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文檔簡介
1、6.用牛頓運動定律解決問題(一),如圖所示,運動與力總是息息相關(guān),從物體的受力出發(fā),可以了解物體的運動情況.從運動情況可以分析受力情況.,1.牛頓第二定律確定了 和 的關(guān)系,使我們能夠把物體的運動情況和聯(lián)系起來.2.根據(jù)牛頓定律從物體的受力情況確定情況,在實際中有重要應(yīng)用.指揮宇宙飛船飛行的科學(xué)工作者,根據(jù)飛船的受力情況可以確定飛船在 .,運動,力,受力情況,運動,任意時刻的,位置和速度,3.在實
2、際問題中,常常需要從物體的運動情況來確定.例如,知道了列車的運動情況,根據(jù)牛頓運動定律可以確定.又如,根據(jù)天文觀測知道了月球的運動情況,就可以知道地球?qū)?情況.牛頓當(dāng)初探討了這個問題,并進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律.,未知力,機車對列車的牽引力,月亮的引力,(1)動力學(xué)有兩類問題:一是已知物體的受力情況分析運動情況;二是已知運動情況分析受力情況,程序如下圖所示.,其中,受力分析是基礎(chǔ),牛頓第二定律和運動學(xué)公式是工具,加速度是
3、橋梁.,(1)正確的受力分析對物體進(jìn)行受力分析,是求解力學(xué)問題的關(guān)鍵,也是學(xué)好力學(xué)的基礎(chǔ).(2)受力分析的依據(jù)①力的產(chǎn)生條件是否存在,是受力分析的重要依據(jù)之一.②力的作用效果與物體的運動狀態(tài)之間有相互制約的關(guān)系,結(jié)合物體的運動狀態(tài)分析受力情況是不可忽視的.,③由牛頓第三定律(力的相互性)出發(fā),分析物體的受力情況,可以化難為易.(3)受力分析的基本方法①明確研究對象,即對誰進(jìn)行受力分析.②把要研究的物體從周圍物體中隔離出來.
4、③按順序分析受力情況,畫出力的示意圖,其順序為:重力、彈力、摩擦力、其他力.,(1)首先要對所確定的研究對象作出受力情況、運動情況分析,把題中所給的物理情景弄清楚,然后由牛頓第二定律,通過加速度這個聯(lián)系力和運動的“橋梁”,結(jié)合運動學(xué)公式進(jìn)行求解.這是用牛頓運動定律解題的基本思路和方法.,(2)解題步驟①確定研究對象.②對物體進(jìn)行受力分析并畫出受力圖,對物體進(jìn)行運動狀態(tài)分析.③選擇正方向或建立直角坐標(biāo)系,由牛頓第二定律及運動學(xué)規(guī)律
5、列方程.④計算,求解未知量.,某消防員從一平臺上跳下,下落2m后雙腳觸地,接著他用雙腿彎曲的方式緩沖(如圖所示),使自身重心又下降了0.5m,在著地過程中地面對他雙腿的平均作用力估計為( )A.自身所受重力的2倍B.自身所受重力的5倍C.自身所受重力的8倍D.自身所受重力的10倍答案:B,(1)要注意研究對象的選取,在解決問題時,可以用“隔離法”對某個物體進(jìn)行研究,也可以用“整體法”對系統(tǒng)一起研究.(2)注意“內(nèi)力”與
6、“外力”的區(qū)別,內(nèi)力不會改變物體系的運動狀態(tài).(3)注意物體所受的合外力F與物體運動加速度a的瞬時對應(yīng)關(guān)系.所以我們分析問題時要特別注意物體所受的力在運動過程中是否發(fā)生變化.,(4)注意牛頓第二定律中的加速度a是對慣性參考系的,一般我們以地球作為慣性參考系.(5)注意F合=ma是矢量式,所以在應(yīng)用時,要選擇正方向,一般我們選擇合外力的方向即加速度的方向為正方向.,一位滑雪者如果以v0=20m/s的初速度沿直線沖上一傾角為30
7、6;的山坡,從沖坡開始計時,至3.8s末,雪撬速度變?yōu)榱悖绻┣僚c人的質(zhì)量為m=80kg,求滑雪人受到的阻力是多少.(g取10m/s2),解析:可先分析滑雪人在斜坡上的運動情況.初速度為20m/s,末速度為零,運動時間為3.8s.則根據(jù)勻變速直線運動的公式,可以求得加速度a.再根據(jù)牛頓第二定律,由已知的加速度a,求出物體受到的阻力.如下圖建立坐標(biāo),以v0方向為x軸的正方向,并將重力進(jìn)行分解.,G1=Gsin30°,G2=G
8、cos30°在x方向上,F(xiàn)3為物體受到的阻力大小;在y方向上,因為物體的運動狀態(tài)沒有變化,所以重力的一個分力G2等于斜坡的支持力FN.G2=FN沿x方向可建立方程-F3-G1=ma①,答案:20.8N點評:要明確人的重力的下滑分力與阻力的合力產(chǎn)生了加速度.,列車質(zhì)量為500t,以54km/h的速度行駛,如圖所示,運動阻力為車重的0.05倍,今欲使列車在200m內(nèi)停下來,剎車力應(yīng)多大?,答案:3.125×
9、104N解析:列車的質(zhì)量m=500t=5×105kg初速度v=54km/h=15m/s對列車分析,由牛頓第二定律kmg+F=ma由運動規(guī)律v2=2as代入數(shù)據(jù)可得,為使列車能在200m內(nèi)停下來,剎車力至少為F=3.125×104N.,法國人勞倫特·菲舍爾在澳大利亞伯斯的冒險世界進(jìn)行了超高空特技跳水表演(如圖所示),他從30m高的塔上跳下準(zhǔn)確地落入水池中.已知水對他的阻力(包括浮力)是他的重力的3.
