法,总结牛顿定律解决实际问题时的基本思路和方法,形成正确的思维模式。
【问题导学】
情景1:一个静止在水平地面上的物体,质量是10kg,物体与地面的滑动摩擦因数为0.4,在60N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动。(g=10m/s2)
(1)物体的受力情况如何?(画出受力分析图)

(2)物体所受的合力是多少?

(3)求出物体运动的加速度?

(4)根据运动学公式,求物体在4s末的速度和4s内的位移。

情景2:一个滑雪的人,质量是60kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=370。在t=10s的时间内滑下的路程x=220m。(g=10m/s2)(sin370=0.6,cos370=0.8)
(1)根据运动学公式求出物体运动的加速度。

(2)应用牛顿第二定律求出物体受到的合力

(3)分析滑雪者的受力情况(画出受力分析图)

(4)沿平行斜面和垂直斜面的方向建立坐标系,运用正交分解法进行力的分解,然后用牛顿第二定律列方程,求滑雪人受到的阻力(包括摩擦力和空气阻力)。

【预习自测】
1.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个光滑的水平面上运动,经过时间t,速度变为v,如果要使物体的速度变为2v,下列方法正确的是()
A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变
B.将物体质量减小一半,其他条件不变
C.物体质量不变,水平恒力和作用时间都增为原来的两倍
D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变
2.如图所示,一质量m=2kg的木块静止于水平地面上.现对物体施加一大小为10N的水平方向拉力.(g取10m/s2)
(1)若地面光滑,求物体运动的加速度大小;jab88.cOm

(2)若物体与地面间动摩擦因数μ=0.1,求物体的加速度大小和经过2s物体的位移大小.
【我的疑惑】
请写出你的疑问,让我们在课堂上一起解决!
【合作探究】
探究点一、从受力确定运动情况
问题1:水平地面上质量为10Kg的物体,受到斜向右上方与水平方向成370角的拉力F=50N作用,在水平面上由静止开始运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,求物体开始运动2s内的位移大小。(g=10m/s2)
思考总结:从受力确定运动情况解题步骤:
【针对训练】
1.某绿化用撒水车在行进过程中的牵引力不变,所受的阻力与重力的关系是Ff=kmg(k为常数)车没有撒水时,做匀速直线运动,当车沿直线撒水时,它的运动情况将是()
A.做变加速直线运动
B.做匀加速直线运动
C.做匀减速直线运动
D.仍做匀速直线运动
2.水平地面上质量为10Kg的木箱,受到水平向右的拉力F=70N作用,在水平面上从静止开始运动,木箱与水平面间的动摩擦因数为0.5,求木箱在2s末的速度和2s内的位移。(g=10m/s2)
探究点二、从运动情况确定受力
问题2:一位滑雪者如果以v0=20m/s的初速度,沿直线冲上一倾角为370的山坡,从冲坡开始计时,至2s末,雪橇速度变为零.如果雪橇与人的质量为m=80kg,求滑雪人受到的阻力是多少。(g=10m/s2)
思考总结:从运动情况确定受力解题步骤:
【针对训练】
3.从静止开始做匀加速直线运动的汽车,经过t=10s,发生位移x=30m.已知汽车的质量m=4×103kg,牵引力F=5.2×103N.求:(g=10m/s2)
(1)汽车运动的加速度大小;
(2)运动过程中汽车所受的阻力大小
4.一个木箱沿着一个粗糙的斜面匀加速下滑,初速度是零,经过5.0s的时间,滑下的路程是10m,斜面的夹角是300,求木箱和粗糙斜面间的动摩擦因数。(g取10m/s2)

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用牛顿运动定律解决问题


必修一4.7用牛顿运动定律解决问题(二)教案
一、教材分析
本节课教材上设计了两个大问题,1.共点力的平衡条件,2.超重和失重,每个问题都给出了相关定义和一个配套例题,要能灵活应用第一个问题,还需要设计相关练习,第二个问题理解起来有难度,需要设计贴近生活易于理解的实验,帮助学生理解。
二、教学目标
知识与技能
理解共点力作用下物体平衡状态的概念,能推导出共点力作用下物体的平衡条件。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质。
进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。
过程与方法
培养学生处理多共点力平衡问题时一题多解的能力。
引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质。
情感态度与价值观
渗透“学以致用”的思想,有将物理知识应用于生产和生活实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题。
培养学生联系实际,实事求是的科学态度和科学精神。
三、教学重点、难点
共点力作用下物体的平衡条件及应用。
发生超重、失重现象的条件共点力平衡条件的应用。
超重、失重现象的实质及本质。
四、学情分析
学生预习知识后,能够理解基本定义,和第一个问题的相关例题,对于第二个问题的实质还是会存在问题。
五、教学方法引导法和实验法
六、课前准备
充分备课,设计过程、练习、实验和实验仪器。
七、课时安排
一个课时完成
八、教学过程
(一)、回顾
上节课我们学习了牛顿运动定律解决问题的有关知识,都是哪两种类型:
(二)、引入
师:今天我们继续来学习用牛顿定律解决问题。首先请同学们回忆一个概念:平衡状态。什么叫做平衡状态。
生:如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态。
师:物体处于平衡状态时它的受力特点是什么?
生:因为牛顿定律是力与运动状态相联系的桥梁,所以根据牛顿第二定律知当合外力为0时,物体的加速度为0,物体将静止或匀速直线运动。
师:当一个物体受几个力作用时,如何求解合力?
生:根据平行四边形定则将力进行分解合成。
师:力的分解合成有注意点吗?或力的分解合成有适用范围吗?
学生会思考一会儿,但肯定会找到答案
生:力的分解合成只适用于共点力。
师:那什么是共点力?
生:如果几个力有共同的作用点或它们的延长线交于一点,那这几个力叫做共点力。
师:回答得很好,其实在我们刚才的讨论中有一点我要给大家指出来的就是:物体处于平衡状态时分为两类,一类是共点力作用下物体的平衡;一类是有固定转动轴的物体的平衡。在整个高中阶段,我们主要研究共点力作用下物体的运动状态。今天我们先来研究共点力作用下物体的平衡条件。
(三)、共点力作用下物体的平衡条件
【定义】:在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。
师:同学们能列举生活中物体处于平衡状态的实例吗?
生:很多。如桌上的书、吊着的电灯、做匀速直线运动的汽车等等。
师:竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态?
生:不是!因为物体在最高点虽然速度为0,但仍受到重力,加速度仍为g,物体不能保持静止或匀速直线运动。
师:回答得很好!平衡状态是指物体保持静止或匀速直线运动,并不说若指某一时刻静止,那这一时刻就是平衡状态。平衡状态是一个持续的过程。或平衡状态是指加速度为0的状态。
例1、城市中的路灯,无轨电车的供电线路等,经常用三解形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动,钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G,角AOB等于θ,钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大?
1、轻质细绳中的受力特点:两端受力大小相等,内部张力处处相等。
2、轻质直杆仅两端受力时(杆处于平衡状态)的特点:这两个力必然沿杆的方向且大小相等。
3、节点O也是一理想化模型。

