《高一物理牛顿第二定律的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理牛顿第二定律的应用（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 一、牛顿第二运动定律的基本内容：1.定律内容：物体的加速度跟所受的合外力大小成正，跟物 体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相.2.表达式：F=ma例1：下列说法正确的是：（ ）A由F=ma可知，加速度方向一定和合外力方向相同B由F=ma可知，公式在统一的国际单位制中成立。C合力减小时，加速度减小，速度也减小D牛顿第一定律是牛顿第二定律的一种特例，牛顿第二定律包括了惯性定律 E、F可以是合力也可以是分力。例2(2000年上海高考)匀速上升的升降机顶部悬有一 轻质弹簧，弹簧下端挂有一小球.若升降机突然停止， 在地面上的观察者看来，小球在继续上升的过程中 A.速度逐渐减小 B.速度先增大后
2、减小 C.加速度逐渐增大 D.加速度逐渐减小一、牛顿第二运动定律的基本内容 1.定律内容：2.表达式：F=ma（1）数值关系：质量m一定，加速度a与所受的合外 力F成正比 （2）方向关系：加速度的方向与合外力的方向总保 持一致。 （3）单位关系：力的单位跟质量与加速度乘积的单 位相一致 （4）因果关系：力是产生加速度的原因。 （5）瞬时对应关系：力和加速度同时产生、同时 变化、同时消失。 （6）独立对应关系：物体受几个力的作用，每一个 力对应着一个加速度，与其它作用力无关。 3、深入理解几个关系：二、牛顿第二运动定律的基本应用：例3、如图所示，传送带与地面的倾角370，从 A到B长度为16m，
3、传送带以10 m /s的速度运 行。在传送带上端A无初速地放一个质量为 0.5 kg的物体，它与传送带之间的 0.5, 求物体从A到B的时间 ？4.解方程、检验.求出结果后，要养成检验的好习惯 ，看看结果是否符合题意或实际情况.应用牛顿第二定律的基本步骤 1.明确研究对象根据题意选取某一物体作为研究对 象，往往是解题的第一要点。 2.分析物体的受力和运动状态，通过把研究对象隔离 出来(隔离法)，抓住力的本质特征，按顺序分析受力 情况 再弄清物体是如何运动的，分析的同时画出物 体受力及运动过程的示意图。3.选取正方向，列方程，画好受力图后，要规定正方 向或建立直角坐标系，把各力分解，然后列出牛顿
4、第 二定律的表达式。【例4】风洞实验中可产生水平方向、大小可 调节的风力现将一套有小球的细直杆放入风 洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图3- 2-5所示.解决牛顿运动定律 的基本方法是利用 正交分解法。经验总结：练习：如图，倾斜索道与水平面的夹角为370， 当载人车厢沿钢索作匀加速直线运动时，车厢 中的人对厢底的压力为其体重的1.25倍，那么， 车厢对人的摩擦力为其体重的 倍。基本题型 例5 如图，质量为m=1kg的物体静止在与水平方向 成=370角的固定斜面上。当物体受到水平恒力F作用 后，经时间t=2秒，物体沿斜面向上移动了S=8米。如 果物体与斜面间的滑动摩擦系数=0.3， 求水平恒
5、力的大小?例6小球质量m=1kg ，穿在与水平面成300的斜杆上， 如图，小球与杆之间滑动摩擦系数 =3/6 小球受竖直 向上的拉力F=20牛，从静止开始经2秒钟，求小球沿 杆移动多大的距离？(g取10米/秒2) FF动力学的两类基本问题:一类是已知受力情况求解运动情况；另一类是已 知运动情况求解受力情况.受力情况运动情况通过分析受力求a, 再利用运动学公式通过运动学公式求a再计算力三、牛顿第二运动定律的几种典型问题：1、临界问题（两物体分离、摩擦问题）例1一个弹簧秤放在水平面地面上，Q为与轻 弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P 的质量M=10.5kg，Q的质量m=1.5kg，弹簧的
