1、5.牛顿运动定律的应用 从受力确定运动状态 1.应用技巧和解题方法 2.根据受力情况和加速度的方向建立直角坐标系,将所有的矢量进行正交分解,在两个方向上独立进行牛顿第二定律计算和分析。3.在连续过程的衔接点,加速度可以发生突变,速度不能发生突变。4.阅读题目,处理条件,解析模型,套用公式。牛顿定律给出了固有的思维模式,就是从力的角度分析运动情况,那么通过阅读题目,先初步构建基本的模型,画出运动过程示意图,分析每一个过程中物体的受力情况。要注意题目中的条件,有些条件是描述性的,但有些条件是解题的突破点或者透漏出命题人的意图所在,在此基础之上,进行逻辑推理,就可以把握整个运动过程了。“嫦娥五号”探
2、测器开启了我国首次地外天体采样返回之旅。当着陆器与上升器到达月球表面采样后,轨道器和返回器将会继续留在预定轨道,以节省回程所需的燃料。当着陆器完成月球表面采集任务后,就可以顺利将封装样品带回地球。但想要顺利完成任务,还需要突破许多技术上的难点,比如对月球表面的取样,完成之后,探测器的上升与返回器的对接以及高速载入返回等等,其中对接和返回是难度最大的,其他国家的探测器都是从月球直接返回地球的,而“嫦娥五号”将采用 跳跃式的返回,难度系数非常大,因为无法利用卫星进行导航,所以只能靠探测器自身与返回器对接,这需要非常精准才可以。而探测器在返回时会产生很大的速度,载入时将达到每小时4万公里左右,如果无
3、法减速就很有可能被弹出大气层。从受力情况确定运动情况应注意的三个方面:(1)方程的形式:牛顿第二定律 F=ma,体现了力是产生加速度的原因,应用时方程式的等号左右应该体现出前因后果的形式,切记不要写成 F-ma=0 的形式,这样形式的方程失去了物理意义。(2)正方向的选取,通常选取加速度方向为正方向,与正方向同向的力取正值,与正方向反向的力取负值。(3)求解:F、m、a 采用国际单位制单位,解题时写出方程式和相应的文字说明,必要时对结果进行讨论。如何用牛顿定律来解释探测器着陆和返回时的运动状态?提示:对于火箭来说,火箭喷出的物质产生的反作用力作用于火箭,使得火箭可以加速升空,当嫦娥五号返回地球
4、时,在月球表面起飞与从地球表面起飞的原理一样,只是难度极大,由于月球的引力比地球的引力小,因此同等质量的火箭到达一定的速度所需要的动力也比地面要小。减速返回地面时,需要反向喷出高温高速气体获得反向作用力来达到减速的目的。从运动情况确定受力 1.分析由运动情况确定受力问题的思维程序:2加速度a是联系力和运动的桥梁：牛顿第二定律公式(Fma)和运动学公式(匀变速直线运动公式vv0at，xv0t12 at2，v2v20 2ax等)中，均有一个共同的物理量加速度a。3.解决由运动情况确定受力问题时应注意的关键点:(1)已知运动求受力,关键仍然是对研究对象进行正确的受力分析,只不过是先根据运动学公式求出
5、加速度,再根据牛顿第二定律求力罢了。(2)由运动学公式求加速度,要特别注意加速度的方向,因为要根据加速度的方向确定合外力的方向,求解时不能将速度方向和加速度方向弄混淆。(3)题目中所求的力可能是合力,也可能是某一特定的力,均要先求出合力的大小、方向,再根据力的合成与分解求未知力。【典例】一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部,另一端和质量为m的小物块a相连,如图所示。质量为35 m的小物块b紧靠a静止在斜面上,此时弹簧的压缩量为x0,从t=0时开始,对b施加沿斜面向上的外力,使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后,物块a、b分离;再经过同样长的时间,b距其出发点的距离恰好也为x0、弹
6、簧的形变始终在弹性限度内,重力加速度大小为g。求:(1)弹簧的劲度系数;(2)物块b加速度的大小。多过程问题的分析方法(1)分析每个过程的受力情况和运动情况,根据每个过程的受力特点和运动特点确定解题方法(正交分解法或合成法)及选取合适的运动学公式。(2)注意前后过程物理量之间的关系:时间关系、位移关系及速度关系。答案：(1)8mg sin 5x0 (2)g sin 5 (1)对整体分析，有：kx0(m35 m)g sin 解得：k8mg sin 5x0 (2)由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知：x1x0 14；说明当形变量为x1x0 x04 3x04时二者分离；对a分析，则根据牛顿第二定律可知：kx1mg sin ma联立解得：a15 g sin