高一物理牛顿第二定律典型例题答案及讲解
牛顿第二定律典型题型

牛顿第二定律典型题型题型1:矢量性:加速度的方向总是与合外力的方向相同。
在解题时,可以利用正交分解法进行求解。
1、如图所示,物体A放在斜面上,与斜面一起向右做匀加速运动,物体A受到斜面对它的支持力和摩擦力的合力方向可能是 ( )A.斜向右上方 B.竖直向上C.斜向右下方 D.上述三种方向均不可能1、A 解析:物体A受到竖直向下的重力G、支持力F N和摩擦力三个力的作用,它与斜面一起向右做匀加速运动,合力水平向右,由于重力没有水平方向的分力,支持力F N和摩擦力F f的合力F一定有水平方向的分力,F在竖直方向的分力与重力平衡,F向右斜上方,A正确。
2、如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在摩擦因数为的水平地面上做匀减速运动,(不计其它外力及空气阻力),则其中一个质量为m的土豆A受其它土豆对它的总作用力大小应是 ( )A.mg B.mgC.mg D.mg2、C 解析:像本例这种物体系的各部分具有相同加速度的问题,我们可以视其为整体,求关键信息,如加速度,再根据题设要求,求物体系内部的各部分相互作用力。
选所有土豆和箱子构成的整体为研究对象,其受重力、地面支持力和摩擦力而作减速运动,且由摩擦力提供加速度,则有mg=ma,a=g。
而单一土豆A的受其它土豆的作用力无法一一明示,但题目只要求解其总作用力,因此可以用等效合力替代。
由矢量合成法则,得F总=,因此答案C正确。
例3、如图所示,电梯与水平面夹角为300,当电梯加速向上运动时,人对梯面压力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?拓展:如图,动力小车上有一竖杆,杆端用细绳拴一质量为m的小球.当小车沿倾角为30°的斜面匀加速向上运动时,绳与杆的夹角为60°,求小车的加速度和绳中拉力大小.题型2:必须弄清牛顿第二定律的瞬时性牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律,描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。
物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。
牛顿第二定律及应用(解析版)

牛顿第二定律及应用一、力的单位1.国际单位制中,力的单位是牛顿,符号N。
2.力的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,称为1 N,即1 N=1kg·m/s2。
3.比例系数k的含义:关系式F=kma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定,三个量都取国际单位,即三量分别取N、kg、m/s2作单位时,系数k=1。
小试牛刀:例:在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法,不正确的是()A.k的数值由F、m、a的数值决定B.k的数值由F、m、a的单位决定C.在国际单位制中k=1D.取的单位制不同, k的值也不同【答案】A【解析】物理公式在确定物理量之间的数量关系的同时也确定了物理量的单位关系,在F=kma中,只有m的单位取kg,a的单位取m/s2,F的单位取N时,k才等于1,即在国际单位制中k=1,故B、C 、D正确。
二、牛顿第二定律1.内容:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比.加速度的方向与作用力方向相同.2.表达式:F=ma.3.表达式F=ma的理解(1)单位统一:表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位.(2)F的含义:F是合力时,加速度a指的是合加速度,即物体的加速度;F是某个力时,加速度a是该力产生的加速度.4.适用范围(1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系).(2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况.小试牛刀:例:关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是()A.