3.3第三章牛顿第二定律应用
第三章 第3课时 专题强化：牛顿第二定律的综合应用
D.B物体速度达到最大时，B物体的位移为0.22 m
考点二 动力学中的临界和极值问题
施加外力前，系统处于静止状态，对整体受力分析，由平 衡条件得2mg＝kx0，代入数据解得x0＝0.4 m，外力施加的 瞬间，物体A加速度为4 m/s2，对整体，由牛顿第二定律得 F－2mg＋kx0＝2ma，代入数据解得F＝8 N，故A错误； 当弹簧压缩量减小到0.3 m时，设A、B间弹力大小为FAB， 对A受力分析，由牛顿第二定律得F′＋FAB－mg＝ma，对 A 、 B 组 成 的 系 统 受 力 分 析 ， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 F′ ＋ kx1 － 2mg ＝ 2ma，代入数据联立解得FAB＝1 N，故B错误；
考点一 动力学中的连接体问题
总结提升
(3)整体法和隔离法交替使用：一般情况下，若连接体内各物体具有相同 的加速度，且求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然 后再隔离某一物体，应用牛顿第二定律求相互作用力；若求某一外力， 可以先隔离某一物体求出加速度，再用整体法求合外力或某一个力。
考点一 动力学中的连接体问题
考点一 动力学中的连接体问题
2.关联速度连接体 轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。下面三图 中A、B两物体速度和加速度大小相等，方向不同。
考点一 动力学中的连接体问题
例2 (2023·福建龙岩市九校联考)如图所示的装置叫作阿特伍德机，是
阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规
(3)若拉力F的大小和方向可调节，如图乙所示，为保持原加速度不变，F的 最小值是多少。
答案
12 5 5N
考点二 动力学中的临界和极值问题
牛顿三大定律在生活中的应用
牛顿第二定律
•
用力推或拉物体，物体瞬间获得加速度，开始运动
踢足球时足球受到 力后，加速度改变， 从而改变运动状态
牛顿第二定律
• • 适用范围 （1）当物体速度接近光速时，会有很 强的相对论效应，经典力学需要做修改。 • （2）当考察物体的运动线度可以和该 物体的德布罗意波长相比拟时,经典力学不 再适用，需要用量子力学方法。 • （3）经典力学成立的参考系为惯性系。
牛顿第三定律
• 两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条 直线上，大小相等，方向相反。
飞机向后喷气， 起飞
牛顿第三定律
跑步时向后蹬踏，人向前跑 用拳头打墙，手会感到疼痛 马拉车时，马同时受到车向后的拉力
牛顿第三定律
注意：
•
• • • •
• •
两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等，方向 相反，并且作用在同一直线上 F1＝－F2 ①力的作用是相互的。同时出现，同时消失。 ②相互作用力一定是相同性质的力 ③作用力和反作用力作用在两个物体上，产生的作用 不能相互抵消。 ④作用力也可以叫做反作用力，只是选择的参照物不 同 ⑤作用力和反作用力因为作用点不在同一个物体上， 所以不能求合力
牛顿三大定律的演变
牛顿的三大运动定律包括：一切物体在不受外力的情况下，总保持静止或匀 速直线运动状态（惯性定律）；物体运动的加速度与物体所受合外力成正比， 与物体质量成反比，加速度方向与合外力方向相同（加速度定律）；两个物 体间的作用力与反作用力在同一条直线上，大小相等，方向相反（作用力与 反作用力定律）。 运动三定律虽以英国著名物理学家、天文学家、数学家牛顿（I.Newton， 1643－1727）的名字命名，但它是历史上许多科学家长期探索的结晶。 16世纪末、17世纪初，意大利物理学家伽利略（G.Galilei，1564－ 1642）详细研究了落体的运动，对惯性运动、物体运动与加速度的关系进 行了科学的描述。此后，荷兰物理学家惠更斯（C.Huygens，1629－1695） 对惯性运动和碰撞运动进行了深入的研究，并进行了科学的阐释。伽利略、 惠更斯等人的工作为运动三定律奠定了实验和理论的基础。 1684年，牛顿集成并发展了前人的研究成果，科学、系统地定义了惯 性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律，合称运动三定律。
牛顿第二定律的应用--整体法与隔离法
3.3 牛顿第二定律的应用
——整体法与隔离法
整体法与隔离法 • 在求解连接体问题时常常用到整体法与隔 离法．所谓“连接体”问题，是指运动中 的几个物体或上下叠放在一起、或前后挤 靠在一起、或通过轻绳、轻杆、轻弹簧连 在一起、或由间接的场力作用在一起的物 体组． • 内力：各物体间存在相互作用力.
