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4 6用牛顿运动定律解决问题 一 力和运动关系的两类基本问题 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 一 从受力确定运动情况 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 例1 一辆载货的汽车 总质量为4 0 103kg 运动中所受阻力恒为1 6 103n 在不变的牵引力作用下由静止启动 若牵引力为 8 103n 问 启动10s后汽车的速度达到多少 启动10s内汽车的位移是多少 二 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 例2 一个滑雪的人 质量m 75kg 以v0 2m s的初速度沿山坡匀加速地滑下 山坡的倾角 30o 在t 5s的时间内滑下的路程s 60m 求滑雪人受到的阻力 包括滑动摩擦和空气阻力 加速度a是联系运动和力的桥梁 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 运用牛顿运动定律解题的一般步骤 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 课堂练习 1 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并做各种空中动作的运动项目 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2 高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5 0 高处 已知运动员与网接触的时间为1 2 若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理 求此力的大小 g取10m s2 f 1 5 103n 课堂练习 2 质量为20kg的物体若用20n的水平力牵引它 刚好能在水平面上匀速前进 求 1 若改用50n拉力沿与水平方向成37 的夹角向斜上方拉它 使物体由静止出发在水平面上前进2 3m时 它的速度多大 2 在前进2 3m时
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