葛璇

物理學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛，本文通過列舉社會(huì)、生活、科技等領(lǐng)域的一些應(yīng)用，以幫助學(xué)生更好的理解力學(xué)的內(nèi)容，并能夠靈活地處理實(shí)際問題.

生活實(shí)例1 為了安全，在公路上行駛的汽車之間應(yīng)保持必要的距離，已知某高速公路的最高限速v= 40 m/s.假設(shè)前方車輛因故障突然停止，后車司機(jī)從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時(shí)間（即反應(yīng)時(shí)間）t0=0.5 s.剎車時(shí)汽車的加速度大小為4m/s².高速公路上汽車間的距離s至少應(yīng)為多少？（取重力加速度g =10 m/s²）

知識點(diǎn)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、運(yùn)動(dòng)過程的分析

解析 在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)過來后，汽車做勻減速運(yùn)動(dòng)

高速公路上行駛的汽車的距離至少應(yīng)為220 m.

【名師點(diǎn)睛】正確的理解題意是解決問題的關(guān)鍵.分析運(yùn)動(dòng)過程，知道安全距離的計(jì)算方法，然后利用相應(yīng)規(guī)律才能正確求解.

生活實(shí)例2 自卸式貨車可以提高工作效率.如圖1所示，在車廂由水平位置逐漸抬起到一定高度且貨物還未滑離車廂的過程中，貨物所受車廂的支持力F_N和摩擦力F_f都在變化.下列說法中正確的是（ ? ?）

A.F_N逐漸減小

B.F_N先減小后不變

C.F_f逐漸增大

D.F_f先增大后不變

知識點(diǎn)：力的平衡，受力分析，力的動(dòng)態(tài)平衡

解析 貨物的受力如圖2所示，根據(jù)共點(diǎn)力平衡得：

F_N=mgcos θ

F_f= mgsinθ

θ增大，則F_N減小，F(xiàn)_f增大.故A、C正確，B、D錯(cuò)誤.

故選：AC.

【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵是能夠正確地分析受力，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡求解支持力和摩擦力，再根據(jù)實(shí)際情況判斷斜面傾角的變化，從而判斷支持力和摩擦力的變化.

生活實(shí)例3 避險(xiǎn)車道是避免惡性交通事故的重要設(shè)施，由制動(dòng)坡床和防撞設(shè)施等組成，如圖3豎直平面內(nèi)，制動(dòng)坡床視為與水平面夾角為θ的斜面.一輛長12 m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿?dòng)坡床，當(dāng)車速為23 m/s時(shí)，車尾位于制動(dòng)坡床的底端，貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動(dòng)，當(dāng)貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)了4m時(shí)，車頭距制動(dòng)坡床頂端38 m，再過一段時(shí)間，貨車停止.已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍.貨物與車廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，貨車在制動(dòng)坡床上運(yùn)動(dòng)受到的坡床阻力大小為貨車和貨物總重的0.44倍.貨物與貨車分別視為小滑塊和平板，取cos θ=l，sin θ=O.l，g =10m/s².求：

（1）貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向：

（2）制動(dòng)坡床的長度.

知識點(diǎn)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用、牛頓第二定律、木板滑塊模型

解析 （1）設(shè)貨物質(zhì)量為m，受到貨車支持力大小為N1，車對貨物摩擦力大小為f1，以貨物為研究對象，受力分析如圖4.

【名師點(diǎn)睛】此題涉及兩個(gè)研究對象，需要選擇合適的物理過程進(jìn)行研究解答.解題的關(guān)鍵是將實(shí)際問題模型化.本題模型是斜面上的小滑塊和平板.易錯(cuò)點(diǎn)是求貨車的加速度時(shí)容易漏掉貨物對貨車向前的摩擦力，求坡的長度時(shí)容易忽略貨車的長度，

生活實(shí)例4 某電視臺“快樂向前沖”節(jié)目中的場地設(shè)施如圖6所示，AB為水平直軌道，上面安裝有電動(dòng)懸掛器，可以載人運(yùn)動(dòng)，水面上漂浮著一個(gè)半徑為R，角速度為ω，鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的軸心離平臺的水平距離為L，平臺邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器，可以在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，從4點(diǎn)下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零.加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng).選手必須作好判斷，在合適的位置釋放，才能順利落在轉(zhuǎn)盤上.設(shè)人的質(zhì)量為m（不計(jì)身高大?。伺c轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為μmg，重力加速度為g.

