第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题
第三章第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题
即时应用 2．(2012· 皖南八校联考)某兴趣小组 为了体验电梯中的超重和失重现象， 电梯由1楼出发，上升至6楼停下，该 过程中兴趣小组利用压力传感器和笔 记本电脑作出了一个质量为1 kg的物 体
对传感器的压力与时间图象，如图 3－2－2所示，试求：(g取 9.8 m/s2)
图3－2－2
(1)该过程中电梯的最大速度；
(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求
解,通常先用表示物理量的符号运算,解
出所求物理量的表达式,然后将已知物
理量的数值及单位代入，通过运算求
结果．
3．应用牛顿第二定律的解题步骤 (1)明确研究对象．根据问题的需要和 解题的方便，选出被研究的物体． (2)分析物体的受力情况和运动情 况．画好受力分析图，明确物体的运 动性质和运动过程．
要点透析直击高考
一、对牛顿第二定律的理解
1．牛顿第二定律的“五性”
(1)矢量性：公式F＝ma是矢量式，任
一时刻，F与a总同向．
(2)瞬时性：a与F对应同一时刻，即a 为某时刻的加速度时，F为该时刻物体 所受的合外力． (3)因果性：F是产生加速度a的原因， 加速度a是F作用的结果．
(4)同一性：有三层意思：①加速度a
是相对同一个惯性系的(一般指地面);
②F＝ma中，F、m、a对应同一个物
体或同一个系统；③F＝ma中，各量
统一使用国际单位．
(5)独立性：①作用于物体上的每一个 力各自产生的加速度都满足F＝ma， ②物体的实际加速度等于每个力产生 的加速度的矢量和，③分力和加速度 在各个方向上的分量也满足F＝ma即 Fx＝max，Fy＝may.
正交分解法的应用
例2
如图3－2－5所示，质量为m的
人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a
第二、三课时 牛顿第二定律 两类动力学问题bczx2
图3－2－1
D．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零
【解析】 根据受力分析可知，当撤掉拉力后，木板向右做减速运动，物
块向右做加速运动，直到两者速度相等后，一起做匀速运动．
【答案】 BC
学生P40 关于牛顿第二定律的进一步理解
1．牛顿第二定律描述了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系， 联系物体的受力情况和运动情况的桥梁是加速度，这种关系可以从以下
学生P40
关于瞬时加速度问题的分析 (2009·广州综合测试)如图3－2－4甲所示，一质量为m
的物体系于长度分别为L1、L2的两根不可伸长的细线上，L1的一端悬挂
在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态．
图3－2－4
(1)现将图甲中L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度；
(2)若将图甲中的细线L1改为质量不计的轻弹簧而其余情
角度进一步理解.
同向性 瞬时性 因果性
同一性
公式F＝ma是矢量式，任一时刻，F合 与a同向 a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加 速度时，F为该时刻物体所受合外力 F是产生a的原因，物体具有加速度是 因为物体受到了力 ①加速度a相对同一惯性系(一般指地 面) ②F＝ma中，F、m、a对应同一物体或
2.关于瞬时加速度问题的分析
物理公式不仅决定了物理量之间的关系，也决定了物理量
单位间的关系，推导物理量的单位要借助物理公式，依据单位是否正确可 以判断物理公式是否正确．
三、两类动力学问题
可用程序图表示如下：
1．下列对牛顿第二定律的表达式F＝ma及其变形公式的理解，正确的
是(
)
A．由F＝ma可知，物体所受的合力与其质量成正比，与其运动的加速 9·南充模拟)某超市中一台阶式电梯与地面的夹角为θ， 一质量为m的人站在电梯的一台阶上相对电梯静止，如图3－2－3所 示．则当电梯以加速度a匀加速上升时，求：
牛顿第二定律 两类动力学问题
题型二
建立“运动模型”解决 动力学问题
例 2 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”．某同学身高 1.8 m，质量 80 kg，在某一次运 动会上，他参加跳高比赛时“加速距离”为 0.5 m， 起跳后身体横着越过(背越式)2.15 m 高的横杆， 试估 算人的起跳速度 v 和起跳过程中地面对人的平均作 用力．(g 取 10 m/s2)
第 2 课时
牛顿第二定律
两类动力学问题
课前考点自清
一、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．适用范围
.