练习1、举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。在举重比赛中,运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一定时间,才能被裁判视为挺(或抓)举成功。运动员可通过改变两手握杆的距离来调节举起时双臂的夹角。若双臂夹角变大,则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用力大小变化的说法正确的是(C)
A.不变B.减小C.增大D.不能确定
【解析】如下图:为了保证棒静止,两手举杠铃的力沿竖直方向的分力之和应与重力抵消。所以当手臂夹角变大时,为了保证举力竖直方向的分力大小不变,则要求举力增大。

(四)、超重与失重
师:自从神州六号飞船发射成功以来,人们经常谈到超重和失重。那什么是超重和失重呢,下面我们就来研究这个问题。
播放一段视频增加学生的感性认识
例2、人站在电梯中,人的质量为m。
①人和电梯一同静止时,人对地板的压力为多大?
【解析】:求解人对地板的压力,该题中如果选电梯为研究对象,受力情况会比较复杂,甚至无法解题。所以我们只能选人为研究对象,那选人为研究对象能求解出人对电梯的压力吗?能!根据牛顿第三定律:作用力与反作用力是等在反向的。只要求出电梯对人的支持力,再根据牛顿第三定律就可求出人对电梯的压力。
因为人是静止的所以合外力为0有:
②人随电梯以加速度a匀加速上升,人对地板的压力为多大?
【解析】:以加速度a匀加速上升,因为加速,所以加速度方向与速度同向,物体是上升的,所以加速度方向也是向上的。有
看到了什么?人对地面的压力竟然会大于本身的重力?
③人以加速度a匀减速下降,这时人对地板的压力又是多大?
【解析】:以加速度a匀减速下降,因为减速,所以加速度方向与速度反向,物体是下降的,所以加速度方向是向上的。有
人对地面的压力还是大于本身的重力!
④人随电梯以加速度a(ag)匀加速下降,人对地板的压力多大?
⑤人随电梯以加速度a(ag)匀减速上升,人对地板的压力为多大?
学生自己分析解答。不会有太大难度
④⑤两题加速度方向均向下,合外力向下,于是有
师:从上面的解题结果我们发现,当人加速上升和减速下降时,人对地面的压力大于本身重力;当人加速下降和减速上升时,人对地面的压力小球本身重力。物理学中分别把这两种现象叫做超重和失重。
【定义】:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力,这种现象叫做超重。
【定义】:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力,这种现象叫做失重。
师:虽然从理论上我们推导出了应该有这样的现象,但我估计大家在日常生活中都没有注意到这些现象,可能都有点怀疑。那你们有坐过电梯的经验吗?电梯启动上升时,你会心慌也会充分体会到“脚踏实地”的感觉,电梯停止上升时,你会头晕,同时有种“飘飘然”的感觉,这就是超重失重引起的。还有坐汽车时,汽车速度很快上桥并从桥顶下桥,大家会突然觉得心突然变得空空的,很难受,那是失重造成的。
实验验证
师:其实大家完全可以利用身边的器材来验证。
实验1、用弹簧秤挂上钩码,然后迅速上提和迅速下放。
现象:在钩码被迅速上提的一瞬间,弹簧秤读数突然变大;在钩码被迅速下放的一瞬间,弹簧秤读数突然变小。
师:迅速上提时弹簧秤示数变大是超重还是失重?迅速下放时弹簧秤示数变小是超重还是失重?
生:迅速上提超重,迅速下放失重。
体会为何用弹簧秤测物体重力时要保证在竖直方向且保持静止或匀速
实验2、学生站在医用体重计上,观察下蹲和站起时秤的示数如何变化?
在实验前先让同学们理论思考示数会如何变化再去验证,最后再思考。
(1)在上升过程中可分为两个阶段:加速上升、减速上升;下蹲过程中也可分为两个阶段:加速下降、减速下降。
(2)当学生加速上升和减速下降时会出现超重现象;当学生加速下降和减速上升时会出现失重现象;
(3)出现超重现象时加速度方向向上,出现失重现象时加速度方向向下。
完全失重
⑥人随电梯以加速度g匀加速下降,这时人对地板的压力又是多大?
【解析】即当电梯对人没有支持力时,人只受重力,加速度大小为g,做的是自由落体运动。
同学们又看到了什么?人竟然可以对电梯没有压力?
师:物理学中把这种现象叫做完全失重。
【定义】:如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动,这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力,好像完全没有了重力作用,这种状态是完全失重。
师:刚上课时我们看到的视频里人类在太空中就处于完全失重状态。
演示实验3、一个盛满水的瓶子底部有一小孔,静止在手中时,水会喷射而出;如果突然松手,让瓶子自由下落时,让学生观察瓶子在下落过程中发生的现象?为什么?
生:瓶子和水一起下落时,每一部分水和瓶子它们做的都是自由落体运动,运动情况完全一样,所以它们之间没有挤压力,均处于完全失重状态。没有了挤压力,水中了就不存在压强了,所以上面的水也不会把下面的水往外压了。也可以用反证法说明它们之间没有压力。
问题:
1、人随电梯能以加速度a(ag)匀加速下降吗?
不可能,最大只能是g
2、如瓶竖直向上抛出,水会喷出吗?为什么?
不会,仍然完全失重
3、发生超重和失重现象时,物体实际受的重力是否发生了变化?
没有变有!
归纳总结
(1)什么是超重(失重)现象?
(2)什么情况下会出现超重(失重)现象?
(3)为什么会出现超重(失重)现象?
【牢记】:
1、超重和失重是一种物理现象。
2、物体的重力与运动状态无关,不论物体处于超重还是失重状态,重力不变。
3、规律:物体具有竖直向上的加速度超重状态
物体具有竖直向下的加速度失重状态
超重还是失重由加速度方向决定,与速度方向无关
练习2、在一个封闭装置中,用弹簧秤称一物体的重量,根据读数与实际重力之间的关系,以下说法中正确的是(C)
A.读数偏大,表明装置加速上升
B.读数偏小,表明装置减速下降
C.读数为零,表明装置运动加速度等于重力加速度,但无法判断是向上还是向下运动
D.读数准确,表明装置匀速上升或下降
从动力学看自由落体运动
物体做自由落体运动的两个条件。