牛顿第二定律的表达式F= ma在任何情况下都适用B.物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致C.由F= ma可知,物体所受到的合外力与物体的质量成正比D.在公式F= ma中,若F为合力,则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和【答案】D【解析】A、牛顿第二定律只适用于宏观物体,低速运动,不适用于物体高速运动及微观粒子的运动,故A错误;B、根据Fam合,知加速度的方向与合外力的方向相同,但运动的方向不一定与加速度方向相同,所以物体的运动方向不一定与物体所受合力的方向相同,故B错误;C、F= ma表明了力F、质量m、加速度a之间的数量关系,但物体所受外力与质量无关,故C错误;D、由力的独立作用原理可知,作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度,与其它力的作用无关,物体的加速度是每个力产生的加速度的矢量和,故D正确;故选D。
牛顿第二定律练习题及答案解析

(本栏目内容,在学生用书中以活页形式分册装订!) 1.由牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为() A.牛顿第二定律不适用于静止的物体B.桌子的加速度很小,速度增量极小,眼睛不易觉察到C.推力小于静摩擦力,加速度是负的D.桌子所受的合力为零解析:F=ma中F指合力,用很小的力推桌子时,合力为零,故无加速度.答案: D2.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.做匀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,一定处于静止状态解析:匀变速直线运动就是加速度恒定不变的直线运动,所以做匀变速直线运动的物体的合外力是恒定不变的,选项A正确;做匀变速直线运动的物体,它的加速度与合外力的方向一定相同,但加速度与速度的方向就不一定相同了.加速度与速度的方向相同时做匀加速运动,加速度与速度的方向相反时做匀减速运动,选项B错误;物体所受的合外力增大时,它的加速度一定增大,但速度不一定增大,选项C错误;物体所受合外力为零时,加速度为零,但物体不一定处于静止状态,也可以处于匀速运动状态,选项D错误.答案: A3.如右图所示,质量为10 kg的物体在水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,与此同时,物体还受到一个水平向右的推力F=20 N,则物体产生的加速度是(g=10 m/s2)()A.0B.4m/s2,水平向右C.2 m/s2,水平向左D.2 m/s2,水平向右答案: B4.搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则()A.a1=a2B.a1<a2<2a1C.a2=2a1D.a2>2a1解析:设总的阻力为F′,第一次推时F-F′=ma1,式子两边同乘以2,得2F-2F′=m·2a1第二次推时,2F-F′=ma2,比较两个式子可以看出a2>2a1,所以D正确.答案: D5.力F1单独作用于某物体时产生的加速度是3 m/s2,力F2单独作用于此物体时产生的加速度是4 m/s2,两力同时作用于此物体时产生的加速度可能是() A.1 m/s2B.5 m/s2C.4 m/s2D.8m/s2解析:由题意,力F1作用于物体的加速度a1=3 m/s2,F2作用于物体的加速度a2=4 m/s2,F1与F2的合力F的范围|F1-F2|≤F≤F1+F2,故两力同时作用于此物体的加速度|a1-a2|≤a≤a1+a2.即1 m/s2≤a≤7 m/s2,故选项A、B、C正确.答案:ABC6.如右图所示,位于水平地面上的质量为m的小木块,在大小为F,方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做匀加速运动.若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为()A.F/mB.F cos α/mC.(F cos α-μmg)/mD.[F cos α-μ(mg-F sin α)]/m解析:对木块作受力分析,如右图所示,在竖直方向上合力为零,即F sin α+F N=mg,在水平方向上由牛顿第二定律有F cos α-μF N=ma.