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1、用心 爱心 专心 高一高一物理牛顿第二定律的应用物理牛顿第二定律的应用人教实验版人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 牛顿第二定律的应用 二 知识要点 1 进一步理解牛顿第二定律 2 用平衡条件解决共点力的平衡问题 三 重点 难点解析 一 牛顿第二定律 1 内容 物体的加速度大小跟作用力成正比 跟物体质量成反比 加速度方向跟作用力 的方向相同 注意 当物体受多个力时牛顿第二定律的内容 物体的加速度大小跟物体所受合外力 成正比 跟物体质量成反比 加速度方向跟合外力的方向相同 2 数学表达式 F ma 3 物理意义 反映了物体的加速度与所受外力的合力及物体的质量的关系 说明物体的 加
2、速度由合外力和物体的质量决定 4 关于牛顿第二定律的理解 1 同体性 同体性 F m a 是对同一物体而言的是对同一物体而言的 2 矢量性 物体加速度方向与所受合外力方向一致 矢量性 物体加速度方向与所受合外力方向一致 例 如图所示 沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中 悬挂小球的悬线偏离竖直方 向 37 角 球和车厢相对静止 球的质量为 1kg 则 求车厢运动的加速度的大小及方向 并说明车厢的运动情况 g 10m s2 分析 分析 因为球和车厢相对静止 所以小球的加速度和小车的加速度相同 且沿水平方 向 则小球的合外力方向也是水平方向 解 解 以小球为研究对象 对小球进行受力分析 F F合 G
3、 由牛顿第二定律得 GtgF 合 gtg m F a 合 用心 爱心 专心 答 答 车厢运动的加速度为 方向水平向右 gtg 车厢的运动情况 做水平向右的匀加速运动 做水平向左的匀减速运动 3 瞬时性 物体的加速度与所受合外力具有瞬时对应关系 瞬时性 物体的加速度与所受合外力具有瞬时对应关系 例 如图所示 物体处于静止状态 求 剪断绳子的瞬间物体的加速度 分析 分析 剪断绳子的瞬间 不再受到绳子的拉力 只受到物体的重力 此时合外力不为 0 g m mg m F a 合 二 在共点力作用下物体的平衡 1 共点力的定义 一个物体受到两个或更多的力的作用 如果这些力共同作用在同一点 上 或者虽不作用
4、在同一点上 但它们的延长线交于一点 这样的一组力叫做共点力 2 平衡状态 一个物体在力的作用下 若保持静止或匀速直线运动状态 则该物体处于 平衡状态 3 平衡条件 在共点力作用下物体的平衡条件是 F合 0 即 F合 0 或 Fx合 0 Fy合 0 其中 Fx 合为物体在 x 轴方向上所受的合外力 Fy 合为物体在 y 轴方向上所受的合外 力 典型例题典型例题 如图所示电灯的重力 G 10N AO 绳与顶板间夹角为 45 BO 绳水平 则 AO 绳所 受到的拉力 F1 BO 绳所受到的拉力 F2 解 解 方法 一 平衡法 主要用在物体受三个力的作用而处于平衡状态的情况 用心 爱心 专心 选 O
5、为研究对象 受力分析如图所示 绳 AO BO CO 对 O 点的拉力分别为 F1 F2 F3 其中 F3 G 10N 由共点力的平衡条件知拉力 F1与 F2的合力 F 与拉力 F3是平衡力 F F3 10N F1 F sin45 10 10N 2 2 2 F2 F tan45 10 1 10N 体会 体会 物体在共点力作用下处于平衡状态时 其中任意一个力一定与另外物体在共点力作用下处于平衡状态时 其中任意一个力一定与另外 几个力的合力大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 几个力的合力大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 方法 二 正交分解法 Fx 0 Fy 0 选 O 为研究对象 受力分析
6、如图所示 绳 AO BO CO 对 O 点的拉力分别为 F1 F2 F3 其中 F3 G 10N 建立如图所示的坐标系 将拉力 F1正交分解为 沿 y 轴上的分力 F1y F1sin45 2 2 F1 沿 x 轴上的分力 F1x F1cos45 2 2 F1 由共点力的平衡条件得 在 y 轴上 Fy 0 即 F1y F3 0 F1y F3 10N F2 F1x 0 F2 F1x F1 10N 2 2 由牛顿第三定律知 AO 绳所受的拉力为 10N2 BO 绳所受的拉力为 10N 用心 爱心 专心 三 平衡中的动态问题分析 1 共点力作用下物体的平衡条件 若物体在二力作用下平衡 则 若物体在三力
