第5節(jié)牛頓運動定律的應用1從受力確定運動情況如果已知物體的受力情況，可以由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運動學的規(guī)律確定物體的運動情況。2從運動情況確定受力如果已知物體的運動情況，根據(jù)運動學規(guī)律求出物體的加速度，結(jié)合受力分析，再根據(jù)牛頓第二定律求出力。 典型考點一從受力確定運動情況1.如圖所示，AD、BD、CD是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細桿，每根桿上套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出)，三個滑環(huán)分別從A、B、C處釋放(初速度為0)，用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達D點所用的時間，則()At1<t2<t3Bt1>t2>t3Ct3>t1>t2 Dt1t2t3答案D解析小滑環(huán)下滑過程中受重力和桿的彈力作用，下滑的加速度可認為是由重力沿桿方向的分力產(chǎn)生的，設(shè)桿與豎直方向的夾角為，由牛頓第二定律得mgcosma，則agcos設(shè)圓心為O，半徑為R，由幾何關(guān)系得，滑環(huán)由開始運動至到達D點的位移x2Rcos由運動學公式得xat2由聯(lián)立解得t2。即小滑環(huán)下滑的時間與細桿的傾斜程度無關(guān)，故t1t2t3，D正確。2.如圖所示為一架四旋翼無人機，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前得到越來越廣泛的應用。若一架質(zhì)量m2 kg的無人機，其動力系統(tǒng)所能提供的最大升力為F36 N，運動過程中所受空氣阻力大小恒為f4 N，g取10 m/s2。(1)無人機在地面上從靜止開始，以最大升力豎直向上起飛，求在t5 s時離地面的高度h；(2)當無人機懸停在距離地面高度H100 m處，由于動力設(shè)備故障，無人機突然失去升力而墜落。求無人機墜落到地面時的速度大小v；(3)在第(2)問條件下，若無人機墜落過程中，由于遙控設(shè)備的干預，動力設(shè)備重新啟動提供向上最大升力。為保證安全著地，求飛行器從開始下落到恢復升力的最長時間t1。答案(1)75 m(2)40 m/s(3) s解析(1)設(shè)無人機上升時加速度為a，由牛頓第二定律，有Fmgfma，解得a6 m/s2，由hat2，解得h75 m。(2)設(shè)無人機墜落過程中加速度為a1，由牛頓第二定律，有mgfma1，解得a18 m/s2，由v22a1H，解得v40 m/s。(3)設(shè)飛行器恢復升力后向下減速時加速度為a2，由牛頓第二定律，有Fmgfma2，解得a210 m/s2設(shè)飛行器恢復升力時速度大小為vm，則有H，又由vma1t1，解得t1 s。典型考點二從運動情況確定受力3.某物體做直線運動的v­t圖像如圖所示，據(jù)此判斷下列四個選項中圖像(F表示物體所受合力，t表示物體運動的時間)正確的是()答案B解析根據(jù)速度時間圖像可以知道，物體02 s做勻加速直線運動，24 s做勻減速直線運動，46 s做反向勻加速直線運動，68 s做反向勻減速直線運動。速度時間圖像的斜率表示加速度，設(shè)最大速度為v，則02 s物體的加速度為，24 s物體的加速度為，46 s物體的加速度為，68 s物體的加速度為。根據(jù)牛頓第二定律，物體受到的合力與加速度成正比，故B正確。4民用航空客機的機艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機艙中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上來。若某型號的客機緊急出口離地面高度為4.0 m，構(gòu)成斜面的氣囊長度為5.0 m。要求緊急疏散時，乘客從氣囊上由靜止下滑到達地面的時間不超過2.0 s(g取10 m/s2)，則：(1)乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大？(2)氣囊和下滑乘客間的動摩擦因數(shù)不得超過多少？答案(1)2.5 m/s2(2)0.92解析(1)由題意可知，h4.0 m，L5.0 m，t2.0 s。設(shè)斜面傾角為，則sin。乘客沿氣囊下滑過程中，由Lat2得a，代入數(shù)據(jù)得a2.5 m/s2。(2)在乘客下滑過程中，對乘客受力分析如圖所示，沿x軸方向有mgsinFfma，沿y軸方向有FNmgcos0，又FfFN，聯(lián)立方程解得0.92，故氣囊與下滑乘客間的動摩擦因數(shù)不得超過0.92。- 4 -