牛顿运动定律的案例分析.ppt

5.4 牛顿运动定律的案例分析,1.通过案例分析掌握已知运动求受力的解题方法。 2.通过案例分析掌握已知受力求运动的解题方法。 3.知道什么是连接体问题，会利用整体隔离法求解连接体问题。,嫦娥系列卫星和神舟系列飞船的成功发射，为我国进行太空探索积累了宝贵的经验，飞船的发射、变轨、返回等操作的精准度达到了国际先进水平。,让我们共同来回顾嫦娥二号发射的精彩瞬间。,卫星发射时在几百秒内就要把卫星的速度增加到几千米每秒，在太空运动时可达7km/s，我们是如何做到精确定位并加以控制的呢？,指挥系统必须借助计算机、传感装置、定位系统等多种仪器设备的辅助才能做到精准定位并加以控制。然而其中的基本原理和地面上的汽车、火车，实验室中的小车、木块是一样，因为它们的运动都遵循牛顿运动定律，让我们共同来探究其中的奥秘吧！,一、牛顿运动定律的应用已知运动求受力的问题,案例1:设“神舟”5号载人飞船火箭组合体的质量为500t，若点火启动后的加速度为8.6m/s2，不计飞船火箭组合运动过程中的质量变化和受到的阻力，求飞船火箭组合体受到的推力。（g取10m/s2）,分析:以“神舟”5号载人飞船火箭组合体作为研究对象。点火启动后，它受到推力F和重力G两个力的作用，由它们的合力产生加速度a。现已知加速度和质量，根据牛顿第二定律即可求得F。,解答：,解题步骤总结：,1.确定研究对象。,2.进行受力分析。,3.根据运动学的知识确定加速度，结合牛顿第二定律求解有关力的问题。,训练1：,一辆质量为1.0103kg的小汽车正以10m/s的速度行驶，现在让它在12.5m的距离内匀减速地停下来，求所需的阻力。,分析：由题意可知研究对象：汽车m=1.0103kg；运动情况：匀减速运动至停止v=0，s=12.5m；初始条件：v0=10m/s，求阻力f 。,案例2：大雪过后某城市的街道出现了严重的堵车情况，有些地方甚至发生了交通事故，调查发现主要是因为大雪覆盖路面后，被车轮挤压部分融化为水，在严寒的天气下，又马上结成了冰。汽车在光滑的冰面上行驶，刹车后难以停下。据测定，汽车橡胶轮胎与普通路面间的动摩擦因数是0.7，与冰面间的动摩擦因数只有0.1。没有安装防抱死(ABS)系统的普通汽车在规定的速度下急刹车后，车轮立即停止转动。在普通的水平路面上滑行14m才能停下，那么汽车以同样速度在结了冰的水平路面上行驶，急刹车后滑行的距离是多少呢？,二、牛顿运动定律的应用已知受力求运动的问题,分析:这是一个已知受力情况求运动距离问题。以汽车为研究对象，汽车制动后沿水平方向滑行，共受到三个力作用：重力，方向竖直向下；支持力，方向竖直向上；摩擦力，方向与车行进的方向相反。汽车在水平方向做匀减速运动，遵循牛顿第二定律，在竖直方向上处于平衡状态。求出加速度，利用题目的已知条件和运动学公式就可以求出滑行距离x的表达式，运用比例法就能求出最终结果。,解答：,由题意可知，两种情况下刹车时只有动摩擦因数不同，所以有,解题步骤总结：,1.确定研究对象。,2.进行受力分析。,3.由牛顿第二定律求出加速度，结合运动学的知识，列方程求解有关运动的其他物理量。,训练2：,一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在水平方向受到5.0N的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0N。 1)求物体在4.0秒末的速度； 2)若在4秒末撤去拉力，求物体滑行时间。,分析：研究对象为物体。已知受力，可得物体所受合外力。根据牛顿第二定律可求出物体的加速度，再依据初始条件和运动学公式就可解出前一段运动的末速度。同理也可解答后一段运动的滑行时间。,三、连接体问题,在实际问题中，常常会碰到几个物体连接在一起在外力作用下运动的情况，求解它们的运动规律及所受外力和物体之间的相互作用力，这类问题称为连接体问题。,处理连接体问题通常用整体法和隔离法。,案例3:两个物体A和B，质量分别为m1、m2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示，对物体A施加水平方向的推力F，则物体A的加速度是多少？物体A对B的作用力是多少？,分析：AB有相同的加速度，可以把它们当成一个整体来求加速度，要求它们之间的作用力，必须得隔离开单独分析A或B的受力才能找到其中的内力，从而列方程求出。,1.求各部分加速度相同的连接体的加速度和合外力时优先用整体法,2.求物体之间的作用力，用隔离法，并且是从要求作用力的那个作用面将物体进行隔离。,训练3：,在探究牛顿第二定律的实验中，可将实验装置简化如下，求小车受到的拉力。并讨论为什么要求桶和砂的质量m远小于车和砝码的质量M。,2.已知运动求力时，先由运动学求出加速度，再用牛顿第二定律求解方程。,1.已知力求运动时，先由牛顿第二定律求出加速度，再用运动学方程求解。,3.处理连接体问题，注意用好整体法和隔离法,用眼看只能看到事物的表象，用心看才能看到事物的本质！,