牛顿运动定律的应用 高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

5.牛顿运动定律的应用第四章运动和力的关系

牛顿运动定律阐明了宏观领域内物体运动的客观法则,它为处理实际力学难题提供了一种关键途径。日常生活中遇到的各类问题,因为具体情境和条件存在差异,解决时必须针对不同情况采取相应对策。不过,在运用牛顿第二定律分析问题时,仍存在某些普遍性。通常步骤包括:明确研究主体,剖析受力情况。接着依据牛顿第二定律,建立起未知量与已知量之间的关联,其中加速度充当了连接力与运动的关键纽带。这类问题主要分为两种类型:一类是从运动状态推算受力情形,另一类是从受力状态推算运动情形。情景引入一、牛顿第二定律1、内容:物体获得的加速度大小与其承受的合力成正比,与其自身质量成反比。

加速度方向跟合力方向相同。2、公式：

力学定律表明力等于质量与加速度的乘积，这包含两个要点，一是作用的同时性，二是力的方向与加速度方向一致，速度的表达式为最终速度等于初始速度加上加速度与时间的积，位移的计算方式是初始速度乘以时间加上加速度与时间平方的乘积的一半开元ky888棋牌官网版，还可以通过速度的平方减去初始速度的平方等于两倍加速度乘以位移来推算，举例说明，有一列总重为六千公斤的列车，在站台静止，发车时刻到来后，列车开始缓缓启动，一分钟二十秒内，速度增至每小时七十二公里，假设列车做的是匀加速直线运动，那么需要多大的合力才能实现这样的加速过程

实际情形中的问题通常较为繁杂,因为牵涉到的方面往往纷繁复杂。以火车为例,除了驱动力之外,它还会受到摩擦力以及气流阻力等要素的影响,同时还要考虑它是否始终处于匀速直线运动状态。处理现实问题时,我们需要先对问题进行简化,从最基础的情形开始分析,然后逐步推进,最终得出解决方案。针对本题,将火车的行为视作匀速直线运动就是一种简化的处理方式。

这个课题考察的是列车,需要计算的物理指标是作用力.只要知道列车的起始速率、终止速率以及提速过程耗费的时间,就能推算出列车的加速度,由于质量是确定的,计算出加速度之后,再依照牛顿的某个原理,就能得到总的力.具体案例分析如下,通过了解物体的运动状态,来判断物体承受的力,解答:列车的运动和受力情况如图所示依据运动学原理:速率等于加速度乘以时间,可以推导出:

加速度为二十五分之二米每平方秒,依据牛顿第二运动定律,火车承受的整体外力等于:整体外力等于质量乘以加速度,即等于一十五万乘以零点零二五牛,整体外力同时要减去重力,即减去一十五万牛

实际情形里,火车必然会遭遇阻力,这就要求明确其他相关因素才能确定特定某个力的数值。倘若火车承受的阻力是车体重量的百分之五,那么火车在此状态下需要多大的驱动力?

解：火车的运动状态和受力情形如图所示依据运动学公式：速度等于加速度乘以时间可得：加速度为0.25米每平方秒依照牛顿第二运动原理可知合外力减去摩擦力等于质量乘以加速度，并且摩擦力等于质量乘以重力加速度的百分之五所以：合外力等于四百五十万牛顿乘以重力加速度基本方法是：首先探究物体的运动情形，通过运动学公式计算加速度，再在考察物体受力状况的基础上，应用牛顿第二运动原理建立方程式求解目标物理量即力物体的运动状态决定了加速度a,加速度a可以通过运动学公式推算出来,运动学公式与物体受力情况相关,牛顿第二定律就是描述受力与加速度关系的,科学家们也是按照这个思路来分析问题的

滑雪者连同装备的总重量是75公斤，起始速度为每秒2米，沿着坡度为30度的山坡做匀加速直线运动，五秒内移动了60米距离，需要计算滑雪者承受的阻力，这个阻力涵盖摩擦力和空气阻力开yun体育app入口登录，重力加速度值取10米每平方秒