联立可得a=F cos α-μ?mg-F sin α?m,故选项D正确.答案: D7.如右图所示,物体在水平拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动,速度为v.现让拉力F逐渐减小,则物体的加速度和速度的变化情况应是() A.加速度逐渐变小,速度逐渐变大B.加速度和速度都在逐渐变小C.加速度和速度都在逐渐变大D.加速度逐渐变大,速度逐渐变小解析:物体向右做匀速直线运动,滑动摩擦力F f=F=μF N=μmg,当F逐渐减小时,F f=μmg不变,所以产生与v方向相反即向左的加速度,加速度的数值a=F f-Fm随F逐渐减小而逐渐增大.因为a与v方向相反,所以v减小.答案: D8.在倾角为37°的光滑斜面上,质量为m的物体以加速度a匀加速下滑.现用沿斜面向上的推力,使物块以1.2a的加速度匀加速向上滑动,则推力的大小是(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)()A.1.2mg B.1.32mgC.1.96mg D.2.2mg解析:在沿斜面方向上,物块匀加速下滑时,有mg sin 37°=ma,①匀加速上滑时,有F-mg sin 37°=1.2ma.②①②联立解得推力F=1.32mg.答案: B9.如右图所示,水平面上质量相等的两木板A、B用一轻质弹簧相连,整个系统处于静止状态.现用一竖直向上的力F拉动木块A,使木块A向上做匀加速直线运动.研究从力F刚作用在木块A上的瞬间到木块B刚离开地面的瞬间这一过程,并且选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点,则下列图中可以表示力F和木块A 的位移x之间的关系的是()解析:弹簧的形变量用x′表示,系统处于静止状态时,易知弹簧的压缩量为mg/k;研究从F刚作用在木板A上的瞬间到弹簧刚恢复原长的瞬间这个过程,由牛顿第二定律得:F+kx′-mg=ma,又因为x+x′=mg/k,所以得F=kx+ma;研究从弹簧恢复原长时到木块B刚离开地面的瞬间这个过程,同理得到F=kx+ma.故选项A正确.答案: A10.质量均为m的A、B两个小球之间系一个质量不计的弹簧,放在光滑的台面上.A 紧靠墙壁,如右图所示,今用恒力F将B球向左挤压弹簧,达到平衡时,突然将力撤去,此瞬间()A.A球的加速度为F/(2m)B.A球的加速度为零C.B球的加速度为F/(2m)D.B球的加速度为F/m解析:恒力F作用时,A和B都平衡,它们的合力都为零,且弹簧弹力为F.突然将力F撤去,对A来说水平方向依然受弹簧弹力和墙壁的弹力,二力平衡,所以A球的合力为零,加速度为零,A项错,B项对.而B球在水平方向只受水平向,故C项错,D项对.右的弹簧的弹力作用,加速度a=Fm答案:BD11.如右图所示,电梯与水平面夹角为30°,当电梯加速向上运动时,梯面对人的支持力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?解析:本题分解加速度比分解力更显方便.对人进行受力分析:重力mg、支持力F N、摩擦力F f(摩擦力的方向一定与接触面平行,由加速度的方向可推知F f水平向右).建立直角坐标系:取水平向右(即F f 方向)为x 轴正向,此时只需分解加速度,其中a x =a cos 30°,a y =a sin 30°(如下图所示). 建立方程并求解:x 方向:F f =ma cos 30°y 方向:F N -mg =ma sin 30°所以F f /(mg )=3/5.答案: 3512.某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目.该山坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名游客连同滑草装置总质量m =80 kg ,他从静止开始匀加速下滑,在时间t =5 s 内沿斜面滑下的位移x =50 m .(不计空气阻力,取g =10 m/s 2,结果保留2位有效数字)问(1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力F 为多大?(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大?解析: (1)由位移公式x =12at 2 沿斜面方向,由牛顿第二定律得mg sin θ-F f =ma联立并代入数值后,得F f =m ⎝ ⎛⎭⎪⎫g sin θ-2x t 2=80 N (2)在垂直斜面方向上,F N -mg cos θ=0,又F f =μF N联立并代入数值后,得μ=F f mg cos θ=0.12. 答案: (1)80 N (2)0.12。