(1) 牛顿第二定律只适用于 惯性 参考系 ( 相对 地面静止或 匀速直线运动 运动的参考系)． (2)牛顿第二定律只适用于宏观 物体 (相对于分 子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况．
答案 C
题型互动探究
题型一 牛顿运动定律在动力学两类基本问题中的应用 例 1 科研人员乘气球进行科学考察，气球、座舱、压舱物 和科研人员的总质量为 990 kg.气球在空中停留一段时间 后，发现气球漏气而下降，及时堵住，堵住时气球下降 速度为 1 m/s，且做匀加速运动，4 s 内下降了 12 m，已 知气球安全着陆的速度为 2 m/s.为使气球安全着陆． 向舱 外缓慢抛出重 101 kg 的重物．若空气阻力和泄漏气体的 质量可忽略，重力加速度 g 取 9.89 m/s2，求抛掉重物后 气球达到安全着陆速度的时间．
【高考佐证 1】质量为 1 kg 的物体静止在水平面上， 物体与水平面之间的动摩擦因数为 0.2.对物体施加一 个大小变化、方向不变的水平拉力 F，使物体在水平 面上运动了 3t0 的时间．为使物体在 3t0 时间内发生的 位移最大，力 F 随时间的变化情况应该为下面四个图 中的 ( )
2024高考物理一轮复习--牛顿第二定律的应用--瞬时性问题,动力学中的两类基本问题
瞬时性问题、动力学中的两类基本问题一、瞬时问题的两类模型轻绳、轻杆和接触面的弹力能跟随外界条件发生突变；弹簧(或橡皮绳)的弹力不能突变，在外界条件发生变化的瞬间可认为是不变的．二、动力学两类基本问题1.解题指导（1）做好两个分析：①受力分析，表示出合力与分力的关系；②运动过程分析，表示出加速度与各运动量的关系.（2）熟悉两种处理方法：合成法和正交分解法.（3）把握一个关键：求解加速度是解决问题的关键．2.必备知识（1）基本思路（2）基本步骤（3）解题关键(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。
(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。
三、针对练习1、如图甲、乙所示，细绳拴一个质量为m 的小球，小球分别用固定在墙上的轻质铰链杆和轻质弹簧支撑，平衡时细绳与竖直方向的夹角均为53°，轻杆和轻弹簧均水平。
已知重力加速度为g ，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。
下列结论正确的是( )A ．甲、乙两种情境中，小球静止时，细绳的拉力大小均为43mgB ．甲图所示情境中，细绳烧断瞬间小球的加速度大小为43gC ．乙图所示情境中，细绳烧断瞬间小球的加速度大小为53gD ．甲、乙两种情境中，细绳烧断瞬间小球的加速度大小均为53g2、如图所示，细线连接着A 球，轻质弹簧两端连接着质量相等的A ，B 球，在倾角为θ的光滑斜面体C 上静止，弹簧与细线均平行于斜面．C 的底面粗糙，在水平地面上能始终保持静止，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是( ) A ．两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为g sin θ B ．A 球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2g sin θ C ．C 对地面的压力等于A ，B 和C 的重力之和 D ．地面对C 无摩擦力3、如图所示，物块1的质量为3m ，物块2的质量为m ，两者通过弹簧相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2的加速度大小分别为a 1、a 2.重力加速度大小为g .则有( ) A ．a 1＝0，a 2＝g B ．a 1＝g ，a 2＝g C ．a 1＝0，a 2＝4 g D ．a 1＝g ，a 2＝4 g4、如图所示，质量分别为m 、2m 的球A 、B 由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在正在竖直向上做匀减速运动的电梯内，细线承受的拉力为F ，此时突然剪断细线，在绳断的瞬间，弹簧的弹力大小和小球A 的加速度大小分别为( ) A ．2F 3 2F 3m ＋gB ．F 3 2F3m＋gC ．2F 3 F 3m＋gD ．F 3 F3m＋g5、如图，A 、B 两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中，A 、B 两球用轻弹簧相连，图乙中A 、B 两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C 与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间(重力加速度为g )( ) A ．图甲中A 球的加速度不为零 B ．图乙中两球加速度均为g sin θ C ．图乙中轻杆的作用力一定不为零D ．图甲中B 球的加速度是图乙中B 球加速度的3倍6、如图所示，质量为2 kg 的物体B 和质量为1 kg 的物体C 用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。
第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题