7、作用下平衡 则 2 平衡中动态问题的分析方法 图解法图解法 根据物体的平衡条件作出力的矢量图 如受三个力 则根据任意二力与第三 力等大反向画出平行四边形 然后在平行四边形中进行动态分析 例题 例题 如图物体的重量为 G 保持物体与细绳 AO 的位置不变 让细绳 BO 的 B 端沿 四分之一圆弧从 D 点向 E 点慢慢移动 试问 在此过程中 AO 中的张力 FA和 BO 中的张 力 FB如何变化 解析 解析 以结点 O 为研究对象受力分析 AO 与 BO 中的拉力 FA与 FB的合力竖直向上 大小恒定不变 等于悬挂重物的细绳 CO 中的张力 FC G 作出 FA FB合力的平行四边形 在此平行四
8、边形中二力合力 F 大小方向均不变 FA 方向不变 FB的方向改变引起 FA和 FB的大小发生改变 做多个平行四边形即可得出两变 力大小的变化情况 由图可知 在 OB 由 D 到 E 缓慢移动的过程中 FA逐渐增大 FB先减小后增大 FA 和 FB互相垂直时 FB最小 例题 例题 如图用细线吊着的小球 B 放在光滑的大球面上 细线的另一端跨过光滑的小滑 轮 A 由人拉着 已知小球的重量为 G 小滑轮 A 处在大球面的正上方 人以拉力 F 缓慢的 使小球沿大球面逐渐上升的过程中 拉力 F 大球面对小球的支持力 FN的变化情况是 用心 爱心 专心 分析 分析 以 B 为研究对象进行受力分析 小球
9、B 缓慢上升 所以可以认为小球所受的合 力为零 如图分析所示 得出 N F rR F L G H 由于 H 是定值 G 是定值 所以比值也是一个定值 由于上升过程中 L 是逐渐减小的 所以 F 也是逐渐减小的 又由于上升过程中 R r 不变 所以 FN也不变 模拟试题模拟试题 1 关于速度 加速度和合外力之间的关系 下述说法正确的是 A 做匀变速直线运动的物体 它所受合外力是恒定不变的 B 做变速直线运动的物体 它的速度 加速度 合外力三者总是在同一方向上 C 物体受到的合外力增大时 物体的运动速度一定加快 D 物体所受合外力为零时 一定处于静止状态 2 在光滑的水平桌面上 有一个静止的物体
10、给物体施以水平作用力 在力作用到物体 上的瞬间 则 A 物体同时具有加速度和速度 B 物体立即获得加速度 速度仍为零 C 物体立即获得速度 加速度仍为零 D 物体的速度和加速度均为零 3 如图所示 置于粗糙斜面上的物体受到一个沿斜面向上的拉力 F 作用 物体处于静止 状态 关于斜面给物体的静摩擦力正确的说法是 A 可能有 方向沿斜面向下 B 可能有 方向沿斜面向上 C 可能没有 D 一定有 而且方向沿斜面向下 用心 爱心 专心 4 如图所示 把球夹在竖直墙 AC 和木板 BC 之间 不计摩擦 球对墙的压力为 F1 球 对挡板的压力为 F2 在将挡板 BC 逐渐放至水平的过程中 下列说法正确的是
11、 A F2和 F1都增大B F2和 F1都减小 C F1增大 F2减小D F2增大 F1减小 5 用 OA 绳和 OB 绳悬挂一盏灯如图所示 此时 OA 绳和 OB 绳受到的拉力分别为 F1 和 F2 保持 O 点和 A 点的位置不变 而将悬点 B 向右移动 则 A F1和 F2一直减小B F1减小 F2增大 C F2减小 F1增大D F1和 F2一直增大 6 静止在光滑水平面上的物体 受到一水平拉力 在拉力刚开始作用的瞬间物体立即获 得 但 仍为零 填 速度 加速度 7 一物体在几个力作用下处于静止状态 合力为零 若把其中一个向东的力逐渐减小 到零 后又接着在原方向上逐渐增大到原值 则物体在
12、这一过程中和外力的大小将 方向将 速度将 8 质量 m 2kg 的物体沿光滑水平面运动 所受水平拉力 F1 28N F2 10N 求物体 加速度大小及方向 g 10m s2 9 质量为 20kg 的物体放在水平面上 物体与水平面的动摩擦因数为 0 2 如果用大小 100N 方向斜向上与水平方向的夹角为 37 的恒力作用 使物体沿水平面向右运动 求物 体运动的加速度多大 g 10m s2 10 如图所示 悬线与竖直方向的夹角为 小球的质量为 m 现用力 F 拉住小球 使 小球在如图所示位置静止 求拉力 F 的最小值 用心 爱心 专心 11 一质量为 m 的物体沿倾角为 的斜面匀速下滑 求物体与斜
13、面间的动摩擦因数 12 如图所示置于倾角 37 的斜面上的物体 质量 m 8kg 在水平力 F 作用下保 持静止 试求下列情形下物体与斜面之间的摩擦力 F静的大小 1 F 50N 2 F 60N 3 F 70N sin37 0 6 cos37 0 8 g 10N kg 用心 爱心 专心 试题答案试题答案 1 A2 B3 ABC4 B5 D 6 加速度 速度7 先增大后减小 向西 一直增大 8 a 9m s2 方向与 F1方向相同 9 a 2 6m s2 10 当 F 与悬线垂直时 F 最小 Fmin mgsin 11 tan 12 1 F静 8N 方向沿斜面向上 2 F静 0 3 F静 8N 方向沿斜面向下