牛顿第二定律 练习与解析

牛顿第二定律 练习与解析1.一辆质量为10kg 的小车,受到20N 的拉力作用,求这辆小车在拉力作用下的加速度是多大?答案:2m/s 2解:由牛顿第二定律,F =maa =F /m =20/10m/s 2=2m/s 2.2.一个物体的质量为50kg ,在100N 的水平拉力的作用下,以1.5m/s 2的加速度加速运动,求物体受到的摩擦力的大小.答案:25N解:由牛顿第二定律可知物体受到的合外力的大小:F =ma =50×1.5N =75N物体受力如图所示:F =F 1-ff =f 1-F =(100-75)N =25N .3.要使重5N 的物体在竖直方向上做匀速直线运动,应对物体施加的拉力是_____N ,此力的方向为_____.答案:5 竖直向上解:物体做匀速直线运动,加速度a =0,由牛顿第二定律:F =ma =0;即物体受到的合外力为零.所以,物体受到的力和物体的重力大小相等,方向相反,所以应对物体施加5N 的力,方向竖直向上.4.一个5N 的力作用在一个物体上,使物体得到的加速度是8m/s 2,作用在另一个物体上所得到的加速度为24m/s 2.如果将两个物体拴在一起,仍用5N 的力作用,求物体得到的加速度是多大?答案:6m/s 2解:设第一个物体的质量为m 1,第二个物体的质量为m 2,第一个物体的加速度为a 1,第二个物体的加速度为a 2,它们共同的加速度为a .由牛顿第二定律得:F =m 1a 1F =m 2a 2 F =(m 1+m 2)a解得a =6m/s 2.5.地面上放一木箱,质量为40kg ,用100N 的力与水平成 37角推木箱,如图4-5所示,恰好使木箱匀速前进.若用此力与水平成 37角向斜上方拉木箱,木箱的加速度多大?(取g =10m/s 2,sin 37=0.6,cos37=0.8) 答案:0.56m/s 2解:当用力推木箱时,物体的受力如图(1)F cos 37-f =0f =μN =μ(mg +F sin 37)得μ=0.17当用力拉木箱时,物体的受力如图(2)合F =F cos 37-f 1=ma f 1=μN 1=μ(mg -F sin37)解得a=0.56m/s2.。
高中物理牛顿第二定律经典练习题专题训练(含答案)

高中物理牛顿第二定律经典练习题专题训
练(含答案)
高中物理牛顿第二定律经典练题专题训练(含答案)
1. Problem
已知一个物体质量为$m$,受到一个力$F$,物体所受加速度为$a$。
根据牛顿第二定律,力、质量和加速度之间的关系可以表示为:
$$F = ma$$
请计算以下问题:
1. 如果质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2,求所受的力
$F$的大小。
2. 如果质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N,求物体的加速度$a$。
2. Solution
使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来解决这些问题。
1. 问题1中,已知质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$F = 2 \times 3 = 6 \,\text{N}$$
所以,所受的力$F$的大小为6N。
2. 问题2中,已知质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$10 = 5a$$
解方程可以得到:
$$a = \frac{10}{5} = 2 \,\text{m/s}^2$$
所以,物体的加速度$a$为2m/s^2。
3. Conclusion
通过计算题目中给定的质量、力和加速度,我们可以使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来求解相关问题。
掌握这一定律的应用可以帮助我们更好地理解物体运动的规律和相互作用。
牛顿第二定律经典例题及答案

牛顿第二定律经典例题及答案
例题:如图,质量的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8N。