第2讲牛顿第二定律两类动力学问题考点1对牛顿第二定律的理解1．牛顿第二定律的性质2．合力、加速度、速度的关系(1)物体的加速度由所受合力决定，与速度无必然联系．(2)合力与速度夹角为锐角，物体加速；合力与速度夹角为钝角，物体减速．(3)a＝ΔvΔt是加速度的定义式，a与v、Δv无直接关系；a＝Fm是加速度的决定式．1．(多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是(ABC)A．原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度B．加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同C．在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的D．合力变小，物体的速度一定变小解析：加速度与力同时产生、同时消失、同时变化，选项A正确；加速度的方向由合力方向决定，但与速度方向无关，选项B正确；在初速度为0的匀加速直线运动中，合力方向决定加速度方向，加速度方向决定末速度方向，选项C正确；合力变小，物体的加速度一定变小，但速度不一定变小，选项D错误．2．(2019·黑龙江哈尔滨考试)如图所示，一木块在光滑水平面上受到一恒力F作用而运动，前方固定一轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是(C)A．木块将立即做匀减速直线运动B．木块将立即做变减速直线运动C．在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大D．在弹簧处于最大压缩状态时，木块的加速度为零解析：对木块进行受力分析，接触弹簧后弹力不断增大，当弹力小于力F时，木块仍将加速运动，但加速度变小，A、B均错误．在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的加速度为0，速度最大，C正确．继续压缩弹簧，合力反向且增大，加速度向右不断增大，D错误．3．(多选)一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则(BC)A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B．质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D．质点单位时间内速率的变化量总是不变解析：质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点所受的合外力为该恒力．①若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点做曲线运动，质点速度方向与恒力方向不同，故A 错；②若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点做曲线运动，力与速度方向不再垂直，例如平抛运动，故B正确；③由牛顿第二定律可知，质点加速度方向总是与其所受合外力方向相同，C 正确；④根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，而速率变化量不一定相同，故D错．考点2牛顿第二定律的瞬时性1．两种模型加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型：2．求解瞬时加速度的一般思路 分析瞬时变化前后物体的受力情况⇒列牛顿第二定律方程⇒求瞬时加速度如图甲、乙所示，细线均不可伸长，两小球均处于平衡状态且质量相同．如果突然把两水平细线剪断，剪断瞬间小球A 的加速度的大小为________，方向为________；小球B 的加速度的大小为________，方向为________；剪断瞬间图甲中倾斜细线OA 与图乙中弹簧的拉力之比为________(θ角已知)．[审题指导]A 球――→刚性绳弹力特点判定合力的方向―→加速度大小和方向B 球――→弹簧弹力特点判定合力的方向―→加速度大小和方向 【解析】 设两球质量均为m ，剪断水平细线瞬间，对A 球受力分析，如图(a)所示，球A 将沿圆弧摆下，故剪断水平细线瞬间，小球A 的加速度a 1方向沿圆周的切线方向向下，即垂直倾斜细线OA 向下．则有F T1＝mg cos θ，F 1＝mg sin θ＝ma 1，所以a 1＝g sin θ.水平细线剪断瞬间，B 球所受重力mg 和弹簧弹力F T2不变，小球B 的加速度a 2方向水平向右，如图(b)所示，则 F T2＝mg cos θ，F 2＝mg tan θ＝ma 2，所以a 2＝g tan θ.甲图中倾斜细线OA 与乙图中弹簧的拉力之比为F T1F T2＝cos 2θ. 【答案】 见解析在求解瞬时加速度时应注意的问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析．(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变．1．(多选)如图所示，A 、B 两物块质量分别为2m 、m ，用一轻弹簧相连，将A 用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，B 物块恰好与水平桌面接触而没有挤压，此时轻弹簧的伸长量为x .