4.6 用牛顿定律解决问题1
教学目标
1、熟练掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式，明确运用牛顿第二定律分析解决问题的思路。
2、熟练应用定律解决两类问题(已知受力求运动和已知运动求受力)。
教学重、难点：
应用牛顿第二定律解决两类问题(已知受力求运动和已知运动求受力)。
教学过程[高考资源网]
牛顿第二定律揭示了运动和力的关系，结合运动学公式，我们可以从物体的受力情况确定物体的运动情况，也可以从物体的运动情况确定物体的受力情况。本课便涉及这两类应用牛顿运动定律解决的一般问题。
力和运动关系的两类基本问题
关于运动和力的关系，有两类基本问题，那就是：
①?已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；
②?已知物体的运动情况，确定物体的受力情况。
从受力确定运动情况[高考资源网KS5U.COM]
已知物体受力情况确定运动情况，指的是在受力情况已知的条件下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的速度和位移。处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况求出合力，根据牛顿第二定律求出加速度，再利用运动学的有关公式求出要求的速度和位移。
从运动情况确定受力
已知物体运动情况确定受力情况，指的是在运动情况（如物体的运动性质、速度、加速度或位移）已知的条件下，要求得出物体所受的力。处理这类问题的基本思路是：首先分析清楚物体的受力情况，根据运动学公式求出物体的加速度，然后在分析物体受力情况的基础上，利用牛顿第二定律列方程求力。
加速度a是联系运动和力的纽带
在牛顿第二定律公式（F=ma）和运动学公式（匀变速直线运动公式v=v0+at, x=v0t+at2, v2－v02=2ax等）中，均包含有一个共同的物理量——加速度a。
由物体的受力情况，利用牛顿第二定律可以求出加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，利用运动学公式可以求出加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。
可见，无论是哪种情况，加速度始终是联系运动和力的桥梁。求加速度是解决有关运动和力问题的基本思路，正确的受力分析和运动过程分析则是解决问题的关键。
解决力和运动关系问题的一般步骤
牛顿第二定律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。方程左边是物体受到的合力，首先要确定研究对象，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。方程的右边是物体的质量与加速度的乘积，要确定物体的加速度就必须对物体的运动状态进行分析。
由此可见，应用牛顿第二定律结合运动学公式解决力和运动关系的一般步骤是：
确定研究对象；
分析研究对象的受力情况，必要时画受力示意图；
分析研究对象的运动情况，必要时画运动过程简图；
利用牛顿第二定律或运动学公式求加速度；
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。
6.应用：
知识点一 已知受力情况确定运动情况
1.
图1
一物体放在光滑水平面上，若物体仅受到沿水平方向的两个力F1和F2的作用．在两个力开始作用的第1 s内物体保持静止状态，已知这两个力随时间的变化情况如图1所示，则( )
A．在第2 s内，物体做加速运动，加速度减小，速度增大
B．在第3 s内，物体做加速运动，加速度增大，速度减小
C．在第4 s内，物体做加速运动，加速度减小，速度增大[高考资源网]
D．在第6 s内，物体处于静止状态
2．一个滑雪者从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角θ＝30°，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04(g取10 m/s2)
求：(1)滑雪者加速度的大小；
(2)滑雪者5 s内滑下的路程；
(3)滑雪者5 s末速度的大小．
知识点二 已知运动情况确定受力情况
3．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所引起的伤害，人们设计了安全带．假定乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车闸到车完全停止需要的时间为5 s，安全带对乘客的平均作用力大小约为(不计人与座椅间的摩擦)( )
A．450 N B．400 N C．350 N D．300 N
4.建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料．质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)( )
A．510 N B．490 N
C．890 N D．910 N
5．列车在机车的牵引下沿平直铁轨匀加速行驶，在100 s内速度由5.0 m/s增加到15.0 m/s.
(1)求列车的加速度大小；
(2)若列车的质量是1.0×106 kg，机车对列车的牵引力是1.5×105 N，求列车在运动中所受的阻力大小．
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