6、质量不计，劲度系数k=800N/m，系统处于静 止，如图所示。现给P施加一个竖直向上的力 F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知 在前0.2s时间内F为变力，0.2s后 F为恒力。求F的最大值与最小值。 （取g=10m/s2）FQP例2.A、B两物体的质量分别为mA=2kg， mB=3kg，它们之间的最大静摩擦力和滑动摩擦 力均为fm=12N，将它们叠放在光滑水平面上， 如图所示，在物体A上施加一水平拉力F15N， 则A、B的加速度各为多大？分析：从题设条件看，水平拉力大于B对A的最大静摩擦 力，所以A、B可能发生相对滑动，根据牛顿第二定律采 用隔离法，可分别求得A、B加速度从结果看，物体B
7、的加速度竟然大于物体A的加速度，这显 然是不合理的原来A、B之间是否产生相对滑动，不能根断)，而应该先求出A、B刚好发生相对滑动时的临界水平拉解：由于物体B的加速度是由静摩擦力产生的，所以加A、B刚要发生相对滑动时，A、B间恰好为最大静摩A、B的共同加速度经验总结：在许多情况中，当研究对象的外 部或内部条件超过某一临界值时，它的运动状态 将发生“突变”，这个临界值就是临界条件，而题 目往往不会直接告诉你物体处于何种状态解决 这类问题的方法一般先是求出某一物理量的临界 值，再将题设条件和临界值进行比较，从而判断 出物体所处的状态，再运用相应的物理规律解决 问题 经典练习:倾角为的斜面体上，用长为
8、l的 细绳吊着一个质量为m的小球，不计摩擦 试求斜面体以加速度a向右做匀加速度直线 运动时，绳中的张力分析：不难看出，当斜面体静止不动 时，小球的受力情况，如图(1)所示当 斜面体向右做匀加速直线运动的加速度 大于某一临界值时，小球将离开斜面 为此，需首先求出加速度的这一临界值 采用隔离体解题法选取小球作为研 究对象，孤立它进行受力情况分析，显 然，上述临界状态的实质是小球对斜面 体的压力为零解：选取直角坐标系，设当斜面体对小球的支持力N选择x轴与斜面平行y轴与斜面垂直的直角坐标系T-mgsin=ma cos，mgcosNma sin解得此种情况下绳子的拉力Tmgsinmacos此时，斜面体给
9、小球的支持力据牛顿第二定律得 Tcosmg0， Tsinma 联立求解，得绳子的张力力学中的许多问题，存在着临界情况，正确地找寻这些 临界情况给出的隐含条件是十分重要的在本题中，认 定隐含条件为N0，就可借此建立方程求解2、瞬时问题例1如图所示，当剪断AB、OB舜时， 求两图中小球的加速度。例2 如图所示，A、B两物体的质量分别为 M和m，中间用轻弹簧相连，物体与水平面 间的摩擦因数为，在水平拉力作用下，A 、B一起以加速度a向右作匀加速直线运动。 试求突然撤去拉力的瞬间，两物体的加速度 各为多大。答案：aA=a ，aB=Ma+ （M+m）g/m练习 一块木板上叠放着两个物体（如图所示 ），它
10、们的质量关系为M2m，中间用一轻 弹簧联结，并处于静止状态。突然抽去木板， 此时上、下两物体的加速度各为A、g, 2g;B、0，g C、0，2g；D、0，1.5g。3、皮带传输问题例1、如图所示，一平直传送带以速率V02 m/s匀速 运行，传送带把A处的工件运送到B处，A、B相距 L10m，从A处把工件轻轻搬到传送带上，经过时间 t =6s能传送到B处。如果提高传送带的运行速率，工 件能较快地从A处传送到B处。要让工件用最短的时间 从A处传送到B处，说明并计算传送带的速率至少应 为多大？案例如图所示，A、B是竖直平面内的光滑弧面， 一个物体从A点静止释放，它滑上静止不动的水平皮 带后，从C点离
11、开皮带做平抛运动，落在水平地面上 的D点.现使皮带轮转动，皮带的上表面以某一速率向 左或向右做匀速运动，小物体仍从A点静止释放，则 小物体将可能落在地面上的 A.D点右边的M点 B.D点 C.D点左边的N点 D.从B到C小物体速度降为零，停在C点不下落4、连接体问题在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，可以 取一组物体（一组质点）为研究对象。这一组物体可 以有相同的速度和加速度，也可以有不同的速度和加 速度。以质点组为研究对象的好处是可以不考虑组内 各物体间的相互作用，这往往给解题带来很大方便。 使解题过程简单明了。 例1 如图A、B两木块的质量分 别为mA、mB，在水平推力F作用 下沿光滑