现将悬绳剪断，则下列说法正确的是( BD )A ．悬绳剪断后，A 物块向下运动2x 时速度最大B ．悬绳剪断后，A 物块向下运动3x 时速度最大C ．悬绳剪断瞬间，A 物块的加速度大小为2gD ．悬绳剪断瞬间，A 物块的加速度大小为32g 解析：剪断悬绳前，对物块B 受力分析，物块B 受到重力和弹簧的弹力，可知弹力F ＝mg .悬绳剪断瞬间，对物块A 分析，物块A的合力为F 合＝2mg ＋F ＝3mg ，根据牛顿第二定律，得a ＝32g ，故C 错误，D 正确；弹簧开始处于伸长状态，弹力F ＝mg ＝kx ；物块A 向下压缩，当2mg ＝F ′＝kx ′时，速度最大，即x ′＝2x ，所以A 下降的距离为3x 时速度最大，故B 正确，A 错误．2．如图所示，在倾角θ＝30°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，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 .某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，下列说法错误的是( A )A ．物块B 的加速度为12g B ．物块A 、B 间的弹力为13mg C ．弹簧的弹力为12mg D ．物块A 的加速度为13g 解析：细线剪断瞬间，弹簧弹力不变，因而弹力F ＝mg sin30°＝12mg ，选项C 正确；细线剪断后，物块A 、B 将共同沿斜面加速下滑，根据牛顿第二定律有3mg sin30°－F ＝3ma ，解得a ＝13g ，选项A 错误，选项D 正确；以物块B 为研究对象可知2mg sin30°－N ＝2ma ，解得N ＝13mg ，选项B 正确． 考点3 两类动力学问题1．解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如图所示．2．两类动力学问题的解题步骤考向1已知受力求运动如图所示，质量为0.5 kg、0.2 kg的弹性小球A、B穿过一绕过定滑轮的轻绳，绳子末端与地面距离0.8 m，小球距离绳子末端6.5 m，小球A、B与轻绳的滑动摩擦力都为重力的0.5倍，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现由静止同时释放A、B两个小球，不计绳子质量，忽略与定滑轮相关的摩擦力，g取10 m/s2.(1)释放A 、B 两个小球后，A 、B 的各自加速度？(2)小球B 从静止释放经多长时间落到地面？[审题指导] 本题力和运动分析是关键(1)由于f A >f B ，B 受滑动摩擦力，A 受静摩擦力，否则轻绳合力不为零．(2)由于m B g >f B ，B 球向下加速运动．(3)由于m A g >f B ，A 球向下加速运动，同时A 球带动轻绳共同运动．【解析】 (1)由题意知，B 与轻绳的最大摩擦力小于A 与轻绳的最大摩擦力，所以轻绳与A 、B 间的摩擦力大小均为km 2g .对B ，由牛顿第二定律得：m 2g －km 2g ＝m 2a 2，a 2＝5 m/s 2. 对A ，由牛顿第二定律得：m 1g －km 2g ＝m 1a 1，a 1＝8 m/s 2.(2)A 球与绳子一起向下加速运动，B 球沿绳子向下加速运动． 设经历时间t 1小球B 脱离绳子，小球B 下落高度为h 1，获得速度为v ，12a 1t 21＋12a 2t 21＝l ＝6.5 m ，t 1＝1 s ， h 1＝12a 2t 21＝2.5 m ，v ＝a 2t 1＝5 m/s.小球B脱离绳子后在重力作用下匀加速下落，此时距地面高为h2，经t2落地，则：h2＝6.5 m＋0.8 m－2.5 m＝4.8 m，h2＝v t2＋12gt22，t2＝0.6 s，t＝t1＋t2＝1.6 s.【答案】(1)8 m/s2 5 m/s2(2)1.6 s考向2已知运动求未知力放于水平地面的小车上，一细线一端系着质量为m 的小球a，另一端系在车顶，当小车做直线运动时，细线与竖直方向的夹角为θ，此时放在小车上质量M的物体b跟小车相对静止，如图所示，取重力加速度为g，下列说法正确的是()A．小车一定向左运动B．加速度的大小为g sinθ，方向向左C．细线的拉力大小为mg cosθ，方向沿线斜向上D．b受到的摩擦力大小为Mg tanθ，方向向左【解析】小球a和物体b、小车一起运动，加速度相同，对小球a受力分析，受重力和绳拉力，合力水平向左，可知加速度向左，但不知道速度方向，故小车可向左加速或向右减速，选项A错误；对a球由牛顿第二定律mg tanθ＝ma，可得a＝g tanθ，选项B错误；对a球分析，由合成法可得F T＝mgcosθ，方向沿绳斜向上，选项C错误；对b物体分析可知由静摩擦力提供加速度，F f静＝Ma＝Mg tanθ，方向与加速度方向相同，且向左，选项D正确．【答案】 D考向3 两类动力学问题的综合应用(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成，甲球质量大于乙球质量．两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速率无关．若它们下落相同的距离，则( )A ．甲球用的时间比乙球长B ．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C ．