牛頓運動定律中的“STS”

趙 敏

牛頓運動定律是力學的基本規律與核心知識。在日常生活生產、科技中有著廣泛地應用,比如對日常生活現象的解釋、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:慣性制導系統已廣泛應用于彈道式導彈工程中,這個系統的重要元件之一是加速度計,加速度計的構造原理的示意圖如圖所示。沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質量為m的滑塊,滑塊兩側分別與勁度系數為A的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定壁相連。滑塊原來靜止,彈簧處于自然長度。滑塊上有指針,可通過標尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統進行制導,設某段時間內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,左側彈簧縮短,右側彈簧伸長,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助下中國籍船員成功擊退海盜。如圖所示的海盜船若質量為2.5×103kg,在海面上從靜止開始啟動,當它速度達到15m/s后,立即關閉發動機,其運動的V-t圖像如圖所示。設運動過程中海盜船所受阻力不變。試結合圖像簡述在0~96秒的時間內海盜船的運動情況,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:解決以“STS”為載體的實際問題,要排除日常生活中的錯誤認識,聯想所學的知識,建立正確的物理模型,應用恰當的規律和科學的方法,由淺入深逐漸深化,提高應用能力。

作者單位:河北省藁城市第九中學