m1 F 联立以上各式得： FBA m1 m2
知识梳理
一、整体法：在研究物理问题时，把所研究 的对象作为一个整体（不考虑内力）来处理 的方法称为整体法。 采用整体法时不仅可以把几个物体作为 整体，也可以把几个物理过程作为一个整体。
采用整体法可以避免对整体内部 进行繁锁的分析，常常使问题解答更 简便、明了。
对B受力分析： 水平方向：
FAB m2 g m2a
m2 F m1 m2
联立以上各式得： FAB
思考：用水平推力F向左推，A、B间的作用 力与原来相同吗？
没有摩擦力时：
解：对整体，根据牛顿第二定律得
F (m1 m2 )a
对 A 受力分析根据牛顿第二定律得：
FBA m1a
例3.如图所示，质量M=60kg的人通过光滑的定 滑轮用绳拉着m= 20kg的物体，当物体以加速度 a=5 m/s2上升时，人在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面 上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c，如图所示，已知m1＞m2， 三木块均处于静止，则粗糙地面对于三角形木块（ ） A．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右 B．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左 C．有摩擦力作用，但摩擦力的方向不能确定 D．没有摩擦力的作用
（1）当地面光滑时，A,B作为一个整体，根据牛顿第二定律得：
牛顿三定律及其应用
牛顿三定律及其应用牛顿三定律是经典力学体系中最基本的定律之一，由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪提出。
这三个定律揭示了物体运动的规律，对于我们理解和解释自然界中的各种现象有着重要的作用。
本文将介绍牛顿三定律的基本内容以及其在现实生活中的应用。
一、牛顿第一定律：惯性定律牛顿第一定律也被称为惯性定律，它表明一个物体如果没有受到外力的作用，将保持静止或匀速直线运动的状态。
换句话说，物体会沿着原来的运动状态继续运动，称为惯性。
只有外力的作用才能改变物体的状态。
例如，当我们骑自行车行驶时，如果突然停车，我们会因为惯性而向前倾斜。
同样地，当汽车突然加速或刹车时，我们身体会有不同程度的向前或向后倾斜。
牛顿第一定律的应用不仅存在于日常生活中，也在工程和科学研究中得到广泛应用。
例如，航天器在外层空间中的自由飞行就是基于牛顿第一定律的应用，太空船的轨道或者航向可以根据物体的惯性来计算和决定。
此外，遵循惯性定律，我们设计和制造各种工具和装置，如惯性导航系统、惯性测量设备等，使它们能够准确地感知和反馈自身位置和方向。
二、牛顿第二定律：力的作用定律牛顿第二定律是力学中的核心定律，它描述了力对物体运动产生的影响。
根据牛顿第二定律，物体的加速度与作用在物体上的力成正比，反比于物体的质量。
这可以用数学公式表示为 F=ma，其中 F表示作用在物体上的力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
牛顿第二定律的应用非常广泛。
例如，当我们使用力量推动或拉动物体时，可以根据牛顿第二定律来计算所需的力量大小。
在交通工具的设计中，我们可以根据物体的质量和期望的加速度来确定所需的引擎功率。
此外，牛顿第二定律在运动学、力学、航天工程等领域都有广泛的应用，帮助我们预测和解决各种物体运动和相互作用的问题。
三、牛顿第三定律：作用反作用定律牛顿第三定律也称为作用反作用定律，它表明所有的力都是成对出现的，且大小相等、方向相反。
换句话说，对于每一个作用力都有一个与之大小相等、方向相反的反作用力。
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的应用在物理学中，牛顿第二定律是描述力、质量和加速度之间关系的基本定律。
具体而言，它表明力是物体质量乘以加速度的乘积。
牛顿第二定律在力学问题的解决中扮演着重要的角色，并且在各种实际应用中经常被使用。
本文将讨论牛顿第二定律在不同领域中的应用。
1. 机械运动牛顿第二定律在机械运动中有着广泛的应用。
例如，我们可以利用牛顿第二定律来计算物体的加速度，从而确定物体的运动状态。
在简单的情况下，我们可以使用公式F=ma，其中F表示作用在物体上的力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
根据这个公式，我们可以计算物体所受的合力，进而预测物体的运动轨迹。
2. 交通工程牛顿第二定律在交通工程中也有重要的应用。