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D ．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功[审题指导] (1)由同一种材料制成→两球的密度相等．(2)受到的阻力与球的半径成正比→F f ＝kr .【解析】 设小球的密度为ρ，其质量m ＝4ρπr 33，设阻力与球的半径的比值为k ，根据牛顿第二定律得：a ＝(mg －kr )m ＝g －kr (4ρπr 33)＝g －3k 4ρπr 2，由此可见，由m 甲>m 乙，ρ甲＝ρ乙，r 甲>r 乙可知a 甲>a 乙，选项C 错误；由于两球由静止下落，两小球下落相同的距离则由x ＝12at 2，t 2＝2x a ，t 甲<t 乙，选项A 错误；由v 2＝2ax 可知，甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小，选项B 正确；由于甲球质量大于乙球质量，所以甲球半径大于乙球半径，甲球所受的阻力大于乙球所受的阻力，则两小球下落相同的距离甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功，选项D 正确．【答案】 BD3．如图甲所示，光滑平台右侧与一长为l＝2.5 m的水平木板相接，木板固定在地面上，现有一小滑块以v0＝5 m/s初速度滑上木板，恰好滑到木板右端停止．现将木板右端抬高，使木板与水平地面的夹角θ＝37°，如图乙所示，让滑块以相同的初速度滑上木板，不计滑块滑上木板时的能量损失，g取10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)滑块与木板之间的动摩擦因数μ；(2)滑块从滑上倾斜木板到滑回木板底端所用的时间t.解析：(1)设滑块质量为m，木板水平时滑块加速度为a，则对滑块有μmg＝ma①滑块恰好到木板右端停止0－v20＝－2al②解得μ＝v202gl＝0.5③(2)当木板倾斜时，设滑块上滑时的加速度为a1，最大距离为s，上滑的时间为t1，有μmg cosθ＋mg sinθ＝ma1④0－v20＝－2a1s⑤0＝v0－a1t1⑥由④⑤⑥式，解得t1＝0.5 s⑦设滑块下滑时的加速度为a2，下滑的时间为t2，有mg sinθ－μmg cosθ＝ma2⑧s ＝12a 2t 22⑨ 由⑧⑨式解得t 2＝52s ，所以滑块从滑上倾斜木板到滑回木板底端所用的时间t ＝t 1＋t 2＝1＋52s. 答案：(1)0.5 (2)1＋52s解决动力学两类问题的两个关键点学习至此，请完成课时作业8。
第三章：牛顿运动定律(3.2_牛顿第二定律、两类动力学问题)讲解
2012年物理一轮精品复习学案：第2节 牛顿第二定律、两类动力学问题【考纲知识梳理】一、牛顿第二定律1、内容：牛顿通过大量定量实验研究总结出：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向和合外力的方向相同。
这就是牛顿第二定律。
2、其数学表达式为：m Fa =ma F =牛顿第二定律分量式：⎩⎨⎧==yy x x ma F ma F用动量表述：t PF ∆=合3、牛顿定律的适用范围：（1）只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系；（2）只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理微观粒子高速运动问题； 二、两类动力学问题1.由受力情况判断物体的运动状态；2.由运动情况判断的受力情况 三、单位制1、单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。
（1）基本单位：所选定的基本物理量的(所有)单位都叫做基本单位，如在力学中，选定长度、质量和时间这三个基本物理量的单位作为基本单位： 长度一cm 、m 、km 等； 质量一g 、kg 等； 时间—s 、min 、h 等。
（2）导出单位：根据物理公式和基本单位，推导出其它物理量的单位叫导出单位。
2、由基本单位和导出单位一起组成了单位制。
选定基本物理量的不同单位作为基本单位，可以组成不同的单位制，如历史上力学中出现了厘米·克·秒制和米·千克·秒制两种不同的单位制，工程技术领域还有英尺·秒·磅制等。
【要点名师精解】一、对牛顿第二定律的理解1、牛顿第二定律的“四性”（1）瞬时性：对于一个质量一定的物体来说，它在某一时刻加速度的大小和方向，只由它在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定．当它受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，这便是牛顿第二定律的瞬时性的含义．例如，物体在力F1和力F2的共同作用下保持静止，这说明物体受到的合外力为零．若突然撤去力F2，而力F1保持不变，则物体将沿力F1的方向加速运动．这说明，在撤去力F2后的瞬时，物体获得了沿力F1方向的加速度a1．撤去力F2的作用是使物体所受的合外力由零变为F1，而同时发生的是物体的加速度由零变为a1．所以，物体运动的加速度和合外力是瞬时对应的．（2）矢量性(加速度的方向与合外力方向相同)；合外力F是使物体产生加速度a的原因，反之，a是F产生的结果，故物体加速度方向总是与其受到的合外力方向一致，反之亦然。
牛顿第二定律的应用常见题型与解题方法（王老师原创）非常全面,经典..