（1）若已知日=5 m，/=8 m，a=2 m/s²，g= 10m/s²，且選手從某處C點(diǎn)釋放能恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上，則他是從平臺出發(fā)后經(jīng)過多長時(shí)間釋放懸掛器的？

（2）假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱悖瑸楸ＷC他落在距圓心R/2以內(nèi)不會(huì)被甩出轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍？

知識點(diǎn)：牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)規(guī)律

解析 （1）沿水平加速段位移為x1，時(shí)間為t1;平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移為x2，時(shí)間為t2.則加速時(shí)有

【名師點(diǎn)睛】把復(fù)雜的生活實(shí)際情況模型化是解決問題的有效方法.參賽選手在闖關(guān)過程中分別經(jīng)歷了勻加速運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)大家都是熟知的，運(yùn)用相應(yīng)規(guī)律去計(jì)算就相對簡單了.

生活實(shí)例5 2008年9月25日21時(shí)10分04秒，“神舟”七號從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空.“神舟”七號飛船已經(jīng)進(jìn)入遠(yuǎn)地點(diǎn)347公里、近地點(diǎn)200公里的預(yù)定橢圓軌道，9月26日凌晨4點(diǎn)，飛船在成功變軌之后，進(jìn)入343公里的近圓軌道，“神舟”七號的發(fā)射由國家衛(wèi)星氣象中心負(fù)責(zé)提供空間天氣保障，國家氣象中心利用了風(fēng)云四號同步衛(wèi)星進(jìn)行氣象測控.已知風(fēng)云四號同步衛(wèi)星離地的高度為3.6×l0⁴ km（地球的半徑為6.4×l0³ km，地球表面的重力加速度g=10m/s³）請根據(jù)以上材料回答下列問題：

1.“神舟”七號飛船在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，質(zhì)量為120 kg的艙外航天服所受重力的大??？

2.“神舟”七號飛船在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)的周期多大？（保留兩位有效數(shù)字）

知識點(diǎn)：開普勒定律、萬有引力定律

解析 （1）在地球表面的重力加速度為g，則有

【名師點(diǎn)睛】本題考察萬有引力定律的應(yīng)用，但注意，涉及橢圓運(yùn)動(dòng)的問題，萬有引力提供向心力的表達(dá)式在運(yùn)行的過程中不再適用，需要應(yīng)用普勒定律進(jìn)行思考計(jì)算.

生活實(shí)例6節(jié)能混合動(dòng)力車是一種可以利用汽油及所儲存電能作為動(dòng)力來源的汽車.有一質(zhì)量m =1 000 kg的混合動(dòng)力轎車，在平直公路上以v1= 90 km/h勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P =50 kW.當(dāng)駕駛員看到前方有80 km/h的限速標(biāo)志時(shí)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，立即啟動(dòng)利用電磁阻尼帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)工作給電池充電，使轎車做減速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)L=72 m后，速度變?yōu)関2=72 km/h.此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率的1/5用于轎車的牽引，4/5用于供給發(fā)電機(jī)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)輸送給發(fā)電機(jī)的能量最后有50%轉(zhuǎn)化為電池的電能.假設(shè)轎車在上述運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力保持不變.求：

（1）轎車以90 km/h在平直公路上勻速行駛時(shí)，所受阻力F阻;

（2）轎車從90 km/h減速到72 km/h過程中，獲得的電能 E電;

（3）轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維持72 km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離L′.

知識點(diǎn)：機(jī)車啟動(dòng)問題、動(dòng)能定理、能量守恒

【名師點(diǎn)睛】本題以機(jī)車啟動(dòng)問題為基礎(chǔ)，考察了機(jī)車啟動(dòng)過程的動(dòng)力學(xué)分析、動(dòng)能定理和能量守恒，內(nèi)容較多，應(yīng)注意分割各小題進(jìn)行解答，同時(shí)注意相互間的聯(lián)系.考查對規(guī)律的理解能力、推理能力和分析綜合能力.