牛顿运动定律的案例分析.pptx

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。第1页/共24页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！第2页/共24页一、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。第3页/共24页解答：第4页/共24页解题步骤总结：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。第5页/共24页训练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。第6页/共24页解答:受力分析如图所示由牛顿第二定律知负值表示力的方向跟速度方向相反 第7页/共24页案例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第8页/共24页分析: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。第9页/共24页解答：第10页/共24页由题意可知，两种情况下刹车时只有动摩擦因数不同，所以有第11页/共24页解题步骤总结：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。第12页/共24页训练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。第13页/共24页解答：以物体为研究对象，做出运动过程图并分析各个阶段受力如图所示。前4秒 竖直方向 N-G=0 水平方向F-f=ma第14页/共24页4秒后 竖直方向N-G=0 水平方向-f=ma第15页/共24页三、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。第16页/共24页案例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。第17页/共24页解：把A、B看成一个整体，受力分析，由牛顿第二定律知隔离B进行受力分析如图，则由牛顿第二定律得GNFA第18页/共24页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。方法总结第19页/共24页训练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。第20页/共24页解析：桶和小车通过一根绳连接，可认为二者加速度相同，设加速度为a，则有单独考虑车的运动可知绳的拉力就是合外力可见，只有M远大于m时，拉力才近似等于mg。第21页/共24页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第22页/共24页用眼看只能看到事物的表象，用心看才能看到事物的本质！第23页/共24页感谢您的观看！第24页/共24页