12、水平面匀加速向右运动 ，求A、B间的弹力FN。 例2 如图，倾角为的斜面与水平面间、斜面与 质量为m的木块间的动摩擦因数均为，木块由静止 开始沿斜面加速下滑时斜面仍保持静止。求水平面 给斜面的摩擦力大小和方向。3如图所示，物块A、B用仅能承受10牛拉力的轻细 绳相连，置于水平桌面上,A的质量mA=2kg,与桌面的 动摩擦因数为0.4,B的质量mB=4kg,与桌面的动摩擦 因数为0.1,今用一水平力F拉物块A或B,使物块尽 快运动起来，那么为了不致使细绳被拉断，最大的水 平拉力是多大？是拉A还是拉B？4如图所示，质量M=400克的劈形木块B上 叠放一木块A，A的质量m=200克。A、B一起 放在
13、斜面上，斜面倾角=37。B的上表面呈 水平，B与斜面之间及B与A之间的摩擦因数 均为=0.2。当B受到一个F=5.76牛的沿斜面 向上的作用力F时，A相对B静止，并一起沿 斜面向上运动。求：（1）B的加速度大小； （2）A受到的摩擦力及A对B的压力.5.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中， 如图3226所示.在箱的上顶板和下底板装有压力 传感器，箱可以沿竖直轨道运动. 当箱以a=2.0 m/s2的 加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感 器显示的压力为6.0 N，下底板的压力传感器显示的压 力为10.0 N.(取g=10 m/s2)图3226 (1)若上顶板压力传感器的示数是下
14、底板压力传感器的 示数的一半，试判断箱的运动情况. (2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向 运动的情况可能是怎样的？1（2004年浙江卷）一小圆盘静止在桌布上，位于一 方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合， 如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数为u，盘与桌面间的 动摩擦因数为u。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面 ，加速度方向是水平的且垂直于AB边。若圆盘最后未 从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？(以g表示 重力加速度)ABa【例1】跳起摸高是现今学生常进行的一项活动 ，小明同学身高1.8m，质量65kg，站立举手达到 2.2m高，他用力蹬地，经0.45s竖直离地跳起
15、， 设他蹬地的力大小恒为1060N，则他跳起可摸到 的高度为多少?(g=10m/s2)4（2005年全国卷）原地起跳时，先屈腿下蹲，然后 突然蹬地。从开始蹬地到离地是加速过程（视为匀加速）， 加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”。离地后重心 继续上升，在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高 度”。现有下列数据：人原地上跳的“加速距离”d1=0.5m， “竖直高度”h1=1.0m；跳蚤原地上跳的“加速距离”， d2=0.00080m“竖直高度”h=0.10m。假想人具有与跳蚤 相等的起跳加速度，而“加速距离”仍为0.50m，则人上跳 的“竖直高度”是多少？8（2005年全国卷）如图所示，在
16、倾角为 的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物 块A、B，它们的质量分别为mA、mB，弹簧 的劲度系数为k，C为一固定挡板。系统处一静 止状态，现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块 A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A 的加速度a和从开始到此时物块A的位移d，重 力加速度为g。16（2002年全国卷）蹦床是运动员在一张 绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作 的运动项目。一个质量为 60kg 的运动员，从 离水平网面 3.2m 高处自由下落，着网后沿竖 直方向蹦回到离水平网面 5.0m 高处。已知运 动员与网接触的时间为 1.2s。若把在这段时间 内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力 的大小。（g10m/s2）
