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1、第四章 力与运动第五节 牛顿第二定律的应用1、通过牛顿运动定律的应用过程，培养分析解决物理问题的能力。学习目标2、运用牛顿运动定律解决已知受力情况求物体的运动情况。或者已知运动情况求受力情况。3、通过学习牛顿运动定律的应用，建立并理解正确的力与运动的关系。4、了解加速度在联系力与运动中所起到的桥梁作用。一、牛顿运动定律的应用 力不是维持物体运动的原因，一个受力不为零的物体，在力的作用下运动状态会发生改变。在研究力与运动时，如果能得知物体产生的加速度，通过牛顿第二定律的数学表达式将它们的关系建立起来，牛顿运动定律可以解决两类的问题：一、已知物体的受力情况，确定物体的运动情况。二、已知物体的运动情
2、况，反过来确定物体的受力情况。GNfa例一 某质量为1,100kg的汽车在平直路面上试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。解：在试车第一阶段，汽车做匀变速运动，已知： V0=100 km/h=27.8 m/s ，t=70 s v=0 m/s 汽车受到的阻力为：由牛顿第二定律可得汽车的加速度：例一 某质量为1,100kg的汽车在平直路面上试车，当达到100km/h的速度时关闭发动机，经过70s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2000N，产生
3、的加速度应为多大？假定试车过程中汽车受到的阻力不变。由牛顿第二定律可得汽车的加速度：解：在重新起步并加速后，汽车除了受到上述阻力外，还受到牵引力F，汽车所受的合力为：例二 一个物体，质量是 2 kg ，受到互成120角的两个力 F1 和 F2 的作用。这两个力的大小都是 10N ，这个物体产生的加速度是多大？分析：牛顿第二定律中F是指合力而言，本题中物体受到两个互成角度的力，解题时可以先对力进行合成或者分解到坐标轴上。求得合力后利用牛顿第二定律求解加速度。解：如图所示，F合=F1x+F2x=10N加速度是矢量，方向与合外力方向相同。例三 一列静止在站台里的火车，总质量为6.0105kg，伴随着
4、一声笛响，这列火车从站台缓缓开出，1min20s后显示其速度达到了72km/h，若火车做匀加速直线运动，求火车在加速过程中的合外力要多大才能满足加速的要求？分析：火车加速起动时，竖直方向上火车的重力与支持力平衡，火车在水平方向的牵引力作用下做匀加速直线运动，如果可以得到火车的加速度，利用F=ma，即可以得到火车所受的合外力。例三 一列静止在站台里的火车，总质量为6.0105kg，伴随着一声笛响，这列火车从站台缓缓开出，1min20s后显示其速度达到了72km/h，若火车做匀加速直线运动，求火车在加速过程中的合外力要多大才能满足加速的要求？解：取火车前进方向为正方向，根据匀速直线运动的规律有：由
5、牛顿第二定律得：例四 如图所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉M、N固定于杆上，小球处于静止状态，设拔去销钉M瞬间，小球加速度大小为12m/s2，若不拔去销钉M而拔去销钉N的瞬间，小球的加速度可能是（取g=10m/s2）： A、22m/s2，竖直向上 B、 22m/s2，竖直向下 C、 2m/s2，竖直向上 D、 2m/s2，竖直向下BC提示：通常对力的分析比较方便，我们将所有的加速度乘以一个m，转换成力的方法来考虑。 拔去M时，小球的加速度数值为12，则合外力的数值为12m，但没有指明方向，所以上面弹簧对小球的弹力为12m，方向可能向上也可能向
6、下。两种情况下再与小球的重力进行合成，即得结论。1、下列关于由小车实验得出牛顿第二定律F=ma的说法中，符合实际的是： A、同时改变小车的质量m及受到的拉力F，得出加速度a、力F、质量m三者关系 B、保持小车质量不变，只改变小车所受的拉力，就可得出加速度a、力F、质量m三者间关系 C、保持小车受力不变，只改变小车质量，就可得出加速度a、力F、质量m三者关系 D、先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再保持力不变，研究加速度与质量的关系，最后综合起来得到加速度a、力F、质量m三者关系D2、竖直向上飞行的子弹，达到最高点后又返回原地，假设整个过程中，子弹所受阻力大小与速度的大小成正比，则整个运动过程中，加速度的变化是： A、始终变小 B、始终变大 C、先变小后变大 D、先变大后变小A练习五、小结牛顿第二定律实验验证方法：控制变量法m 一定时，a正比于FF一定时，a反比于m公式和内容矢量性同一性公式：F=ma内容：物体的加速度跟所受合力成正比，跟物体的质量成反比，方向与合力方向相同瞬时性特性
