1、4.5 牛顿运动定律的应用 课前导入课前导入 一起交通事故一起交通事故 ( (据报载据报载) )利辛世纪大道路段发生了一起交通事故：一辆汽车在公路上利辛世纪大道路段发生了一起交通事故：一辆汽车在公路上 匀速行驶，突然前面有一位老太太横穿马路，司机发现后立刻刹车，但老匀速行驶，突然前面有一位老太太横穿马路，司机发现后立刻刹车，但老 太太还是被撞倒了事故发生后交警测得刹车过程中车轮在路面上擦过的太太还是被撞倒了事故发生后交警测得刹车过程中车轮在路面上擦过的 笔直的痕迹长笔直的痕迹长9 m9 m，从厂家的技术手册中查得该车轮胎和地面间的动摩擦，从厂家的技术手册中查得该车轮胎和地面间的动摩擦 因数是因
2、数是0.8.0.8.据悉，交通部门规定该路段的速度不得超过据悉，交通部门规定该路段的速度不得超过36 km/h.36 km/h. 假如你就是这位交警，请你判断该车是否超速行驶假如你就是这位交警，请你判断该车是否超速行驶( (假定刹车后汽假定刹车后汽 车做匀减速直线运动车做匀减速直线运动) ) 一、一、 从受力确定运动情况从受力确定运动情况 2 0 at 2 1 tvx ax2vv 2 0 2 【例题1】：运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行， 在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则， 投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减 小冰面的
3、动摩擦因数以调节冰壶的运动。 （1）运动员以 3.4 m/s 的速度投掷冰壶，若冰壶和冰面的 动摩擦因数为0.02，冰壶能在冰面上滑行多远？g取10m/s2。 （2）若运动员仍以 3.4 m/s 的速度将冰壶投出，其队友在 冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面，冰壶和冰 面的动摩擦因数变为原来的 90%，冰壶多滑行了多少距离？ （1）选择滑行的冰壶为研究对象。冰壶所受的合力等于滑动摩擦力 Ff 。设冰壶的质量为 m ，以冰壶运动方向为正方向建立一维 坐标系，滑动摩擦力 Ff 的方向与运动方向相反，则 根据牛顿第二定律，冰壶的加速度为 2 f1 11 0.02 10m/s Fmg ag
4、mm 加速度为负值，方向跟 x 轴正方向相反. 22 0 1 1 3.4 m28.9m 22( 0.2) x a v 将 v03.4m/s，v0代入v2 v02 2a1x1， 得冰壶的滑行距离为 冰壶滑行了 28.9 m （2）设冰壶滑行 10 m 后的速度为 v10，则对冰壶的前一段运动有 v102 v02 2a1x10 冰壶后一段运动的加速度为 a2 2 g 0.020.910 m/s2 0.18 m/s2 滑行 10 m 后为匀减速直线运动，由v2v1022a2x2 ，v0，得 第二次比第一次多滑行了 第二次比第一次多滑行2.1 m。 （102128.9m2.1 m m a xav a
5、v x21 2 2 2 2 101 2 0 2 2 10 2 民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞民航客机都有紧急出口，发生意外情况的飞 机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充 气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面气，生成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿斜面 滑行到地面（如图）。若机舱口下沿距地面滑行到地面（如图）。若机舱口下沿距地面3.2 m3.2 m， 气囊所构成的斜面长度为气囊所构成的斜面长度为6.5 m6.5 m，一个质量为，一个质量为60 kg60 kg的的 人沿气囊滑下时所受的阻力是人沿气囊滑下时所受的阻力是240
6、 N240 N，那么，人滑至，那么，人滑至 气囊底端时的速度是多少？气囊底端时的速度是多少？g g取取10m/s10m/s2 2。 二、二、 从从运动情况运动情况确定确定受力受力 2 0 at 2 1 tvx ax2vv 2 0 2 物体受 力情况 例： 如图，一位滑雪者，人与装备的总质量为75kg，以 2m/s 的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为30，在 5s的时间内滑下的路程为60m。求滑雪者对雪面的压力及滑雪 者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力），g 取10 m/s2 2 0 1 2 xtatv 解：分析滑雪人的运动情况： v0= 2m/s ，t=5s，x=60m 22 0 22 2
7、()2(6025) m/s4m/s 5 xt a t v 分析滑雪人的受力情况： Gy=mgcos 300 =636.5N Gx =mgsin 300 =367.5N F合 =Gx-F阻 =ma F阻 =Gx-ma=367.5N-754N=67.5N F阻 方向沿斜面向上 G Gy Gx FN x y F阻 汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数，汽车轮胎与公路路面之间必须要有足够大的动摩擦因数， 才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩才能保证汽车安全行驶。为检测某公路路面与汽车轮胎之间的动摩 擦因数，需要测试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以擦因数，需要测
8、试刹车的车痕。测试汽车在该公路水平直道上以54 54 km/hkm/h的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动，的速度行驶时，突然紧急刹车，车轮被抱死后在路面上滑动， 直至停下来。量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是直至停下来。量得车轮在公路上摩擦的痕迹长度是17.2 m17.2 m，则路面，则路面 和轮胎之间的动摩擦因数是多少？和轮胎之间的动摩擦因数是多少？g g取取10m/s10m/s2 2。 动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题 从受力确定运动情况 从运动情况确定受力 物体运 动情况 运动学 公式 加速度a 牛顿第 二定律 物体受 力情况 物体运 动情况 加速度a 运动学 公 式 牛顿第 二定律 物体受 力情况