牛顿第二定律的应用第一讲一、两类动力学问题1.1.已知物体的受力情况求物体的运动情况：已知物体的受力情况求物体的运动情况：已知物体的受力情况求物体的运动情况：根据物体的受力情况求出物体受到的合外力，然后应用牛顿第二定律F=ma 求出物体的加速度，再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度、位移或运动时间。
件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度、位移或运动时间。
2.2.已知物体的运动情况求物体的受力情况：已知物体的运动情况求物体的受力情况：已知物体的运动情况求物体的受力情况：根据物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出某些未知力。
进而求出某些未知力。
求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：第一类第一类 第二类第二类典型例题： 例1、如图所示，用F =12 N 的水平拉力，使物体由静止开始沿水平地面做匀加速直线运动. 已知物体的质量m =2.0 kg ，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.30. 求：求：(1)物体加速度a 的大小；的大小； (2)物体在t =2.0s 时速度v 的大小.例2、列车在机车的牵引下沿平直铁轨匀加速行驶，在100s 内速度由5.0m/s 增加到15.0m/s.（1）求列车的加速度大小．）求列车的加速度大小．（2）若列车的质量是1.01.0××106kg kg，机车对列车的牵引力是，机车对列车的牵引力是1.51.5××105N ，求列车在运动中所受的阻力大小．，求列车在运动中所受的阻力大小．二、正交分解法在牛顿第二定律中的应用例3、如图所示，质量为m 的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a 向上减速运动，向上减速运动，a a 与水平方向的夹角为θ，求人所受到的支持力和摩擦力．求人所受到的支持力和摩擦力．三、整体法与隔离法在牛顿第二定律中的应用 物体的受力情况力情况 物体的加速度a 物体的运动情况动情况F 求内力：先整体后隔离求内力：先整体后隔离例4、如图所示，两个质量相同的物体1和2，紧靠在一起放在光滑的水平面上，如果它们分别受到水平推力F1和F2的作用，而且F1F1＞＞F2F2，则，则1施于2的作用力的大小为（的作用力的大小为（ ）A ．F1B ．F2C ．（F1+F2F1+F2））/2D D．．（F1-F2F1-F2））/2求外力：先隔离后整体求外力：先隔离后整体例5、如图所示，质量为m 的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面的质量为M M ，斜面与物块无摩擦，地面光滑。
3.2牛顿第二定律两类动力学问题
答案 小球的加速度方向是先向下后向上,大小是先 变小后变大;速度方向始终竖直向下,大小是先变大后 变小. 规律总结 很多非匀变速过程都要涉及应用牛顿第二定律进行过 程分析,如“电磁感应部分导体棒获得收尾速度前的 过程”“机车起动获得最大速度之前的过程”等都属 于这一问题.分析此类问题应注意以下几方面: (1)准确分析研究对象的受力情况,明确哪些力是恒力, 哪些力是变力,如何变化. (2)依据牛顿第二定律列方程,找到运动情况和受力情 况的相互制约关系,发现潜在状态(如平衡状态、收尾 速度等),找到解题突破口.
(1)恒力F的大小.
(2)斜面的倾角α.
(3)t=2.1 s时物体的速度.
解析 (1)物体从A到B过程中:a1= 则F=ma1=2 N
v 1=2
t1
m/s2①
②
v2
(2)物体从B到C过程中a2= t 2 =5 m/s
③
由牛顿第二定律可知mgsinα=ma2④
代入数据解得sinα=1/2,α=30°⑤
7
(3)选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向 为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向. (4)求合外力F合. (5)根据牛顿第二定律F合=ma列方程求解,必要时 还要对结果进行讨论. 特别提醒 1.物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始
状态共同决定的. 2.无论是哪种情况,联系力和运动的“桥梁”是加
22
(3)设B点的速度为vB,从v=0.8 m/s到B点过程中
vB=0.8+a1t1
⑥
从B点到v=3 m/s过程vB=3+a2t2
⑦
t1+t2=1.8 s
⑧
解得t1=1.6s t2=0.2 s vB=4 m/s
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变式训练
1.如图3－2－4所示是两根轻弹簧与两个质量都 为m的小球连接成的系统，上面一根弹簧的上端固定 在天花板上，两小球之间还连接了一根不可伸长的 细线．该系统静止，细线受到的拉力大小等于4 mg. 在剪断了两球之间的细线的瞬间，球A的加速度aA和 球B的加速度aB分别是( B ) A．2g，竖直向下；2g，竖直向下 B．4g，竖直向上；4g，竖直向下 C．2g，竖直向上；2g，竖直向下 D．2g，竖直向下；4g，竖直向下
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Hale Waihona Puke 探究点二牛顿第二定律的瞬时性问题
1.对牛顿第二定律的瞬时性理解 物体运动的加速度 a 与其所受的合外力 F 有瞬时对应关 系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力．若合 外力的大小或方向改变， 加速度的大小或方向也立即(同时) 改变；或合外力变为零，加速度也立即变为零；如果物体 的合外力发生突变，则对应加速度也发生突变.
