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文檔簡介

2-6

牛頓第二定律的應用現象與思考例題運用牛頓運動定律解題的步驟

現象與思考

運用牛頓運動定律，可以對物體受的力，物體的質量和運動狀態的變化進行許多計算。學習了牛頓運動定律，就要用它來解決實際工作和生活中的問題，例如前面說過的汽車、火車的加速、減速等，在這些過程中，作用在汽車、火車上的各種力是怎樣產生加速度，改變汽車、火車的速度的？

在牛頓運動定律的應用中，加速度是聯系物體受力與運動狀態的紐帶。運用定律解題時，要注意利用加速度的這種作用。本節中，我們將通過對一些例題的分析求解，總結出一般的解題思路。

例題1

一輛質量為4t的汽車從靜止出發在平直公路上行駛(汽車行駛視頻），。已知發動機的牽引力為1600N，汽車運動時所受阻力為

800N。求：(1)汽車開動多長時間達到108km／h的速度(2)在這段時間內汽車走過的路程是多少?

一、例題

2.如圖2.6-1所示，以汽車為研究對象進行受力分析：汽車受重力G、地面的支持力Fn、牽引力F和阻力Ff的作用。G

和Fn是豎直方向的平衡力，即G=Fn。選汽車運動方向為正方向，則汽車所受合力為F-

Ff。

解:1.已知m=4t=4000kg，F=1600N，Ff

=800N，v0=0，vt

=108km／h=30m／s

FfFG

FNv圖2.6-1

汽車受力分析根據牛頓第二定律F–Ff=ma，則

所以，汽車開動150s后速度達到108km／h，行走了2250m路程。

解:以貨物為研究對象進行受力分析：貨物受重力

G，方向豎直向下；受鋼絲繩拉力F，方向向上。題中要求求出貨物對鋼絲繩的拉力F′，由牛頓第三定律可知，貨物對鋼絲繩的拉力F′與鋼絲繩對貨物的拉力F是一對作用力與反作用力。所以，只要求出F的大小，就能知道F′的大小。

例題2

一臺起重機以0.50m／s2

的加速度勻加速吊起一箱貨物，貨物的質量為9.0×102

kg，求貨物對起重機鋼絲繩的拉力。

如圖2.6-2所示，取坐標軸y豎直向上，根據牛頓第二定律：

因此，貨物對鋼絲繩的拉力F′也是9.27x103N

，作用在鋼絲繩上，方向沿繩索向下。

GFy圖2.6-2

貨物受力分析(1)根據題意，選定研究對象，進行受力分析；

(2)建立一個恰當的坐標系，一般選取物體開始運動的方向為坐標軸正方向；

(3)物體受到的所有力沿坐標方向進行分解；

(4)根據牛頓第二定律列出方程，必要時還要列出輔助方程，最后求解方程。二、運用牛頓運動定律解題的步驟

注意：解題前先要統一單位，各物理量都必須使用SI

單位，解題計算中可不帶單位，最終結果的單位應是該物理量的SI單位。

練習

一臺起重機的鋼絲繩可承受1.4×104N

的拉力，用它吊起受重力為1.0×10N

的貨物。若使貨物以1.0m/s2的加速度上升，鋼絲繩是否會斷裂?(g=10N/kg)

4

解:以貨物為研究對象進行受力分析：貨物受重力G，方向豎直向下；受鋼絲繩拉力F，方向向上。

如圖2.6-3所示，取坐標軸y豎直向上，根據牛頓第二定律：

此時鋼絲繩所受的拉力是

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