当小车向右运动速度达到3m/s时,在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,假定小车足够长,问:
(1)经过多长时间物块停止与小车间的相对运动?
(2)小物块从放在车上开始经过t0=3s 所通过的位移是多少?(g 取10m/s2)
【分析与解答】:
(1)依据题意,物块在小车上停止运动时,物块与小车保持相对静止,应具有共同的速度。
设物块在小车上相对运动时间为t,物块、小车受力分析如图:
物块放上小车后做初速度为零加速度为a1的匀加速直线运动,小车做加速度a2的匀加速运动。
其中对物块:由μmg=ma1,
有a1=μg=2m
对小车:F-μmg=Ma2
∴a2=0.5m/s2物块在小车上停止相对滑动时,速度相同
则有:a1t1=v0+a2t1
故答案为:
(1)经多2s物块停止在小车上相对滑动;
(2)小物块从放在车上开始,经过t=3.0s,通过的位移是8.4m.本文网络搜索,如有侵权联系删除。
高一物理(必修一)《牛顿第二定律》练习题(附答案解析)

高一物理(必修一)《牛顿第二定律》练习题(附答案解析)班级:___________姓名:___________考号:___________一、单选题1.在升降机底部安装一个加速度传感器,其上放置了一个质量为m的小物块,如图甲所示。
升降机从t=0时刻开始竖直向上运动,加速度传感器显示加速度a随时间t变化的图像如图乙所示。
取竖直向上为正方()A.速度不断减小B.加速度先变小再变大C.先是加速度增大的加速运动,后是加速度减小的减速运动D.到最低点时,小孩和杆处于平衡状态5.蹦床运动深受人们喜爱,如图为小明同学在杭州某蹦床馆,利用传感器测得蹦床弹力随时间的变化图。
假设小明仅在竖直方向运动,忽略空气阻力,依据图像给出的物理信息,可得()A.7.5s至8.3s内,运动员先处于失重状态再处于超重状态B.小明的最大加速度为502m/sC.小明上升的最大高度为20mD.小明在整个蹦床过程中机械能守恒θ=︒的光滑斜面上,物块A、B质量分别为m和2m。
物块A静止在轻弹簧上面,6.如图所示,在倾角为30物块B用细线与斜面顶端相连,A、B紧挨在一起但A、B之间无弹力。
已知重力加速度为g,某时刻把细线剪断,当细线剪断瞬间,下列说法正确的是()g g3g二、多选题10.甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向运动,a甲=4 m/s2,a乙=4-m/s2,那么对甲、乙两物体判断正确Mg5参考答案与解析1.C【详解】AB.当a>0时,物块具有向上的加速度,处于超重状态,故AB错误;C.t=t0时刻,a=0,F N=mg,故C正确;D.t=3t0时刻,a=2g,由牛顿第二定律有F N-mg=ma得F N=3mg故D错误。
故选C。
2.D【详解】A.梦天舱和天和舱因之间因冲击对梦天舱和天和舱产生的力大小相等方向相反,可知梦天舱和天可知梦天舱和天和舱的加速度大小不相和舱的加速度方向不同,梦天舱和天和舱的质量不等,根据F ma等,故A错误;B.空间站内的宇航员受到地球的万有引力,由于万有引力全部提供做圆周运动的向心力,所以宇航员处于完全失重状态,故B错误;C.第一宇宙速度为环绕地球做圆周运动的物体的最大速度,可知对接后空间站绕地运行速度小于第一宇宙速度,故C错误;D.对接后空间站的速度会发生变化,若不启动发动机调整轨道,对接后空间站的轨道将会是椭圆,故D正第11 页共11 页。
高中物理必修一牛顿第二定律典型例题

高一物理牛顿第二定律典型例题讲解与错误分析【例1】在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作 [ ]A.匀减速运动B.匀加速运动C.速度逐渐减小的变加速运动D.速度逐渐增大的变加速运动【分析】木块受到外力作用必有加速度,已知外力方向不变,数值变小,根据牛顿第二定律可知,木块加速度的方向不变,大小在逐渐变小,也就是木块每秒增加的速度在减少,由于加速度方向与速度方向一致,木块的速度大小仍在不断增加,即木块作的是加速度逐渐减小速度逐渐增大的变加速运动.【答】 D.【例2】一个质量m=2kg的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N、与桌面平行、互成120°角的拉力作用,则物体的加速度多大?若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少?