第二节 牛顿第二定律
两类动力学问题
基础知识梳理
一、牛顿第二定律 1．内容：物体加速度的大小跟合外力成 正比 ， 跟物体的质量成 反比 ，加速度的方向跟作合外用力
的方向 相同 ．
2．表达式：F＝ma 3．物理意义：它突出了力是改变物体运动状态 （或产生加速度）的原因，不是维持物体运动的原 因．
基础知识梳理
3．适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系， 静止 匀速直线运动 即相对于地面 或 的参考 系． (2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相 对于分子、原子等)、 低速 运动(远小于光 速)的情况．
基础知识梳理
思考
F 由牛顿第二定律得 m＝ a ， 由此说明 物体的质量与合力成正比，与加速度成 反比，这种说法对吗？为什么？
基础知识梳理
4．国际单位制中的基本物理量和基 本单位
物理量名称 物理量符号 l 长度 m 质量 t 时间 I 电流 T 热力学温度 n 物质的量 I 发光强度 单位名称 米 千克 秒 安[培] 开[尔文] 摩[尔] 坎[德拉] 单位符号 m kg s A K mol cd
课堂互动讲练
一、对牛顿第二定律的理解
3.与弹簧相关的瞬时问题常见情景图例
特别提醒 1．力和加速度的瞬时对应性是高考的重
点．物体的受力情况应符合物体的运动状态，
当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等) 时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想 当然！ 2．细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不 能发生突变．
即时应用
如图所示，物体P以一定的初速度v沿光滑水平面 向右运动，与一个右端固定的轻质弹簧相撞，并被弹 簧反向弹回．若弹簧在被压缩过程中始终遵守胡克定 律，那么在P与弹簧发生相互作用的整个过程中( C )
1．牛顿第二定律的“四性”
a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速 瞬时性 度时，F为该时刻物体所受合外力 公式F＝ma是矢量式，任一时刻，a与F合 矢量性 同向
有三层意思： ①加速度a相对同一惯性系(一般指地面) 同一性 ②F＝ma中，F、m、a对应同一物体或同 一系统 ③F＝ma中，各量统一使用国际单位
例1（07年天津五区县重点校联考15）
如图所示，质量为5kg的物体m在平行于斜面向 上的力F作用下，沿斜面匀加速向上运动，加速度大 小为a=2m/s2，F=50N， θ =370 ，若突然撤去外力F， 则在刚撤去外力的瞬间，物体m的加速度大小和方向 是（ ） D A．2 m/s2，沿斜面向上
θ F
D. 当a一定时， θ越大，斜面对物体的摩擦力越小
a
θ θ
【例3】在水平面上有一质量为5kg的物体， 它受到与水平方向成530角并斜向上的25N的 拉力时，恰好做匀速直线运动，取g=10m/s， 问： （1）当拉力为50N时，加速度多大？ （2）当拉力为62.5N时，加速度多大？
练习1．一倾角为300的斜面上放一木块，木块上固定 一支架，支架末端用丝线悬挂一小球，木块在斜面上 下滑时，小球与滑块相对静止共同运动，当细线(1)沿 竖直方向；(2)与斜面方向垂直；(3)沿水平方向，求 上述三种情况下滑块下滑的加速度． 答案：
【解析】 设堵住漏洞后，气球的 初速度为 v0，所受的空气浮力为 F，气 球、座舱、压舱物和科研人员的总质量 为 m， 由牛顿第二定律得 mg－F＝ma① 式中 a 是气球下降的加速度．以此 加速度在时间 t 内下降了 h，则 h＝v0t 1 2 ＋ at ② 2
当向舱外抛掉质量为 m′的压舱物 后，有 F－(m－m′)g＝(m－m′)a′③ 式中 a′是抛掉压舱物后气球的加速 度，由题意，此时 a′方向向上 Δv＝a′Δt④ 式中 Δv 是抛掉压舱物后气球在 Δt 时间内下降速度的减少量，由①③得 a＋a′ m′＝m ⑤ g＋a′
将题设数据m＝990 kg，v0＝1 m/s，t＝4 s，h＝12 m，Δt＝300 s，Δv ＝3 m/s，g＝9.89 m/s2 代入②④⑤式得m′＝101 kg. 【答案】 101 kg
高频考点例析
变式训练
2．上题中，若要使气球匀速下 降，则向舱外抛出的压舱物的质量是 多少？ 解析：若气球匀速下降，则F＝(m －Δm)g 再根据mg－F＝ma，h＝v0t＋at2 解得：Δm≈100 kg. 答案：100 kg
3
【变式练习】如图所示，质量为m的小球与细 线和轻弹簧连接后被悬挂起来，静止平衡时AC 和BC与过C的竖直线的夹角都是600，则剪断 AC线瞬间，求小球的加速度；剪断B处弹簧的 瞬间，求小球的加速度．
