牛頓定律的應用一學習資料

1、牛頓定律的應用一掌握應用牛頓運動定律解決問題的基本思路和方法知道運動力學的兩類基本問題及其特點能夠運用牛頓定律和運動學公式解決簡單的力學問題 如圖所示，運動與力總是息息相關，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 的關系，使我們能夠把物體的運動情況和聯(lián)系起來 2根據牛頓定律從物體的受力情況確定情況，在實際中有重要應用指揮宇宙飛船飛行的科學工作者，根據飛船的受力情況可以確定飛船在 運動運動力力受力情況受力情況運動運動任意時刻的任意時刻的位置和速度位置和速度 3在實際問題中，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，根據牛頓運動

2、定律可以確定又如，根據天文觀測知道了月球的運動情況，就可以知道地球對 情況牛頓當初探討了這個問題，并進而發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律未知力未知力機車對列車的牽引力機車對列車的牽引力月亮的引力月亮的引力 (1)動力學有兩類問題：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，牛頓第二定律和運動學公式是工具，加速度是橋梁. (1)正確的受力分析 對物體進行受力分析，是求解力學問題的關鍵，也是學好力學的基礎 (2)受力分析的依據 力的產生條件是否存在，是受力分析的重要依據之一 力的作用效果與物體的運動狀態(tài)之間有相互制約的關系，結合物體的運動狀態(tài)分析受力情

3、況是不可忽視的 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 明確研究對象，即對誰進行受力分析 把要研究的物體從周圍物體中隔離出來 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”，結合運動學公式進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 確定研究對象 對物體進行受力分析并畫出受力圖，對物體進行運動狀態(tài)分析 選擇正方向或建立直角坐標系，由牛頓第二定律及運動學規(guī)

4、律列方程 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”對某個物體進行研究，也可以用“整體法”對系統(tǒng)一起研究 (2)注意“內力”與“外力”的區(qū)別，內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的瞬時對應關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)

5、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v020m/s的初速度沿直線沖上一傾角為30的山坡，從沖坡開始計時，至3.8s末，雪撬速度變?yōu)榱闳绻┣僚c人的質量為m80kg，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.則根據勻變速直線運動的公式，可以求得加速度a.再根據牛頓第二定律，由已知的加速度a，求出物體受到的阻力 如下圖建立坐標，以v0方向為x軸的正

6、方向，并將重力進行分解 G1Gsin30，G2Gcos30 在x方向上，F(xiàn)3為物體受到的阻力大?。辉趛方向上，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. G2FN 沿x方向可建立方程F3G1ma 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生了加速度 列車質量為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內停下來，剎車力應多大？ 答案：3.125104N 解析：列車的質量m500t5105kg 初速度v54km/h15m/s 對列車分析，由牛頓第二定律kmgFma 由運動規(guī)律v22as 代入數(shù)據可

7、得，為使列車能在200m內停下來，剎車力至少為F3.125104N. 法國人勞倫特菲舍爾在澳大利亞伯斯的冒險世界進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3.5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？(g10m/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鍵 (哈爾濱師大附中0809學年高一上學期期末)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，

8、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)均為0.5，不計空氣阻力，重力加速度g10m/s2，斜坡傾角37.(sin370.6，cos370.8) (1)若人和滑塊的總質量為m60kg，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S50m，為確保人身安全，假如你是設計師，你認為在設計斜坡滑道時，對高度h應有怎樣的要求？ 答案：(1)2m/s2 (2)斜坡的高度不能超過25m 解析：(1)在斜坡上下滑時，由牛頓第二定律得： mgsinFfma FNmgcos0 FfFN 解得：agsingcos2m/s2 如下圖所示，螺旋管道內徑均勻，內壁

9、光滑，螺距均為d0.1m，共5圈，螺旋橫截面的半徑R0.2m，管道半徑比管道內徑大得多，一小球自管道A端從靜止開始下滑，求它到達管道B端時的速度大小和所用的時間 解析：中學生很少出現(xiàn)螺旋線運動的定量計算，學生會感到無從下手，如果采用整體轉化，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，燃燒時跟氧氣反應生成二氧化碳、氮氣和水從噴口噴出火箭飛行是靠向反方向噴出物質而獲得加速度的其動力來自于噴出物質的_ (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獲得多大的加速度？降落傘產生的阻力應為返回艙重力的幾倍？(設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)火箭飛行時，噴口噴出高溫高速物質是靠火箭箭體對這些物質施給的很大作用力，由牛頓第三定律得，這些物質在受到作用力