九、板书设计
用牛顿运动定律解决问题(二)
一、共点力的平衡条件
1、平衡状态
2、条件:合力为0
例题1:
二、超重和失重
1、什么是超重(失重)现象?
2、什么情况下会出现超重(失重)现象?
3、为什么会出现超重(失重)现象?
例题2
十、教学反思
本节课实验设计科帮助学生理解,但是超重和失重的相关练习,学生掌握的还不是很好,应加强理解的基础上,多加练习。

学校临清一中学科物理编写人王静审稿人屈迎珍
必修一4.7用牛顿运动定律解决问题(二)学案
课前预习学案
一、预习目标
理解共点力作用下物体平衡状态的概念,能推导出共点力作用下物体的平衡条件。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
二、预习内容
4.7用牛顿运动定律解决问题(二)
1、什么叫做平衡状态。
2、物体处于平衡状态时它的受力特点是什么
3、当一个物体受几个力作用时,如何求解合力?
4、什么是共点力?
5、什么是超重(失重)现象?
6、什么情况下会出现超重(失重)现象?
7、为什么会出现超重(失重)现象?

三、提出疑惑
超重和失重的规律是什么?

课内探究学案
一、学习目标
理解共点力作用下物体平衡状态的概念,能推导出共点力作用下物体的平衡条件。
会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。
通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质。
进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。
二、学习过程
共点力作用下物体的平衡条件?

同学们能列举生活中物体处于平衡状态的实例吗?

竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态?

例题1、城市中的路灯,无轨电车的供电线路等,经常用三解形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动,钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G,角AOB等于θ,钢索OA对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大?

那什么是超重和失重呢?
【定义】:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力,这种现象叫做超重。
【定义】:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力,这种现象叫做失重。
实验1、用弹簧秤挂上钩码,然后迅速上提和迅速下放。
实验2、学生站在医用体重计上,观察下蹲和站起时秤的示数如何变化
完全失重
【定义】:如果物体正好以大小等于g方向竖直向下的加速度做匀变速运动,这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力,好像完全没有了重力作用,这种状态是完全失重。
例2、人站在电梯中,人的质量为m。
①人和电梯一同静止时,人对地板的压力为多大?
②人随电梯以加速度a匀加速上升,人对地板的压力为多大?
③人以加速度a匀减速下降,这时人对地板的压力又是多大?