例如，我们常常需要研究车辆在不同道路状况下的行驶情况。
通过使用牛顿第二定律，我们可以计算出车辆所受的合力，并进一步预测车辆的加速度和速度。
这样的信息可以用于改善道路设计，提高交通效率，确保交通安全。
3. 弹道学牛顿第二定律在弹道学中也被广泛应用。
弹道学研究的是物体在空中飞行的轨迹和性质。
利用牛顿第二定律，我们可以计算出物体在受到力的作用下的加速度和速度变化情况。
这些信息对于炮弹、导弹和火箭的轨迹计算和控制非常重要。
4. 工程设计牛顿第二定律对于工程设计中的力学分析也是至关重要的。
在建筑和结构设计中，我们需要确保建筑物的稳定性和安全性。
通过应用牛顿第二定律，我们可以计算出分布在结构上的力，并评估结构的强度和稳定性。
这可以帮助工程师确定所需的材料和构建方法，从而确保设计的可行性和长期的稳定性。
5. 运动控制牛顿第二定律在运动控制领域也发挥着重要的作用。
例如，在机器人技术中，我们需要精确控制机器人的运动和位置。
通过应用牛顿第二定律，我们可以计算出所需施加在机器人身上的力，从而控制机器人的加速度和速度。
这使得机器人能够准确地执行特定的任务，如自主导航、工业生产等。
总结：牛顿第二定律在各个领域中都有广泛的应用。
牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的应用牛顿第二定律是经典力学中最基本且重要的定律之一，被广泛应用于解决各种力学问题。
它描述了物体的加速度与作用在物体上的净力之间的关系。
本文将讨论牛顿第二定律在不同领域的应用。
1. 机械领域中的应用在机械领域中，牛顿第二定律被用于计算物体的加速度和所受的力。
根据牛顿第二定律，一个物体的加速度正比于作用在它上面的净力，而与物体的质量成反比。
数学表达式为 F = ma，其中 F代表物体所受的净力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
利用这个公式，可以计算出物体所受的力或者求解物体的加速度。
2. 飞行器的设计与控制牛顿第二定律的应用远不止在机械领域中，它在飞行器的设计与控制中也起到了重要的作用。
例如，在航空航天领域中，飞机的推进系统利用了牛顿第二定律。
飞机通过喷射出高速气流来提供后向的反作用力，从而推进自身前进。
牛顿第二定律可以帮助工程师计算出所需的推力和加速度，从而使飞机能够平稳地起飞和飞行。
3. 汽车的制动系统在车辆的制动系统中，牛顿第二定律同样起到了关键的作用。
汽车制动时，刹车片对轮胎施加了一个与车辆运动方向相反的摩擦力，这个摩擦力通过牛顿第二定律可以计算出来。
根据该定律，刹车片的净力与汽车质量乘以刹车片的摩擦系数之积相等，即 F = ma，其中F代表刹车片的净力，m代表汽车质量，a代表汽车的加速度。
通过控制刹车片的压力和摩擦系数，司机可以准确地控制汽车的制动效果。
4. 物体的竖直上抛运动在物理学中，牛顿第二定律被用于分析物体的竖直上抛运动。
当我们将一个物体从地面上抛出时，它所受的力由重力和空气阻力组成。
根据牛顿第二定律，物体的净力等于物体的重力减去空气阻力。
这个净力与物体的质量和加速度之间存在着简单的线性关系。
通过求解这个关系式，我们可以计算出物体的加速度和抛射初速度。
5. 摩天轮的运动模拟摩天轮是一个经典的游乐设施，它的运动过程可以通过牛顿第二定律进行模拟和分析。
摩天轮的运动受到重力和张力的影响，通过在摩天轮上设置电机或者其他驱动装置，可以产生一个向心力来维持摩天轮的运动。
第三章牛顿运动定律2第2讲牛顿第二定律的基本应用-2024-2025学年高考物理一轮复习课件
F－mg＝ma F＝ 原理方程
_m__g_＋__m_a____
mg－F＝ma F＝ __m_g_－__m__a___
mg－F＝mg F＝0
高考情境链接
(2022·浙江6月选考·改编)如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水
面，吞食荷花花瓣的过程。
判断下列说法的正误：
(1)鱼儿吞食花瓣时鱼儿处于超重状态。
返回
考点三 动力学的两类基本问题
返回
动力学的两类基本问题及解决程序图
关键：以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解有 关问题。
考向1 已知受力求运动情况 例4 (2022·浙江6月选考)物流公司通过 滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所 示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度 l1＝4 m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶 端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝ 2 ，货物可视为质