考察:不清楚滑动摩擦系数和风力与速率的关联,无法直接计算滑雪者承受的阻碍力。需要借助匀速直线运动的位移与时间关联公式,推算出滑雪者的加速度,进而实施受力剖析。滑雪者沿坡面滑行时,承受地球引力mg、坡面支撑力FN以及阻碍力Ff的共同影响。运用牛顿第二定律,能够推算出滑雪者承受的阻碍力。滑雪者的初始速度为每秒两米，经过五秒钟的移动，位移达到了六十米，沿x轴方向，y轴方向受重力作用，其分量等于质量乘以九点八乘以余弦三十度，计算结果为六百三十六点五牛顿，沿x轴方向的重力分量等于质量乘以九点八乘以正弦三十度，计算结果为三百七十五牛顿，y轴方向和x轴方向的重力分量均存在，支持力与重力在y轴方向上的分量相平衡，摩擦力与重力在x轴方向上的分量相互作用

GxyF合

=Gx-F阻

=maF阻

电阻方向朝斜坡上方，数值等于Gx-ma减去三百七十五，再减去三百，最后减去三百，结果为七十五。

该市交通管理部门设定市区部分道路的最高车速为30千米每小时。一辆汽车在水平路段突然制动，车轮锁死，沿直线滑动一段距离直至静止。交警测量到车轮在地面的滑动痕迹为10米，从技术手册中得知该车轮与地面间的摩擦系数为0.72。需要通过计算来判定这辆汽车是否超速行驶。（取重力加速度为10米每平方秒）研究思路：这是一个与日常交通相关的问题，通过分析汽车受力状态和部分运动数据，可以推算出未知的运动参数，汽车刹车过程通常近似为匀减速直线运动，依据汽车所受的滑动摩擦力，运用牛顿第二定律能够求得匀减速滑行的减速度，再借助运动学公式，即可推算出刹车时的初始速度。

解：假定车辆前进路线为正向，停止引擎后，汽车在水平方向承受的力如图所示，结合先前公式开元ky888棋牌官方版，代入数值能够得出：v0等于12米每秒，换算成公里每小时为43.2，mg等于FN加上f，由此可知车辆已超速通常方法是：先研究物体受力情形得出合外力，依照牛顿第二定律计算加速度，最终通过运动学公式求解所需值（属于运动学范畴）。物体的运动状态可以通过运动学公式来描述,其中加速度a是关键参数,而牛顿第二定律则揭示了物体受力情况与运动状态之间的关系,即从受力情况可以推知物体的运动状态。分析这一过程通常遵循以下步骤:首先明确研究对象,其次判断其受到的力有哪些,最后确定合力方向及大小。具体分析时,需要分别考虑水平方向和竖直方向上的受力情况。在水平方向上,合力等于拉力减去摩擦力,计算结果为2.2牛。在竖直方向上,支持力与重力相等,二者相互平衡。

一个质量为2千克的物体静止在地面，受到6.4牛顿的水平力推着向右移动，地面和物体间的摩擦力是4.2牛顿，计算4秒后的速度和4秒间的移动距离，合力等于拉力减去摩擦力，即6.4减4.2等于2.2牛顿，根据牛顿第二运动定律，力等于质量乘以加速度

得：解：由物体受力分析得：

依据运动学原理可知：动力学包含两种核心议题，一是探究物体如何移动，二是分析物体受力状况；通过运动学原理，能够掌握物体运动状态，其表现为加速度a；而牛顿第二定律则阐述了物体受力情形；若要从受力角度推算出物体运动状态，或从运动状态推断出物体受力情况，都必须借助运动学原理和加速度a；加速度a作为关键参数，是连接力与运动现象的重要纽带。

牛顿第二定律公式与运动学公式，都包含一个物理量，即加速度a。根据物体的受力状况，运用牛顿第二定律可以计算出加速度，随后借助运动学公式便能明确物体的运动状态；反之，依据物体的运动状态，通过运动学公式可以求得加速度，再借助牛顿第二定律便能弄清物体的受力状况。显然，无论哪种情形，加速度始终是沟通力与运动的纽带。求解加速度是处理涉及力和运动各类情形的必要起点，而精确剖析受力状况和运动演变环节，方为攻克难题的核心所在。

解题步骤：

选定考察目标，考察其受力状况和运动状态，并绘制示意图，标明受力过程和运动过程，依据牛顿第二定律或运动学公式计算加速度，再利用运动学公式或牛顿第二定律计算目标值。研究对象了解物体运动状态v等于v0加上at, x等于v0乘以t加上一半乘以a乘以t平方求合力F合等于质量乘以加速度a,输出力是否知晓物体受力情况,若知晓则a等于合力F合除以质量,若未知则v等于v0加上at, x等于v0乘以t加上一半乘以a乘以t平方,输出速度v和位移x,流程结束