10、5倍,他在空中時空氣對他的阻力是他的重力的0.2倍.為了保證他的安全,水池的深度至少是多少米?(g=10m/s2),答案:9.6m點評:正確地分析物體在不同階段的受力情況是解題的關(guān)鍵.,(哈爾濱師大附中08-09學(xué)年高一上學(xué)期期末)在海濱游樂場有一種滑沙的娛樂活動.如圖所示,人坐在滑板上從斜坡的高處A點由靜止開始下滑,滑到斜坡底部B點后沿水平滑道再滑行一段距離到C點停下來,斜坡滑道與水平滑道間是平滑連接的,滑板與兩滑道間的動摩擦因數(shù)均
11、為μ=0.5,不計空氣阻力,重力加速度g=10m/s2,斜坡傾角θ=37°.(sin37°=0.6,cos37°=0.8),(1)若人和滑塊的總質(zhì)量為m=60kg,求人在斜坡上下滑時的加速度大小.(2)若由于受到場地的限制,A點到C點的水平距離為S=50m,為確保人身安全,假如你是設(shè)計師,你認(rèn)為在設(shè)計斜坡滑道時,對高度h應(yīng)有怎樣的要求?答案:(1)2m/s2(2)斜坡的高度不能超過25m,解析:
12、(1)在斜坡上下滑時,由牛頓第二定律得:mgsinθ-Ff=ma①FN-mgcosθ=0②Ff=μFN③解①②③得:a=gsinθ-μgcosθ=2m/s2,如下圖所示,螺旋管道內(nèi)徑均勻,內(nèi)壁光滑,螺距均為d=0.1m,共5圈,螺旋橫截面的半徑R=0.2m,管道半徑比管道內(nèi)徑大得多,一小球自管道A端從靜止開始下滑,求它到達(dá)管道B端時的速度大小和所用的時間.,解析:中學(xué)生很少出現(xiàn)螺旋線運動的定量計算,學(xué)生會感到無從下手,如果采用整
13、體轉(zhuǎn)化,將螺旋管展開則變成了一傾斜放置的直線管道,小球由螺旋線運動變成了沿一斜面下滑的勻加速直線運動,如圖(2)所示,在小球下滑,點評:通過此題,啟迪學(xué)生的開放性思維.,我國自1970年4月24日成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅1號后,航天技術(shù)取得了飛速發(fā)展,至2008年又成功發(fā)射了第三艘載人飛船“神舟七號”.(1)發(fā)射衛(wèi)星和宇宙飛船的火箭.可用二甲肼(C2H8N2)做燃料,燃燒時跟氧氣反應(yīng)生成二氧化碳、氮氣和水從噴口噴出.火箭飛行是
14、靠向反方向噴出物質(zhì)而獲得加速度的.其動力來自于噴出物質(zhì)的________.,(2)飛船返回地球時,為了保證宇航員的安全.靠近地面時會放出降落傘進(jìn)行減速.(如下圖所示).若返回艙離地面4km時,速度方向豎直向下,大小為200m/s,要使返回艙最安全、最理想著陸,則放出降落傘后返回艙應(yīng)獲得多大的加速度?降落傘產(chǎn)生的阻力應(yīng)為返回艙重力的幾倍?(設(shè)放出降落傘后返回艙做勻減速運動).答案:(1)反作用力(2)5m/s2;1.5倍,解析:(1)
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