答案： ⑴a＝g，方向与竖直方向成60o 角斜向右下方 3 g ．方向与竖直方向成300斜向左下方． ⑵a= 2
【思考·提示】 不对．物体 的质量与受力、运动情况无关．
基础知识梳理
二、两类动力学问题 1．已知物体的受力情况，求物体的 运动情况 ． 2．已知物体的运动情况，求物体的 受力情况 ．
基础知识梳理
特别提示：利用牛顿第二定律解决动 力学问题的关键是利用加速度的“桥梁” 作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结 合，寻找加速度和未知量的关键，是解决 这类问题的思考方向．
动的“桥梁”都是加速度．
课堂互动讲练
即时应用
2．如图所示，一质量为m的物块放在水平地面 上，现在对物块施加一个大小为F的水平恒力，使物 块从静止开始向右移动距离s后立即撤去F，物块与
水平地面间的动摩擦因数为μ.求：
(1)撤去F时，物块的速度大小；
(2)撤去F后，物块还能滑行多远？
题型二
两类动力问题的求解
例2（06年5月深圳市第二次调研考试10）
如图所示，用倾角为30°的光滑木板AB托住质 量为m的小球，小球用轻弹簧系住，当小球处于静止 状态时，弹簧恰好水平．则当木板AB突然向下撤离 的瞬间 （ D ）
A．小球将开始做自由落体运动
B．小球将开始做圆周运动
B
30°
A
C．小球加速度大小为g
D．小球加速度大小为 2 3 g
例2（06年12月广州市X科统考卷9） 一物体放置在倾角为θ的斜面上，斜面固定于加 速上升的电梯中，加速度为a ，如图所示．在物体始 终相对于斜面静止的条件下 ( B C) A. 当θ一定时，a越大，斜面对物体的正压力越小 B. 当θ一定时，a越大，斜面对物体的摩擦力越大 C. 当a一定时， θ越大，斜面对物体的正压力越小
课堂互动讲练
三、解答两类动力学问题的基本方法及步 骤 1．解答两类动力学问题的基本方法 (1)明确题目中给出的物理现象和物理过程 的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整
个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出
相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过
程．
课堂互动讲练
(2)根据问题的要求和计算方法，确定研 究对象，进行分析，并画示意图．图中应注 明力、速度、加速度的符号和方向．对每一 个力都明确施力物体和受力物体，以免分析 力时有所遗漏或无中生有．
B．4 m/s2 ，沿斜面向下 C．6 m/s2 ，沿斜面向下 D．8 m/s2 ，沿斜面向下
2.物体所受合外力能否突变的决定因素 物体所受合外力能否发生突变，决定于施力物体的性 质，具体可以简化为以下几种模型： (1)钢性绳(或接触面)——认为是一种不发生明显形变 就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离)后，其中弹力立即消 失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给细线和接触面在 不加特殊说明时，均可按此模型处理． (2)弹簧(或橡皮绳)——此种物体的特点是形变量大．两 端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，其形变恢复 需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成 不变．
创新练习（江苏省启东市07届第一学期期中测试5） 如图所示，一质量为M的木块与水平面接触，木 块上方固定有一根直立的轻弹簧，弹簧上端系一带电 且质量为m的小球（弹簧不带电），小球在竖直方向 上振动，当加上竖直方向的匀强电场后，在弹簧正好 恢复到原长时，小球具有最大速度．当木块对水平面 压力为零时，小球的加速度大小是 ( B ) A． mg/M B． Mg/m C．(M+m)g/m D．(M+m)g/M
(2008年高考海南卷)科研人员乘气球进行科 学考察．气球、座舱、压舱物和科研人员的总 质量为990 kg.气球在空中停留一段时间后，发 现气球漏气而下降，及时堵住．堵住时气球下 降速度为1 m/s，且做匀加速运动，4 s内下降了 12 m．为使气球安全着陆，向舱外缓慢抛出一 定的压舱物．此后发现气球做匀减速运动，下 降速度在5分钟内减少了3 m/s.若空气阻力和泄 漏气体的质量均可忽略，重力加速度g＝9.89 m/s2，求抛掉的压舱物的质量．
(1)a=0,木块沿斜面匀速下滑．
(2)a=gsinθ,方向沿斜面向下．