三、反思总结

四、当堂检测
1、举重是中国代表团在奥运会上重要的夺金项目。在举重比赛中,运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一定时间,才能被裁判视为挺(或抓)举成功。运动员可通过改变两手握杆的距离来调节举起时双臂的夹角。若双臂夹角变大,则下面关于运动员保持杠铃平衡时手臂用力大小变化的说法正确的是()
A.不变B.减小C.增大D.不能确定
2、在一个封闭装置中,用弹簧秤称一物体的重量,根据读数与实际重力之间的关系,以下说法中正确的是()
A.读数偏大,表明装置加速上升
B.读数偏小,表明装置减速下降
C.读数为零,表明装置运动加速度等于重力加速度,但无法判断是向上还是向下运动
D.读数准确,表明装置匀速上升或下降
五、课后练习和提高
1、如图所示,物体在水平力F作用下静止在斜面上,若稍增大水平力F,而物体仍能保持静止,下列说法正确的是()
A、斜面对物体的静摩擦力及支持力都不一定增大
B、斜面对物体的静摩擦力不一定增大,支持力一定增大
C、斜面底部受到地面的摩擦力为F,方向水平向右
D、斜面底部受到地面的摩擦力为F,方向水平向左
2、如图所示,物体B的上表面水平,B上面载着物体A,当它们一起沿固定斜面C匀速下滑的过程中物体A受力是()
A、只受重力
B、只受重力和支持力
C、有重力、支持力和摩擦力
D、有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力
3、把一木块放在水平桌面上保持静止,下面说法中哪些是正确的()
A、木块对桌面的压力就是木块受的重力,施力物体是地球
B、木块对桌面的压力是弹力,是由于桌面发生形变而产生的
C、木块对桌面的压力在数值上等于木块受的重力
D、木块保持静止是由于木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力二力平衡
4、在力的合成中,下列关于两个分力(大小为定值)与它们的合力的关系的说法中,正确的是()
A、合力一定大于每一个分力;
B、合力一定小于分力;
C、合力的方向一定与分力的方向相同;
D、两个分力的夹角在0°~180°变化时,夹角越大合力越小
5、如图所示,恒力F大小与物体重力相等,物体在恒力F的作用下,沿水平面做匀速运动,恒力F的方向与水平成角,那么物体与桌面间的动摩擦因数为()
A、B、C、D、
6、2009年8月17日,在德国柏林进行的2009世界田径锦标赛女子撑杆跳高决赛中,罗格夫斯卡以4米75的成绩夺冠。若不计空气阻力,则罗格夫斯卡在这次撑杆跳高中()
A.起跳时杆对她的弹力大于她的重力
B.起跳时杆对她的弹力小于她的重力
C.起跳以后的下落过程中她处于超重状态
D.起跳以后的下落过程中她处于失重状态
7、有关超重和失重的说法,正确的是()
A.物体处于超重状态时,所受重力增大;处于失重状态时,所受重力减少
B.竖直上抛运动的物体处于完全失重状态
C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于上升过程
D.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机一定处于下降过程
8、某同学站在电梯底板上,利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况,如图所示的2一t图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(向上为正方向).根据图象提供的信息,可以判断下列说法中正确的是()
A.在0~5s内,观光电梯在加速上升,该同学处于失重状态
B.在5s~10s内,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力
C.在10s~20s内,观光电梯在减速下降,该同学处于失重状态
D.在20s~25s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态
答案:当堂检测
1、C2、C
课后练习和提高
1、BD2、B3CD4、D5、C6、AD7、B8、BD

用牛顿运动定律解决问题二学案和课件


物理必修1(人教版)
第七课时用牛顿运动定律解决问题(二)

水平测试
1.下列说法正确的是()
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

解析:从受力上看,失重物体所受合外力向下,超重物体所受合外力向上;从加速度上看,失重物体的加速度向下,而超重物体的加速度向上.A、C、D中的各运动员所受合外力为零,加速度为零,只有B中的运动员处于失重状态.
答案:B

2.一个质量为3kg的物体,被放置在倾角α=30°的固定光滑斜面上,在如图所示的甲、乙、丙三种情况下,物体能处于平衡状态的是(g=10m/s2)()
A.仅甲图B.仅乙图
C.仅丙图D.甲、乙、丙图

解析:物体受三个力的作用,重力、支持力、拉力.重力沿斜面向下的分力大小为15N,故只有乙图中能保持平衡,选项B正确.
答案:B

3.某物体在3个共点力的作用下处于静止状态,若把其中一个力F1的方向沿顺时针转过90°而保持其大小不变,其余两个力保持不变,则此时物体所受的合力大小为()
A.F1B.2F1
C.2F1D.无法确定

解析:其它两个力的合力大小为F1,方向与F1反向,当F1转过90°时,三力合力为2F1,B正确.
答案:B

4.质量为m的长方形木块静止在倾角为θ的斜面上,斜面对木块的支持力和摩擦力的合力方向应该是()
A.沿斜面向下B.垂直于斜面向上
C.沿斜面向上D.竖直向上

解析:如图所示,物体受重力mg、支持力FN、摩擦力F而处于静止状态,故支持力与摩擦力的合力必与重力等大反向,D正确.
答案:D

5.如图所示,一个盛水的容器底部有一小孔,静止时用手指堵住小孔不让它漏水,忽略空气阻力,则()
A.容器自由下落时,小孔向下漏水
B.将容器竖直抛出,容器向上运动时,小孔向下漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水
C.将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水
D.将容器斜向上抛出,容器在运动中小孔不向下漏水

解析:容器沿各个方向抛出时均处于完全失重状态,水中不再产生压力,故不漏水.
答案:D

6.如图所示,粗糙水平面上放置质量分别为m、2m和3m的3个木块,木块与水平面间动摩擦因数相同,其间均用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为FT.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使3个木块以同一加速度运动,则以下说法正确的是()
A.绳断前,a、b两轻绳的拉力比总为4∶1
B.当F逐渐增大到FT时,轻绳a刚好被拉断
C.当F逐渐增大到1.5FT时,轻绳a还不会被拉断
D.若水平面是光滑的,则绳断前,a、b两轻绳的拉力比大于4∶1

解析:取三木块为整体,则有F-6μmg=6ma,取质量为m、3m的木块为整体,则有FTa-4μmg=4ma,隔离m则有FTb-μmg=ma,所以绳断前,a、b两轻绳的拉力比总为4∶1,与F、μ无关,A对D错;当a绳要断时,则a=FT4m-μg,所以拉力F=1.5FT,B、C错.
答案:A

7.(双选)原来做匀速运动的升降机内有一被伸长的轻质弹簧拉住、具有一定质量的物体A静止放在地板上,如图所示.现发现A突然被弹簧拉向右方,由此可判断,此时升降机的运动可能是()
A.加速上升B.减速上升
C.加速下降D.减速下降

