牛顿第二定律题型总结
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。
牛顿第二定律十大题型分类汇总(详解版)

牛顿第二定律十大题型分类汇总(带详解)一、牛顿第二定律与斜面结合1.如图所示,一足够长的固定在水平面上的斜面,倾角37θ= ,斜面BC 与水平面AB 平滑连接,质量2kg m =的物体静止于水平面上的M 点,M 点与B 点之间的距离9m L =,物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为0.5μ=,现物体受到一水平向右的恒力14N F =作用,运动至B 点时撤去该力,B 点有一小圆弧,使得物体经过B 点时只有速度方向发生改变,速度大小不变,重力加速度210m/s g =,则:(1)物体到达B 点时的速度大小;(2)物体沿斜面向上滑行的最远距离。
(3)物体从开始运动到最后停止运动的总时间。
解得212m/s a =由M 到B 有212B v a L=解得6m/sB v =(2)沿斜面上滑时,根据牛顿第二定律得2sin37cos37mg mg ma μ︒+︒=解得2210m/s a =沿斜面运动的最远距离为(3)从M 点运动到B 点的时间为从B点运动到斜面最高点的时间为沿斜面下滑时的加速度为3sin37cos37mg mg ma μ︒-︒=解得232m/s a =沿斜面下滑的时间为解得下滑到B点时的速度为在水平面上运动的加速度大小为4mg ma μ=解得245m/s a =从B点到静止的时间为物体从开始运动到最后停止运动的总时间为1234t t t t t =+++解得2.一质量m =2kg 小物块从斜面上A 点由静止开始滑下,滑到斜面底端B 点后沿水平面再滑行一段距离停下来。
若物块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ=0.25。
斜面A、B 两点之间的距离s =18m,斜面倾角θ=37°(sin37°=0.6;cos37°=0.8)斜面与水平面间平滑连接,不计空气阻力,g =10m/s 2。
求:(1)物块在斜面上下滑过程中的加速度大小;(2)物块滑到B 点时的速度大小;(3)物块在水平面上滑行的时间。
牛顿第二定律典型题型归纳(学生) -完整获奖版

牛顿第二定律典型题型归纳一. 重难点解析:1. 动力学两类基本问题应用牛顿运动定律解决的问题主要可分为两类:(1)已知受力情况求运动情况。
(2)已知运动情况求受力情况。
分析解决这两类问题的关键是抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度。
基本思路流程图:基本公式流程图为:2. 动力学问题的处理方法(1)正确的受力分析。
对物体进行受力分析,是求解力学问题的关键,也是学好力学的基础。
(2)受力分析的依据。
①力的产生条件是否存在,是受力分析的重要依据之一。
②力的作用效果与物体的运动状态之间有相互制约的关系,结合物体的运动状态分析受力情况是不可忽视的。
③由牛顿第三定律(力的相互性)出发,分析物体的受力情况,可以化难为易。
3. 解题思路及步骤(1)由物体的受力情况求解物体的运动情况的一般方法和步骤。
①确定研究对象,对研究对象进行受力分析,并画出物体的受力图。
②根据力的合成与分解的方法,求出物体所受合外力(包括大小和方向)③根据牛顿第二定律列方程,求出物体的加速度。
④结合给定的物体运动的初始条件,选择运动学公式,求出所需的运动参量。
(2)由物体的运动情况求解物体的受力情况。
解决这类问题的基本思路是解决第一类问题的逆过程,具体步骤跟上面所讲的相似,但需特别注意:①由运动学规律求加速度,要特别注意加速度的方向,从而确定合力的方向,不能将速度的方向与加速度的方向混淆。
②题目中求的力可能是合力,也可能是某一特定的作用力。
即使是后一种情况,也必须先求出合力的大小和方向,再根据力的合成与分解知识求分力。
4. 解题方法牛顿运动定律是解决动力学问题的重要定律,具体应用的方法有好多,高中物理解题常用的方法有以下几种:(1)正交分解法:表示方法为减少矢量的分解,建立坐标系时,确定x轴正方向有两种方法:①分解力而不分解加速度。
分解力而不分解加速度,通常以加速度a的方向为x轴正方向,建立直角坐标系,将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上,分别得x轴和y轴的合力。
加强牛顿第二定律题型总结

牛顿运动定律的应用题型1:必须弄清牛顿第二定律的瞬时性一小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质弹簧接触,直至速度为零的过程中,关于小球运动状态,正确的是( )A .接触后,小球作减速运动,加速度的绝对值越来越大,速度越来越小,最后等于零B .接触后,小球先做加速运动,后做减速运动,其速度先增加后减小直到为零C .接触后,速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处,加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处D .接触后,小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方拓展:如图质量为m 的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( )A .0B .大小为233g ,方向竖直向下 C .大小为233g ,方向垂直于木板向下 D .大小为33g ,方向水平向右题型2:必须弄清牛顿第二定律的同体性例、一人在井下站在吊台上,用如图4所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。
图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。
吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s 2,求这时人对吊台的压力。
(g=9.8m/s 2)拓展:如图所示,A 、B 的质量分别为m A =0.2kg ,m B =0.4kg ,盘C 的质量m C =0.6kg ,现悬挂于天花板O 处,处于静止状态。
当用火柴烧断O 处的细线瞬间,木块A 的加速度a A多大?木块B 对盘C 的压力F BC 多大?(g 取10m/s 2)问题3:发生相对运动的条件题型零界问题 如图所示,把长方体切成质量分别为m 和M 的两部分,切面与底面的夹角为θ,长方体置于光滑的水平面上。
设切面是光滑的,要使m 和M 一起在水平面上滑动,作用在m 上的水平力F 满足什么条件?拓展1:如图所示,一夹子夹住木块,在力F 作用下向上提升,夹子和木块的质量分别为m 、M ,夹子与木块两侧间的最大静摩擦有均为f ,若木块不滑动,力F 的最大值是A . 2()f m M M +B .2()f m M m + C.2()()f m M m M g M+-+ B . D .2()()f m M m M g M +++例、质量分别为m 、m 2、m 3的物块A 、B 、C 叠放一起放在光滑的水平地面上,现对B 施加一水平力F ,已知A B 间最大静摩擦力为0f ,B C 间最大静摩擦力为02f ,为保证它们能够一起运动,F 最大值为( )A .06fB . 04fC .03fD . 02f问题4:接触物体分离的条件及应用例、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m 的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。
牛顿第二定律题型总结(精选)