【分析】物体的加速度由它所受的合外力决定.放在水平桌面上的木块共受到五个力作用:竖直方向的重力和桌面弹力,水平方向的三个拉力.由于木块在竖直方向处于力平衡状态,因此,只需由水平拉力算出合外力即可由牛顿第二定律得到加速度.(1)由于同一平面内、大小相等、互成120°角的三个力的合力等于零,所以木块的加速度a=0.(2)物体受到三个力作用平衡时,其中任何两个力的合力必与第三个力等值反向.如果把某一个力反向,则木块所受的合力F合=2F=20N,所以其加速度为:它的方向与反向后的这个力方向相同.【例3】沿光滑斜面下滑的物体受到的力是 [ ]A.力和斜面支持力B.重力、下滑力和斜面支持力C.重力、正压力和斜面支持力D.重力、正压力、下滑力和斜面支持力【误解一】选(B)。
【误解二】选(C)。
【正确解答】选(A)。
【错因分析与解题指导】 [误解一]依据物体沿斜面下滑的事实臆断物体受到了下滑力,不理解下滑力是重力的一个分力,犯了重复分析力的错误。
[误解二]中的“正压力”本是垂直于物体接触表面的力,要说物体受的,也就是斜面支持力。
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高一物理牛顿第二定律典型例题讲解与错误分析【例1】在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作[ ]A.匀减速运动B.匀加速运动C.速度逐渐减小的变加速运动D.速度逐渐增大的变加速运动【分析】木块受到外力作用必有加速度,已知外力方向不变,数值变小,根据牛顿第二定律可知,木块加速度的方向不变,大小在逐渐变小,也就是木块每秒增加的速度在减少,由于加速度方向与速度方向一致,木块的速度大小仍在不断增加,即木块作的是加速度逐渐减小速度逐渐增大的变加速运动.【答】D.【例2】一个质量m=2kg的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N、与桌面平行、互成120°角的拉力作用,则物体的加速度多大若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少【分析】物体的加速度由它所受的合外力决定.放在水平桌面上的木块共受到五个力作用:竖直方向的重力和桌面弹力,水平方向的三个拉力.由于木块在竖直方向处于力平衡状态,因此,只需由水平拉力算出合外力即可由牛顿第二定律得到加速度.(1)由于同一平面内、大小相等、互成120°角的三个力的合力等于零,所以木块的加速度a=0.(2)物体受到三个力作用平衡时,其中任何两个力的合力必与第三个力等值反向.如果把某一个力反向,则木块所受的合力F合=2F=20N,所以其加速度为:它的方向与反向后的这个力方向相同.【例3】沿光滑斜面下滑的物体受到的力是[ ]A.力和斜面支持力B.重力、下滑力和斜面支持力C.重力、正压力和斜面支持力D.重力、正压力、下滑力和斜面支持力【误解一】选(B)。
【误解二】选(C)。
【正确解答】选(A)。
【错因分析与解题指导】[误解一]依据物体沿斜面下滑的事实臆断物体受到了下滑力,不理解下滑力是重力的一个分力,犯了重复分析力的错误。
[误解二]中的“正压力”本是垂直于物体接触表面的力,要说物体受的,也就是斜面支持力。
若理解为对斜面的正压力,则是斜面受到的力。
在用隔离法分析物体受力时,首先要明确研究对象并把研究对象从周围物体中隔离出来,然后按场力和接触力的顺序来分析力。
在分析物体受力过程中,既要防止少分析力,又要防止重复分析力,更不能凭空臆想一个实际不存在的力,找不到施力物体的力是不存在的。
【例4】图中滑块与平板间摩擦系数为μ,当放着滑块的平板被慢慢地绕着左端抬起,α角由0°增大到90°的过程中,滑块受到的摩擦力将[ ]A.不断增大B.不断减少C.先增大后减少D.先增大到一定数值后保持不变【误解一】选(A)。
【误解二】选(B)。
【误解三】选(D)。
【正确解答】选(C)。
【错因分析与解题指导】要计算摩擦力,应首先弄清属滑动摩擦力还是静摩擦力。
若是滑动摩擦,可用f=μN计算,式中μ为滑动摩擦系数,N是接触面间的正压力。
若是静摩擦,一般应根据物体的运动状态,利用物理规律(如∑F=0或∑F = ma)列方程求解。
若是最大静摩擦,可用f=μsN计算,式中的μs是静摩擦系数,有时可近似取为滑动摩擦系数,N是接触面间的正压力。
【误解一、二】都没有认真分析物体的运动状态及其变化情况,而是简单地把物体受到的摩擦力当作是静摩擦力或滑动摩擦力来处理。
