高中优秀教材-牛顿运动定律的综合运用问题.doc

牛顿运动定律的综合运用问题一学****目标: 深入理解牛顿运动定律, 并能运用牛顿运动定律解决综合性的实际问题 1. 知道超重和失重现象, 能够运用超重、失重观点分析相关问题。 2. 掌握临界与极值问题及瞬时加速度问题的求解方法。 3. 重点掌握与本部分内容相关的重要的****题类型及解法。二牛顿运动定律得综合运用(一)牛顿运动定律的适用范围及条件 1. 适用范围牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动( 速度远小于光速的运动)。对于高速运动的问题, 需用相对论解决; 对于微观粒子的运动, 需用量子力学解决。 2. 适用条件牛顿运动定律只在惯性参考系中成立, 地面及相对地面做匀速直线运动的参考系均可视为惯性系。(二)两类动力学问题 1. 已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力, 然后应用牛顿第二定律 F=ma 求出物体的加速度,再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况——物体的速度、位移或运动时间。 2. 已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况, 应用运动学公式求出物体的加速度, 然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出某些未知力。求解以上两类动力学问题的思路,可用如下所示的框图来表示: 3. 说明(1 )无论是哪种情况,联系力和运动的“桥梁”是加速度。(2 )物体的运动情况是由所受力及物体运动的初始条件共同决定的。(三)超重与失重 1. 超重与失重的概念(1 )真重:即重力,从力的性质上讲,真重属于万有引力。(2 )视重:悬绳对物体的拉力或支持面对物体的支持力叫做视重。从力的性质上讲,视重属于弹力。(3 )超重:视重大于真重的现象。(4 )失重:视重小于真重的现象。(5 )完全失重:视重等于零的现象。 2. 产生超重和失重的条件:当物体具有竖直向上的加速度时,物体处于超重状态; 当物体具有竖直向下的加速度时, 物体处于失重状态;当物体竖直向下的加速度等于 g 时,物体处于完全失重状态。 3. 理解要点(1 )物体处于超重或失重状态时,其重力(真重)始终存在, 且是恒量, 发生变化的只是悬绳对物体的拉力或物体对支持物的压力(视重)。(2) 物体处于完全失重状态时, 由重力所产生的一切现象消失, 例如浸在水中的物体不受浮力,天平失效等。(3 )发生“超重”或“失重”的现象只决定于物体加速度的方向,与物体速度方向无关,超重和失重现象遵循牛顿第二定律。问题 1: 超重与失重问题的理解问题: 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 ,发射塔高 ,点火后,经 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? ( 2s/m10 g?) 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 , 经历的时间是 , 则根据匀变速直线运动位移公式 2 at2 1s?,得 2222s/m29 .4s/ 2t s2a????(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 F N, 由于宇航员坐在火箭飞