1.动力学方法:利用牛顿运动定律结合运动学规律求解力学问题.
2.能量的观点:利用动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律以及功能关系求解力学问题.
3.应用技巧
涉及动力学方法和能量观点的综合题,应根据题目要求灵活选用公式和规律.
(1)涉及力和运动的瞬时性分析或恒力作用下物体做匀变速直线运动的问题时,可用牛顿运动定律.
(2)涉及多过程、变力作用下的问题,不要求知道过程的细节,用功能关系解题简便.
(3)只涉及动能与势能的相互转化,单个物体或系统机械能守恒问题时,通常选用机械能守恒定律.
(4)涉及多种形式能量转化的问题用能量守恒分析较简便.
例3 我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一.如图3所示,质量m=60 kg(包括雪具在内)的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6 m/s2匀加速滑下,到达助滑道末端B时速度vB=24 m/s,A与B的竖直高度差H=48 m,为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道平滑衔接,其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧.助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5 m,运动员在B、C间运动时阻力做功W=-1 530 J,取g=10 m/s2.
图3
(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力f的大小;
(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大.
答案 (1)144 N (2)12.5 m
解析 (1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速直线运动,设AB的长度为s,则有vB2=2as①
由牛顿第二定律有mg-f=ma②
联立①②式,代入数据解得f=144 N③
(2)设运动员到达C点时的速度为vC,在由B到达C的过程中,由动能定理得
mgh+W=mvC2-mvB2④
设运动员在C点所受的支持力为N,
由牛顿第二定律有N-mg=m⑤