事实上,滑块所受摩擦力的性质随着α角增大会发生变化。
开始时滑块与平板将保持相对静止,滑块受到的是静摩擦力;当α角增大到某一数值α0时,滑块将开始沿平板下滑,此时滑块受到滑动摩擦力的作用。
当α角由0°增大到α0过程中,滑块所受的静摩擦力f的大小与重力的下滑力平衡,此时f = mgsinα.f 随着α增大而增大;当α角由α0增大到90°过程中,滑块所受滑动摩擦力f=μN=μmgcosα,f 随着α增大而减小。
【误解三】的前提是正压力N不变,且摩擦力性质不变,而题中N随着α的增大而不断增大。
【例5】如图,质量为M的凹形槽沿斜面匀速下滑,现将质量为m的砝码轻轻放入槽中,下列说法中正确的是[ ]A.M和m一起加速下滑B.M和m一起减速下滑C.M和m仍一起匀速下滑【误解一】选(A)。
【误解二】选(B)。
【正确解答】选(C)。
【错因分析与解题指导】[误解一]和[误解二]犯了同样的错误,前者片面地认为凹形槽中放入了砝码后重力的下滑力变大而没有考虑到同时也加大了正压力,导致摩擦力也增大。
后者则只注意到正压力加大导致摩擦力增大的影响。
事实上,凹形槽中放入砝码前,下滑力与摩擦力平衡,即Mgsinθ=μMgcosθ;当凹形槽中放入砝码后,下滑力(M + m)gsinθ与摩擦力μ(M + m)gcosθ仍平衡,即(M + m)gsinθ=μ(M + m)gcosθ凹形槽运动状态不变。
【例6】图1表示某人站在一架与水平成θ角的以加速度a向上运动的自动扶梯台阶上,人的质量为m,鞋底与阶梯的摩擦系数为μ,求此时人所受的摩擦力。
【误解】因为人在竖直方向受力平衡,即N = mg,所以摩擦力f=μN=μmg。
【正确解答】如图2,建立直角坐标系并将加速度a沿已知力的方向正交分解。
水平方向加速度a2=acosθ由牛顿第二定律知f = ma2 = macosθ【错因分析与解题指导】计算摩擦力必须首先判明是滑动摩擦,还是静摩擦。
若是滑动摩擦,可用f=μN计算;若是静摩擦,一般应根据平衡条件或运动定律列方程求解。
题中的人随着自动扶梯在作匀加速运动,在水平方向上所受的力应该是静摩擦力,[误解]把它当成滑动摩擦力来计算当然就错了。
另外,人在竖直方向受力不平衡,即有加速度,所以把接触面间的正压力当成重力处理也是不对的。
用牛顿运动定律处理平面力系的力学问题时,一般是先分析受力,然后再将诸力沿加速度方向和垂直于加速度方向正交分解,再用牛顿运动定律列出分量方程求解。
有时将加速度沿力的方向分解显得简单。
该题正解就是这样处理的。
【例7】在粗糙水平面上有一个三角形木块abc,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量m1和m2的木块,m1>m2,如图1所示。
已知三角形木块和两个物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块[ ]A.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右B.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左C.有摩擦力作用,但摩擦力方向不能确定D.以上结论都不对【误解一】选(B)。
【误解二】选(C)。
【正确解答】选(D)。
【错因分析与解题指导】[误解一]根据题目给出的已知条件m1>m2,认为m1对三角形木块的压力大于m2对三角形木块的压力,凭直觉认为这两个压力在水平方向的总效果向右,使木块有向右运动的趋势,所以受到向左的静摩擦力。
[误解二]求出m1、m2对木块的压力的水平分力的合力F=(m1cosθ1sinθ1—m2cosθ2sinθ2)g后,发现与m1、m2、θ1、θ2的数值有关,故作此选择。
但因遗漏了m1、m2与三角形木块间的静摩擦力的影响而导致错误。
解这一类题目的思路有二:1.先分别对物和三角形木块进行受力分析,如图2,然后对m1、m2建立受力平衡方程以及对三角形木块建立水平方向受力平衡方程,解方程得f的值。
若f=0,表明三角形木块不受地面的摩擦力;若f为负值,表明摩擦力与假设正方向相反。
这属基本方法,但较繁复。
2.将m1、m2与三角形木块看成一个整体,很简单地得出整体只受重力(M + m1 + m2)g和支持力N两个力作用,如图3,因而水平方向不受地面的摩擦力。