解析:由于A被拉向右方,说明摩擦力减小,即A与升降机地板间的弹力减小,应为失重现象,加速度向下,故B、C正确.
答案:BC

8.如图所示,一定质量的物体用两根轻绳悬挂在空中,其中绳OA固定不动,绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动,则在绳OB由水平转至竖直的过程中,绳OB的张力大小将()
A.一直变大B.一直变小
C.先变大后变小D.先变小后变大

解析:根据重力的作用效果将其分解在绳OA、OB所在的方向上,如图所示,F1是对绳OA的拉力,F2是对绳OB的拉力.由于OA方向不变,当OB向上转动,转到与OA绳方向垂直时,OB上的拉力最小,故OB上的张力先变小后变大.
答案:D

9.(双选)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点c的过程中()
A.人在Pa段做自由落体运动,处于完全失重状态
B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
C.在bc段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态
D.在c点,人的速度为零,其加速度为零

解析:由于在b点时重力与绳的拉力平衡,则人在ab段重力与拉力的合力的方向向下,产生向下的加速度,则人处于失重状态,在bc段处于超重状态.
答案:AB

素能提高
10.在电梯中,把一重物置于水平台秤上,台秤与力的传感器相连,电梯先从静止加速上升,然后又匀速运动一段时间,然后减速上升,最后停止运动;传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系(FNt)图象,如图所示,则

(1)电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程?

解析:由图象可知:电梯在启动阶段经历了4s加速上升过程.
答案:4s

(2)电梯的最大加速度是多少?(g取10m/s2)

解析:由牛顿第二定律可知:FN-mg=ma
am=FNm-mgm=50-303m/s2≈6.7m/s2.
答案:6.7m/s2

11.滑板运动是一项非常刺激的水上运动.研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力垂直于滑板面.如图所示,运动员在水平牵引力作用下,滑板面与水平面之间的夹角θ=37°,滑板匀速运动,人和滑板的总质量为100kg,忽略空气阻力,取g=10m/s2,则水平牵引力为(sin37°=0.6)()
A.1250NB.1000N
C.750ND.500N

解析:把人与滑板看作一整体,对其受力分析知:
F′=mgtan37°=100×10×0.75=750N,C正确.
答案:C

12.某人在地面上最多能举起60kg的物体,而在一个加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体.(g取10m/s2)求:

(1)此电梯的加速度;

解析:站在地面上的人,最大举力F=m1g=600N.
在加速下降的电梯里,人的最大举力不变,由牛顿第二定律:m2g-F=m2a,
故a=g-Fm2=10-60080m/s=2.5m/s2.
答案:2.5m/s2

(2)若电梯以此加速度上升,则此人在电梯里最多能举起物体的质量.

解析:若电梯加速上升,则由牛顿第二定律:F-m3g=m3a,所以m3=Fg+a=60012.5kg=48kg.
答案:48kg

13.如图是电梯上升的速度时间图象,若电梯地板上放一质量为20kg的物体,g取10m/s2,则:

(1)前2s内和4~7s内物体对地板的压力各为多少?

解析:前2s内的加速度a1=3m/s2.
由牛顿第二定律得F1-mg=ma1.
F1=m(g+a1)=20×(10+3)N=260N.
4~7s内电梯做减速运动,加速度大小a2=2m/s2.
由牛顿第二定律得mg-F2=ma2.
F2=m(g-a2)=20×(10-2)N=160N.
由牛顿第三定律得前2s内和4~7s内物体对地板的压力各为260N和160N.
答案:260N160N

(2)整个运动过程中,电梯通过的位移为多少?

解析:7s内的位移为x=2+72×6m=27m
答案:27m
失重条件下的应用

在失重的条件下,熔化了的金属的液滴,形状呈绝对球形,冷却后可以成为理想的滚珠.而在地面上,用现代技术制成的滚珠,并不呈绝对球形.这是造成轴承磨损的重要原因之一.
玻璃纤维(一种很细的玻璃丝,直径为几十微米),是现代光纤通信的主要部件.在地面上不可能制成很长的玻璃纤维,因为没等到液态的玻璃丝凝固,由于重力的作用,它将被拉成小段.而在太空的轨道上,将可以制造出几百米长的玻璃纤维.
在太空的轨道上,可以制成一种新的泡沫材料——泡沫金属.在失重条件下,在液态的金属中通以气体,气泡将不“上浮”,也不“下沉”,均匀地分布在液态金属中,凝固后就成为泡沫金属,这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢,用它做机翼,又轻又结实.
同样的道理,在失重的条件下,混合物可以均匀地混合,由此可以制成地面上不能得到的特种合金.
电子工业、化学工业、核工业等部门,对高纯度材料的需要不断增加,其纯度要求为“6个9”至“8个9”,即99.9999%~99.999999%.在地面上,冶炼金属需在容器内进行,总会有一些容器的微量元素掺入到被冶炼的金属中.而在太空中“悬浮冶炼”,是在失重条件下进行的,不需要用容器,消除了容器对材料的污染,可以获得纯度极高的产品.
在电子技术中所用的晶体,在地面上生长时,由于受重力的影响,晶体的大小受到限制,而且要受到容器的污染,在失重条件下,晶体的生长是均匀的,生长出来的晶体也要大得多.在不久的将来,如能在太空建立起工厂,生产出砷化镓的纯晶体,它要比现有的硅晶体优越得多,将会引起电子技术的重大突破.
在太空失重的条件下,会生产出地面上难以生产的一系列产品.建立空间工厂,已经不再是幻想.科学家们在太空中做各种实验,青年学生也可以提出自己的太空实验设想,展开你想象的翅膀,为宇宙开发贡献一份力量!