√D．图乙中A、B两球的加速度均为gsin θ
题图甲中撤去挡板瞬间，由于弹簧弹 力不能突变，则A球所受合力为0，加 速度为0，选项A错误；撤去挡板前， 挡板对B球的弹力大小为3mgsin θ，撤 去挡板瞬间，B球与挡板之间弹力消失，B球所受合力为3mgsin θ，加 速度为3gsin θ，选项B错误；题图乙中撤去挡板前，轻杆上的弹力为 2mgsin θ，但是撤去挡板瞬间，杆的弹力突变为0，A、B两球作为整体 以共同加速度运动，所受合力为3mgsin θ，加速度均为gsin θ，选项C错 误，D正确。
对点练2．(多选)如图为泰山的游客乘坐索道缆车上山的 情景。下列说法中正确的是
√A．索道缆车启动时游客处于超重状态 √B．索道缆车到达终点停止运动前游客处于失重状态 √C．索道缆车正常匀速运动时站在缆车地板上的游客不
2025届高考物理一轮复习资料第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律的基本应用
第2讲牛顿第二定律的基本应用学习目标 1.会用牛顿第二定律分析计算物体的瞬时加速度。
2.掌握动力学两类基本问题的求解方法。
3.知道超重和失重现象，并会对相关的实际问题进行分析。
1.2.3.4.1.思考判断(1)已知物体受力情况，求解运动学物理量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。
(√)(2)运动物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解，所以加速度由运动情况决定。
(×)(3)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。
(×)(4)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。
(×)(5)加速上升的物体处于超重状态。
(√)(6)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。
(√)(7)根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。
(×)2.(2023·江苏卷，1)电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。
电梯加速上升的时段是()A.从20.0 s到30.0 sB.从30.0 s到40.0 sC.从40.0 s到50.0 sD.从50.0 s到60.0 s答案A考点一瞬时问题的两类模型两类模型例1 (多选)(2024·湖南邵阳模拟)如图1所示，两小球1和2之间用轻弹簧B相连，弹簧B与水平方向的夹角为30°，小球1的左上方用轻绳A悬挂在天花板上，绳A与竖直方向的夹角为30°，小球2的右边用轻绳C沿水平方向固定在竖直墙壁上。
两小球均处于静止状态。
已知重力加速度为g，则()图1A.球1和球2的质量之比为1∶2B.球1和球2的质量之比为2∶1C.在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小为3gD.在轻绳A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为2g答案BC解析对小球1、2受力分析如图甲、乙所示，根据平衡条件可得F B＝m1g，F B sin30°＝m2g，所以m1m2＝21，故A错误，B正确；在轻绳A突然断裂的瞬间，弹簧弹力未来得及变化，球2的加速度大小为0，弹簧弹力F B＝m1g，对球1，由牛顿第二定律有F合＝2m1g cos 30°＝m1a，解得a＝3g，故C正确，D错误。
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的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用
隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作
用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”．
运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的 大小和方向均应相同，如果系统内各物体的加速度仅大 小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解．