【例8】质量分别为m A和m B的两个小球,用一根轻弹簧联结后用细线悬挂在顶板下(图1),当细线被剪断的瞬间,关于两球下落加速度的说法中,正确的是[ ]A.a A=a B=0 B.a A=a B=gC.a A>g,a B=0 D.a A<g,a B=0分析分别以A、B两球为研究对象.当细线未剪断时,A球受到竖直向下的重力m A g、弹簧的弹力T,竖直向上细线的拉力T′;B球受到竖直向下的重力m B g,竖直向上弹簧的弹力T图2.它们都处于力平衡状态.因此满足条件T = m B g,T′=m A g + T =(m A+m B)g.细线剪断的瞬间,拉力T′消失,但弹簧仍暂时保持着原来的拉伸状态,故B球受力不变,仍处于平衡状态,aB=0;而A球则在两个向下的力作用下,其瞬时加速度为答C.说明1.本题很鲜明地体现了a与F之间的瞬时关系,应加以领会.2.绳索、弹簧以及杆(或棒)是中学物理中常见的约束元件,它们的特性是不同的,现列表对照如下:【例9】在车箱的顶板上用细线挂着一个小球(图1),在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断:(1)细线竖直悬挂:______;(2)细线向图中左方偏斜:_________(3)细线向图中右方偏斜:___________ 。
【分析】作用在小球上只能有两个力:地球对它的重力mg、细线对它的拉力(弹力)T.根据这两个力是否处于力平衡状态,可判知小球所处的状态,从而可得出车厢的运动情况。
(1)小球所受的重力mg与弹力T在一直线上,如图2(a)所示,且上、下方向不可能运动,所以小球处于力平衡状态,车厢静止或作匀速直线运动。
(2)细线左偏时,小球所受重力mg与弹力T不在一直线上[如图2(b)],小球不可能处于力平衡状态.小球一定向着所受合力方向(水平向右方向)产生加速度.所以,车厢水平向右作加速运动或水平向左作减速运动.(3)与情况(2)同理,车厢水平向左作加速运动或水平向右作减速运动[图2(c)].【说明】力是使物体产生加速度的原因,不是产生速度的原因,因此,力的方向应与物体的加速度同向,不一定与物体的速度同向.如图2(b)中,火车的加速度必向右,但火车可能向左运动;图2(c)中,火车的加速度必向左,但火车可能向右运动.【例10】如图1,人重600牛,平板重400牛,如果人要拉住木板,他必须用多大的力(滑轮重量和摩擦均不计)【误解】对滑轮B受力分析有2F=T对木板受力分析如图2,则N+F=N+G板又N=G人【正确解答一】对滑轮B有2F=T对人有N+F=G人对木板受力分析有F+T=G板+N【正确解答二】对人和木板整体分析如图3,则T+2F=G人+G板由于T=2F【错因分析与解题指导】[误解]错误地认为人对木板的压力等于人的重力,究其原因是没有对人进行认真受力分析造成的。
【正确解答一、二】选取了不同的研究对象,解题过程表明,合理选取研究对象是形成正确解题思路的重要环节。
如果研究对象选择不当,往往会使解题过程繁琐费时,并容易发生错误。
通常在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内物体(或部分)间相互作用时,用隔离法。
在解答一个问题需要多次选取研究对象时,可整体法和隔离法交替使用。
【例11】如图1甲所示,劲度系数为k2的轻质弹簧,竖直放在桌面上,上面压一质量为m的物块,另一劲度系数为k1的轻质弹簧竖直地放在物块上面,其下端与物块上表面连接在一起,要想使物块在静止时,下面弹簧承受物重的2/3,应将上面弹簧的上端A竖直向上提高的距离是多少【分析】由于拉A时,上下两段弹簧都要发生形变,所以题目给出的物理情景比较复杂,解决这种题目最有效的办法是研究每根弹簧的初末状态并画出直观图,清楚认识变化过程如图1乙中弹簧2的形变过程,设原长为x20,初态时它的形变量为△x2,末态时承重2mg/3,其形变量为△x2′,分析初末态物体应上升△x2-△x2′.对图丙中弹簧1的形变过程,设原长为x10(即初态).受到拉力后要承担物重的1/3,则其形变是为△x1,则综合可知A点上升量为d=△x1+△x2-△x2′【解】末态时对物块受力分析如图2依物块的平衡条件和胡克定律F1+F2′=mg (1)初态时,弹簧2弹力F2 = mg = k2△x2(2)式(3)代入式(1)可得由几何关系d=△x1+△x2-△x2′(4)【说明】从前面思路分析可知,复杂的物理过程,实质上是一些简单场景的有机结合.通过作图,把这个过程分解为各个小过程并明确各小过程对应状态,画过程变化图及状态图等,然后找出各状态或过程符合的规律,难题就可变成中档题,思维能力得到提高。