必修一4.6用牛顿运动定律解决问题(一)教案


一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备,高中教师要准备好教案,这是高中教师需要精心准备的。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣,帮助高中教师在教学期间更好的掌握节奏。高中教案的内容具体要怎样写呢?下面的内容是小编为大家整理的必修一4.6用牛顿运动定律解决问题(一)教案,欢迎阅读,希望您能够喜欢并分享!

必修一4.6用牛顿运动定律解决问题(一)教案
1.教材分析
《用牛顿运动定律解决问题(一)》是人教版高中物理必修一第4章第6节教学内容,主要学习两大类问题:1已知物体的受力情况,求物体的运动情况,2已知物体的运动情况,求物体的受力情况。掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。本节内容是对本章知识的提升,又是后面知识点学习的基础。
2.教学目标
1.知道应用牛顿运动定律解决的两类主要问题。
2.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。
3.能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析。
4.能根据物体的受力情况推导物体的运动情况。
5.会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题。
3.教学重点

1.已知物体的受力情况,求物体的运动情况。
2.已知物体的运动情况,求物体的受力情况。
4.教学难点
1.物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用。
2.正交分解法。
5.学情分析
我们的学生属于平行分班,没有实验班,学生已有的知识和实验水平有差距。有些学生对于受力分析及运动情况有一定的基础,但是两者结合起来综合的应用有些困难,需要详细的讲解。
6.教学方法
1.学案导学:见后面的学案。
2.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
7.课前准备
1.学生的学习准备:预习课本相关章节,初步把握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
课时安排:2课时

8.教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标
[学生活动]同学们先思考例题一、例题二,简单的写出解题过程。
[提问]上述两个例题在解题的方法上有什么相同之处?有什么不同之处?在第二个例题中为什么要建立坐标系?在运动学中,我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向;在解决静力学的问题时,通常使尽量多的力在坐标轴上,在利用牛顿运动定律解决问题时要建立坐标系与上述的情况相比,有什么不同吗?
设计意图:步步导入,吸引学生的注意力,明确学习目标。
(三)合作探究、精讲点拨
[教师讲解]大家可以看到上述两个例题解题过程中都用到牛顿第二定律,但是例题一是已知物体的受力情况,求物体的运动情况的问题,而例题二是已知物体的运动情况求物体的受力情况的问题。所以我们发现,牛顿运动定律可以解决两方面的问题,即从受力情况可以预见物体的运动情况和从运动情况可以判断物体的受力情况。下面我们来分析两种问题的解法。

从受力确定运动情况
例题一
基本思路:(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)结合给定的物体的运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需的运动参量。
强调:(1)速度的方向与加速度的方向要注意区分;
(2)题目中的力是合力还是分力要加以区分。
对应练习1答案:解析设汽车刹车后滑动的加速度大小为a,由牛顿第二定律可得
μmg=ma,a=μg。
由匀变速直线运动速度—位移关系式v02=2ax,可得汽车刹车前的速度为
m/s=14m/s。
正确选项为C。
点评本题以交通事故的分析为背景,属于从受力情况确定物体的运动状态的问题。求解此类问题可先由牛顿第二定律求出加速度a,再由匀变速直线运动公式求出相关的运动学量。

从运动情况确定受力
例题二
基本思路:(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)选择合适的运动学公式,求出物体的加速度;
(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体的所受的合外力;
(4)根据力的合成与分解的方法,由合力求出所需的力。
对应练习2答案:解析将运动员看作质量为m的质点,从h1高处下落,刚接触网时速度的大小为
(向下);
弹跳后到达的高度为h2,刚离网时速度的大小为
(向上)。
速度的改变量Δv=v1+v2(向上)。
以a表示加速度,Δt表示运动员与网接触的时间,则
Δv=aΔt。
接触过程中运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg,由牛顿第二定律得
F-mg=ma。
由以上各式解得,
代入数值得F=1.5×103N。
点评本题为从运动状态确定物体的受力情况的问题。求解此类问题可先由匀变速直线运动公式求出加速度a,再由牛顿第二定律求出相关的力。本题与小球落至地面再弹起的传统题属于同一物理模型,但将情景放在蹦床运动中,增加了问题的实践性和趣味性。题中将网对运动员的作用力当作恒力处理,从而可用牛顿第二定律结合匀变速运动公式求解。实际情况作用力应是变力,则求得的是接触时间内网对运动员的平均作用力。

小结
牛顿运动定律F=ma,实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系,要列出牛顿定律的方程,就应将方程两边的物理量具体化,方程左边是物体受到的合力,这个力是谁受的,方程告诉我们是质量m的物体受的力,所以今后的工作是对质量m的物体进行受力分析。首先要确定研究对象;那么,这个合力是由哪些力合成而来的?必须对物体进行受力分析,求合力的方法,可以利用平行四边形定则或正交分解法。方程右边是物体的质量m和加速度a的乘积,要确定物体的加速度,就必须对物体运动状态进行分析,由此可见,解题的方法应从定律本身的表述中去寻找。
在运动学中,我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向;在解决静力学的问题时,通常使尽量多的力在坐标轴上,在利用牛顿运动定律解决问题时,往往需要利用正交分解法建立坐标系,列出牛顿运动定律方程求解,一般情况坐标轴的正方向与加速度方向一致。