如图3－2－2所
示，光滑水平面上放置质量分 别为m和2m的四个木块，其中 两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间 的最大静摩擦力是μmg.现用水平拉力F拉其中一个质量为 2m的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m的 最大拉力为
顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基础，应
2．整体法的选取
(1)适应情况：若系统内各物体具有相同的加速度，且
不
需要求物体之间的作用力．
(2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体(当成一个
质点)来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出
加
3．整体法、隔离法交替运用原则
若系统内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间
一、单位制、基本单位、导出单位 1．单位制： 基本单位 和导出单位一起组成了单位制．
(1)基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用
物理公式 推导出其他物理量的单位．这些被选定的物 理量叫做基本量． (2)基本单位：基本物理量的单位．力学中的基本物理量 有三个，它们是 质量、时间、 长度 ；它们的单位是基本
单位，分别是
kg 、 s .m 、
(3)导出单位：由基本单位根据 物理公式 推导出来的其他 物理量的单位．
2．国际单位制中的基本单位 基本物理量 质量 时间 符号 m t 单位名称 千克 秒 单位符号 k g s m A K mo l cd
长度
电流 热力学温度 物质的量 发光强度
l l
T n IV
A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用
水平拉力F拉B，使AB以同一加速度运动，则拉力F的最大 值为 A．μmg C．3μmg B．2μmg D．4μmg ( )
(
)
A. C.
B. D．3μmg
[名师归纳]
当求各部分之间的作用力时一定要用
隔离法．考虑解题的方便有两个原则：一是选出的隔离
体方程中应包含所求的未知量；二是在独立方程的个数
等于未知量的前提下，隔离体的数目应尽可能少．
1.如图3－2－3所示，光滑水平面上放置 质量分别为m、2m的A、B两个物体，
米
安 [培 ] 开[尔文] 摩 [尔 ] 坎[德拉]
(1)有些物理单位属于基本单位，但
不是国际单位，如厘米、克、小时等． (2)有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米/秒 (m/s)、帕斯卡、牛(顿)等．
二、超重和失重
1．实重和视重
(1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状
态 无关 ．
(2)视重：当物体在 竖直 方向上有加速度时，物体对
弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的 重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重．
2．超重、失重和完全失重的比较
现 象 物体对支持物的压力 超 或对悬挂物的拉力 大于 自身重力的现 重 象 物体对支持物的压力 失 或对悬挂物的拉力 小于 自身重力的现 重 象 物体对支持物的压力 完全 或对悬挂物的拉力 失重 等于零 的现象
实 质 系统具有竖直向 上的加速度或加 速度有竖直向上 的分量 系统具有竖直向 下的加速度或加 速度有竖直向下 的分量 系统具有竖直向 下的加速度，且 a＝g
运动情况
向上加速运 动或向下减 速运动
向下加速运 动或向上减 速运动
(1)超重并不是指重力增加了，失重并不
是指重力减小了，完全失重也不能理解为物体不受重力 了． (2)判断一个物体处于超重还是失重状态，主要根据加速度 沿竖直方向的分量方向进行判断，若有向上的分量，则超 重，若有向下的分量，则失重．
系统问同，也可以不相同， 对该类问题处理方法如下：
1．隔离法的选取 (1)适应情况：若系统内各物体的加速度不相同，且需 要 求物体之间的作用力． (2)处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转化 为
外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