5.牛顿运动定律的应用
1.知道动力学的两类问题:从受力确定运动情况和从运动情况确定受力;理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁。
2.掌握解决动力学问题的基本思路和方法,会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题。
1.从受力确定运动情况
如果已知物体的受力情况,可以由牛顿第二定律求出物体的加速度,再通过运动学的规律确定物体的运动情况。
2.从运动情况确定受力
如果已知物体的运动情况,根据运动学规律求出物体的加速度,结合受力分析,再根据牛顿第二定律求出力。
判一判
(1)若已知物体的受力情况,可以由运动学公式求出加速度。( )
(2)若物体所受合外力恒定,且合外力方向与物体运动方向在同一条直线上,则根据牛顿第二定律求出物体做匀变速直线运动的加速度,再根据运动学公式求速度、位移等物理量。( )
(3)若物体做匀加速直线运动,则可以根据运动学公式求出加速度,进而根据牛顿运动定律求力。( )
(4)若已知物体的运动情况,可以根据牛顿第二定律求出加速度。( )
提示:(1)× (2)√ (3)√ (4)×
想一想
(1)物体的运动方向是否一定与物体所受合力的方向一致?为什么?
提示:不一定。物体的运动情况由物体所受的合力和物体的初始状态共同决定。如物体以某一初速度v0冲上光滑斜面,合力方向沿斜面向下,而物体的运动方向沿斜面向上。所以受力情况决定了加速度,但与速度没有直接关系。
(2)加速度在解决动力学的两类问题中有什么作用?
提示:加速度是联系物体的受力情况和运动情况的桥梁,无论是已知受力情况求解运动情况,还是已知运动情况求解受力情况,都需要根据已知条件确定加速度这个桥梁。所以充分利用已知条件,确定加速度的大小和方向是解决动力学问题的关键。
课堂任务 从受力确定运动情况
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
将质量为m的冰壶沿冰面以速度v0投出,如何求解它能滑行的距离?
活动1:如图所示,以一定速度v0将冰壶沿冰面投出,冰壶滑行时受什么力?
提示:重力、支持力和冰面对它的摩擦力。
活动2:冰壶滑行时速度不断变小,它的加速度如何求解?
提示:根据冰壶的受力情况,求出冰壶所受的合力,再根据牛顿第二定律即可求得冰壶滑行时的加速度。冰壶受到的合力等于摩擦力,F合=f=μmg(μ为冰壶和冰面间的动摩擦因数),接着根据牛顿第二定律,得加速度大小a==μg,方向与运动方向相反。