[课堂练习]见学案
t=t1+t2=2s+9s=11s。
点评物体受力情况发生变化,运动情况也将发生变化。此题隐含了两个运动过程,如不仔细审题,分析运动过程,将出现把物体的运动当作匀速运动(没有注意到物体从静止开始放到传送带上),或把物体的运动始终当作匀加速运动。
2.解析(1)设小球所受风力为F,则F=0.5mg。
当杆水平固定时,小球做匀速运动,则所受摩擦力Ff与风力F等大反向,即
Ff=F。
又因Ff=μFN=μmg,
以上三式联立解得小球与杆间的动摩擦因数μ=0.5。
(2)当杆与水平方向成θ=370角时,小球从静止开始沿杆加速下滑。设下滑距离s所用时间为t,小球受重力mg、风力F、杆的支持力FN’和摩擦力Ff’作用,由牛顿第二定律
点评本题是牛顿运动定律在科学实验中应用的一个实例,求解时先由水平面上小球做匀速运动时的二力平衡求出动摩擦因数,再分析小球在杆与水平面成370角时的受力情况,根据牛顿第二定律列出方程,求得加速度,再由运动学方程求解。这是一道由运动求力,再由力求运动的典型例题。
(四)反思总结,当堂检测
教师组织学生反思总结本节课的主要内容,并进行当堂检测。
设计意图:引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。(课堂实录)
(五)发导学案、布置预习
我们已经学习了牛顿运动定律应用(一),那么在下一节课我们一起来学习牛顿运动定律应用(二)。这节课后大家可以先预习这一部分,重点是掌握解决这类问题的方法。并完成本节的课后练习及课后延伸拓展作业。
设计意图:布置下节课的预习作业,并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
9.板书设计
一、两类问题
已知物体的受力情况求物体的运动情况的问题

已知物体的运动情况求物体的受力情况的问题

二、解题思路:
①确定研究对象;
②分析研究对象的受力情况,必要时画受力示意图;
③分析研究对象的运动情况,必要时画运动过程简图;
④利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度;
⑤利用运动学公式或牛顿第二定律进一步求解要求的物理量。
10.教学反思
牛顿运动定律F=ma,实际上是揭示了力、加速度和质量三个不同物理量之间的关系,要列出牛顿定律的方程,就应将方程两边的物理量具体化,方程左边是物体受到的合力,这个力是谁受的,方程告诉我们是质量m的物体受的力,所以今后的工作是对质量m的物体进行受力分析。首先要确定研究对象;那么,这个合力是由哪些力合成而来的?必须对物体进行受力分析,求合力的方法,可以利用平行四边形定则或正交分解法。方程右边是物体的质量m和加速度a的乘积,要确定物体的加速度,就必须对物体运动状态进行分析,由此可见,解题的方法应从定律本身的表述中去寻找。
在运动学中,我们通常是以初速度的方向为坐标轴的正方向;在解决静力学的问题时,通常使尽量多的力在坐标轴上,在利用牛顿运动定律解决问题时,往往需要利用正交分解法建立坐标系,列出牛顿运动定律方程求解,一般情况坐标轴的正方向与加速度方向一致。

2015高一物理4.6用牛顿运动定律解决问题一学案和课件


物理必修1(人教版)
第六课时用牛顿运动定律解决问题(一)

水平测试
1.质量为1kg的物体,受水平恒力作用,由静止开始在光滑的水平面上做加速运动,它在ts内的位移为xm,则F的大小为()
A.2xt2B.2x2t-1
C.2x2t+1D.2xt-1

解析:由x=12at2得:a=2xt2,对物体由牛顿第二定律得:F=ma=1×2xt2=2xt2,故A正确.
答案:A

2.A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上,若两物体的质量mA>mB,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为()
A.xA=xBB.xA>xB
C.xA<xBD.不能确定

解析:A、B两物体的加速度均为a=μg,又由x=v202a知,初速度相同,两物体滑行距离也相同.
答案:A

3.雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大,如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是()

解析:对雨滴受力分析,由牛顿第二定律得:mg-F阻=ma.雨滴加速下落,速度增大,阻力增大,故加速度减小,在vt图象中其斜率变小,故选项C正确.
答案:C

4.质量为1t的汽车在平直公路上以10m/s的速度匀速行驶.阻力大小不变,从某时刻开始,汽车牵引力减小2000N,那么从该时刻起经过6s,汽车行驶的路程是()
A.50mB.42m
C.25mD.24m

解析:牵引力减2000N后,物体所受合力为2000N,由F=ma,2000=1000a,a=2m/s2,汽车需t=va=102s=5s停下来,故6s内汽车前进的路程x=v22a=1002×2m=25m,C正确.
答案:C

5.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹.在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g取10m/s2,则汽车刹车前的速度为()
A.7m/sB.10m/s
C.14m/sD.20m/s

解析:设汽车刹车后滑动的加速度大小为a,由牛顿第二定律可得μmg=ma,a=μg.
由匀变速直线运动的关系式v20=2ax,可得汽车刹车前的速度为
v0=2ax=2μgx=2×0.7×10×14m/s=14m/s.正确选项为C.
答案:C

6.如图所示,一物体m从某曲面上的Q点自由滑下,通过一粗糙的静止传送带后,落到地面P点.若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来,使传送带也随之运动,再把该物体放在Q点自由下滑,则()
A.它仍落在P点B.它将落在P点左方
C.它将落在P点右方D.无法确定落点

解析:无论传送带动与不动,物体从Q点下落至传送带最左端时,速度相同,且物体在传送带上所受摩擦力均为滑动摩擦力,物体相对传送带向右运动,故所受摩擦力方向向左.又因为物体对传送带的压力和动摩擦因数在两种情况下都相同,摩擦力相同,加速度相同,故两种情况下,物体的运动状态完全相同,运动轨迹也完全相同.A正确.
答案:A

7.行车过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害.人们设计了安全带,假定乘客质量为70kg,汽车车速为90km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为5s.安全带对乘客的作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)()
A.450NB.400N
C.350ND.300N

