牛頓運動定律中的“STS”

趙 敏

牛頓運動定律是力學(xué)的基本規(guī)律與核心知識。在日常生活生產(chǎn)、科技中有著廣泛地應(yīng)用,比如對日常生活現(xiàn)象的解釋、對航空航天中物體的力和運動的分析、傳送帶傳送貨物等。因此,以“STS”為載體的問題也是命題的熱點,必須予以足夠的重視。

例1:慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計,加速度計的構(gòu)造原理的示意圖如圖所示。沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)為A的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定壁相連?；瑝K原來靜止,彈簧處于自然長度?；瑝K上有指針,可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo),設(shè)某段時間內(nèi)滑塊沿水平方向運動,指針向左偏離點的距離為s,則這段時間內(nèi)滑塊的加速度()

A. 方向向左,大小為ks/m

B.方向向右,大小為ks/m

C.方向向左,大小為2ks/m

D.方向向右,大小為2ks/m

解析:取滑塊為研究對象,水平方向受力情況為:因滑塊左移s,左側(cè)彈簧縮短,右側(cè)彈簧伸長,形變量均為s,兩彈簧彈力大小均為F=ks,合力大小為2ks,向右,由牛頓第二定律可知 ,向右。

例2:在亞丁灣海域遭海盜襲擊的中交集團“振華4號”貨輪,在馬來西亞武裝直升機協(xié)助下中國籍船員成功擊退海盜。如圖所示的海盜船若質(zhì)量為2.5×103kg,在海面上從靜止開始啟動,當(dāng)它速度達到15m/s后,立即關(guān)閉發(fā)動機,其運動的V-t圖像如圖所示。設(shè)運動過程中海盜船所受阻力不變。試結(jié)合圖像簡述在0~96秒的時間內(nèi)海盜船的運動情況,并求出海盜船所受的阻力大小。

解析:海盜船先由靜止開始做加速度逐漸減小的加速運動,達到最大速度后做勻減速運動,直到靜止。

由圖像可先求得海盜船勻減速運動的加速度大小,然后求出海盜船所受阻力。

總結(jié):解決以“STS”為載體的實際問題,要排除日常生活中的錯誤認(rèn)識,聯(lián)想所學(xué)的知識,建立正確的物理模型,應(yīng)用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律和科學(xué)的方法,由淺入深逐漸深化,提高應(yīng)用能力。

作者單位:河北省藁城市第九中學(xué)