3、牛顿运动定律的案例分 (2).ppt

第二节牛顿运动定律的应用,牛顿运动定律的应用很广泛,牛顿定律在天体运动的研究、车辆的设计等许多基础科学和工程技术中都有广泛就用。比如我国科技工作者能准确地预测火箭的变轨，卫星的着落点，他们靠的是什么？就是以牛顿运动定律为理论基础。当然，由于我们目前知识的局限，我们可以进行一些简单的问题处理。,考点1,考点2,考点3,考点1,考点2,考点3,考点1,考点2,考点3,一、应用牛顿运动定律解题的两种基本题型,（一）已知物体受力情况求物体的运动情况,例1：一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，地面与水平地面的滑动摩擦力是4.2N，求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。,思考：求速度，位移,物体做何种运动？,是不是我们熟悉的某种运动呢？,一、确定研究对象;,二、受几个力的作用？,三、合力沿什么方向？大小是多少？,受力分析,水平方向：F=F拉f=2.2N竖直方向：FNG=0,解：物体为研究对象，受力分析如图所示，取水平向右方向为正方向F=6.4N,f=4.2N,所以F合=F-f=2.2N根据牛顿第二定律：F合=ma，得a=F/m=2.22m/s2=1.1m/s2所以物体在4s末的速度为4.4m/s，4s内发生的位移为8.8m,V,正,a,vat1.14m/s4.4m/s,根据运动学公式得：,已知物体的受力情况，求物体运动情况的一般思路可以表述为：,研究对象,受力分析,合力F合,a,运动情况,（二）已知物体运动情况求物体的受力情况,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滑下，山坡倾角=300，在t=5s的时间内滑下的路程x=60m，求滑雪人受到的阻力（包括滑动摩擦力和空气阻力）。,思考：如何求阻力，受哪些力？,受力分析,合力沿什么方向？,合力沿斜面向下,受力方向复杂，如何求合力?,建立如图所示的直角坐标系正交分解,Y,X,X：Gxf=maY：FNGY=0,解：以人为研究对象，受力分析，建立如图坐标系，,FGxfma,由运动学公式xv0tat2得,(f方向沿斜面向上),1,2,Y,X,根据牛顿第二定律Fma得：,滑雪人受到的阻力f75N,以加速度方向为正方向,v,a,正,已知物体的运动情况求物体的受力情况这一类问题的一般思路可表示为：,a,F合,受力分析,所求力,扩展问题1：如果忽略空气阻力作用，求滑雪板与雪面间动摩擦因数多大?扩展问题2：如果坡长只有60m，下端是水平雪面，滑雪者在水平面上还能滑多远？扩展问题3：如果下坡后立即滑上一个30的斜坡。请问滑雪者最高能上升多高？,【牢记】：当三个力或三个力以上时优先考虑正交分解法，且优先考虑沿运动方向和垂直于运动方向分解。（大多数情况下先分了再合，磨刀不误砍柴功）,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可简单表示为：,二、超重与失重,问题1：超重与失重问题的理解问题：例3.长征二号F型火箭托着载有三名宇航员的“神舟七号”飞船飞向太空。已知火箭总长58.3m，发射塔高105.0m，点火后，经7.0s火箭离开发射塔。设火箭的运动为匀加速运动，则在火箭离开发射塔的过程中。（结果保留三位有效数字）（1）火箭的加速度多大？（2）质量为60kg的宇航员受到飞船对他的作用力为多大？（g=10m/s2),解析：（1）由于火箭的运动为匀加速运动，火箭由静止发射，飞离发射塔时发生的位移为发射塔的高度105.0m，经历的时间是7.0s,则根据匀变速直线运动位移公式,，得,（2）对宇航员受力分析如图，宇航员受重力mg,飞船对宇航员的支持力FN，由于宇航员坐在火箭飞船中，则他的加速度和火箭的加速度相同，由牛顿第二定律得：,变式训练1：一位同学的家在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如下表所示。但由于03.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来。假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，重力加速度g=10m/s2,（1）电梯在03.0s时间段内台秤的示数应该是多少？（2）根据测量的数据，计算该座楼房每一层的平均高度。,解析：（1）由图象知，电梯先匀加速运动，再匀速运动，最后匀减速运动到停止，由表中数据可知，物体的质量为5.0kg，电梯匀加速运动的时间为3.0s，匀速运动的时间为10.0s，匀减速运动的时间为6.0s，此时台秤对物体的支持力为46N，由牛顿第二定律可求得电梯匀减速运动的加速度为,由于电梯匀加速运动的时间是它匀减速运动时间的一半，而速度变化量相同，故电梯匀加速运动的加速度是它匀减速运动加速度的2倍，即,由牛顿第二定律得,即电梯在03.0s时间段内台秤的示数为5.8kg。,（2）电梯匀速运动的速度为：,则电梯上升的总位移为,则每层楼高为,变式训练2：某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电,梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）,答案：AD,由图可知，t0至t1时间段弹簧秤的示数小于