解析:汽车的速度v0=90km/h=25m/s,设汽车匀减速的加速度大小为a,则a=v0t=5m/s2,对乘客应用牛顿第二定律得:F=ma=70×5N=350N,所以C正确.
答案:C

8.一个物体在水平恒力F的作用下,由静止开始在一个粗糙的水平面上运动,经过时间t速度变为v,如果要使物体的速度变为2v.下列方法正确的是()
A.将水平恒力增加到2F,其他条件不变
B.将物体的质量减小一半,其他条件不变
C.物体的质量不变,水平恒力和作用时间都增加到原来的两倍
D.将时间增加到原来的2倍,其他条件不变

解析:由牛顿第二定律得F-μmg=ma,所以a=Fm-μg,对比A、B、C三项,均不能满足要求,故均错.由v=at得2v=a2t,所以D项正确.
答案:D

9.如图所示为两个等高的光滑斜面AB、AC,将一可视为质点的滑块由静止在A点释放.沿AB斜面运动,运动到B点时所用时间为tB;沿AC斜面运动,运动到C点所用时间为tC,则()
A.tB=tCB.tBtC
C.tBtCD.无法比较

解析:设斜面倾角为θ,对m利用牛顿第二定律解得加速度a=gsinθ,解几何三角形得位移x=hsinθ,
据x=12at2
得t=2xa=2hgsin2θ=1sinθ2hg,显然C对.
答案:C

10.(双选)如图甲所示,在粗糙水平面上,物块A在水平向右的外力F的作用下做直线运动,其速度时间图象如图乙所示,下列判断正确的是()
A.在0~1s内,外力F不断增大
B.在1~3s内,外力F的大小恒定
C.在3~4s内,外力F不断减小
D.在3~4s内,外力F的大小恒定

解析:在vt图象中,0~1s内物块速度均匀增大,物块做匀变速运动,外力F为恒力;1~3s内,物块做匀速运动,外力F的大小恒定,3~4s内,物块做加速度不断增大的减速运动,外力F由大变小.综上所述,只有B、C两项正确.
答案:BC

11.一个氢气球,质量为200kg,系一根绳子使它静止不动,且绳子竖直,如图所示.当割断绳子后,气球以2m/s2的加速度匀加速上升,则割断绳子前绳子的拉力为多大?

解析:
以气球为研究对象,绳断前,气球静止,故所受重力G、空气浮力F1、绳的拉力F2三力平衡:
即G+F2=F1①
绳断后,气球在空气浮力F1和重力G的作用下匀加速上升,由牛顿第二定律得:
F1-G=ma②
已知a=2m/s2
所以F1=G+ma=2400N,
F2=F1-G=400N.
答案:400N

素能提高
12.如图所示,ad、bd、cd是竖直面内3根固定的光滑细杆,每根杆上套着一个小滑环(图中未画出),3个滑环分别从a、b、c处释放(初速度为零),用t1、t2、t3依次表示各滑环达到d点所用的时间,则()
A.t1<t2<t3
B.t1>t2>t3
C.t3>t1>t2
D.t1=t2=t3

解析:小滑环下滑过程中受重力和杆的弹力作用,下滑的加速度可认为是由重力沿斜面方向的分力产生的,设运动轨迹与竖直方向的夹角为θ,由牛顿第二定律知:mgcosθ=ma,①
设圆心为O,半径为R,由几何关系得,滑环由开始运动至d点的位移x=2Rcosθ.②
由运动学公式得x=12at2,③
由①②③联立解得t=2Rg.
即小滑环下滑的时间与细杆的倾斜程度无关,
即t1=t2=t3.

13.跳起摸高是现今学生经常进行的一项活动,某同学身高1.80m,体重65kg,站立举手达到2.2m高,他用力蹬地,经0.4s竖直离地跳起,设他蹬地的力大小恒为1300N,则他跳起后可摸到的高度为多少?(g=10m/s2)

解析:蹬地的0.4s内做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有F-mg=ma,
得a=10m/s2.
离地时的速度:v0=at=4m/s,
离地后做匀减速运动,有mg=ma1,
有v2t-v20=-2a1h1,
解得h1=0.8m.
可摸到的高度h=h1+2.2m=3.0m.
答案:3.0m

14.已知一质量m=1kg的物体在倾角α=37°的斜面上恰能匀速下滑,当对该物体施加一个沿斜面向上的推力F时,物体恰能匀速上滑.(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ是多大?

解析:当物体沿斜面匀速下滑时,对物体进行受力分析如图甲所示,由力的平衡可知:
mgsinα=Ff,
其中Ff=μmgcosα,
解得:μ=0.75.
答案:0.75

(2)求推力F的大小.

解析:当物体沿斜面匀速上滑时,对物体进行受力分析如图乙所示,由力的平衡可知:
mgsinα+μmgcosα=F,
解得F=12N.
答案:12N

为什么滑水运动员站在滑板上不会沉下去呢?

原因就在这块小小的滑板上,你看,滑水运动员在滑水时,总是身体向后倾斜,双脚向前用力蹬滑板,使滑板和水面有一个夹角.当前面的游艇通过牵绳拖着运动员时,运动员就通过滑板对水面施加了一个斜向下的力,而且游艇对运动员的牵引力越大,运动员对水面施加的这个力也越大.因为水不易被压缩,根据牛顿第三定律(作用力与反作用力定律),水面就会通过滑板反过来对运动员产生一个斜向上的反作用力.这个反作用力在竖直方向的分力等于运动员的重力时,运动员就不会下沉.因此,滑水运动员只要依靠技巧,控制好脚下滑板的倾斜角度,就能在水面上快速滑行.