牛顿第二定律题型总结一、牛顿第二定律瞬时性问题1.(2010·全国卷Ⅰ)如图4—3—3,轻弹簧上端与一质量为m 的木块1相连,下端与另一质量为M 的木块2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,木块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.a1=o,a2=gB. a1=g, a2=gC. a1=o, a2=(m+M)g/MD. a1=g, a2=(m+M)g/M2.如图光滑水平面上物块A 和B 以轻弹簧相连接。
在水平拉力F 作用下以加速度a 作直线运动,设A 和B 的质量分别为m A 和m B ,当突然撤去外力F 时,A 和B 的加速度分别为( ) A.0、0C.B A A m m a m +、B A A m m am +- a m m A-二、3、A 、B 推A ,用水平力拉B ,A 、B 间的作用力有多大?4、如图所示,质量为M 的斜面A 置于粗糙水平地面上,动摩擦因数为,物体B 与斜面间无摩擦。
在水平向左的推力F 作用下,A 与B 一起做匀加速直线运动,两者无相对滑动。
已知斜面的倾角为,物体B 的质量为m ,则它们的加速度a 及推力F 的大小为( )A. B. C. D.5、如图所示,质量为的物体上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为的物体,与物体1相连接的绳与竖直方向成角,则( )N F A 6=N F B 3=μθ)sin ()(,sin θμθ++==g m M F g a θθcos )(,cos g m M F g a +==(,tan θ+==M F g a M F g a (,cot ==μθ2m 1m θABF AF BB θAFA. 车厢的加速度为B. 绳对物体1的拉力为C. 底板对物体2的支持力为D. 物体2所受底板的摩擦力为★6、如图所示,一只质量为m的小猴抓住用绳吊在天花板上的一根质量为M的竖直杆。
牛顿第二定律的应用(包含各种题型)

练习: 一木箱质量为m,与水平地面 间的动摩擦因数为μ,现用斜向右下方 与水平方向成θ角的力F推木箱,求经 过 t 秒时木箱的加速度。
N
竖直方向 N– Fsinθ- G = 0 ①
V0= 0
Vt=? 水平方向 Fcosθ- f = ma ②
Fcosθ f
二者联系 f=μN
③
θ
Fsinθ
F
G
a F cos (mg F sin )
37 °
总结
传送带问题的分析思路:
初始条件→相对运动→判断滑动摩擦力的大小 和方向→分析出物体受的合外力和加速度大小 和方向→由物体速度变化再分析相对运动来判 断以后的受力及运动状态的改变。
难点是当物体与皮带速度出现大小相等、方向 相同时,物体能否与皮带保持相对静止。一般 采用假设法,假使能否成立关键看F静是否在 0- Fmax之间
θ
以整体为对象, 受力如图, 则
F (M m)a........(2)
由(1)(2)有
F (M m)g tan
5.四个相同的木块并排放 在光滑的水平地面上, 当 用力F推A使它们共同加 速运动时, A对B的作用力 是多少?
F
ABCDΒιβλιοθήκη .如图所示,在光滑的地面上,水平外力F拉动小车和木块一起做加速
代入数据可得: F阻=67.5N
FN
F阻
F1 θ
θ
F2
mg
2 m(x -v0t) t2
F阻 方向沿斜面向上
二、从运动情况确定受力
已知物体运动情况确定受力情况,指的是在运动情 况(知道三个运动学量)已知的条件下,要求得出物体 所受的力或者相关物理量(如动摩擦因数等)。
处理这类问题的基本思路是:先分析物体的运动情 况,据运动学公式求加速度,再在分析物体受力情况的
牛顿第二定律25种题型

牛顿第二定律25种题型牛顿第二定律是一个非常重要的物理定律,可以应用到各种不同的题型中。
以下是一些可能的题型:1. 计算给定物体的质量和加速度,求解作用力的大小。
2. 给定物体的质量和作用力的大小,求解加速度。
3. 给定物体的质量和加速度,求解作用力的方向。
4. 考虑多个作用力作用在物体上,求解物体的加速度。
5. 考虑摩擦力对物体运动的影响,求解加速度。
6. 考虑空气阻力对物体自由落体的影响,求解加速度。
7. 考虑弹簧力对物体振动的影响,求解加速度。
8. 考虑物体在斜面上的运动,求解加速度。
9. 考虑物体在圆周运动中的加速度。
10. 考虑物体的质量随时间变化,求解加速度。
11. 考虑非惯性系中的物体运动,求解加速度。
12. 考虑相对论效应对物体运动的影响,求解加速度。
13. 考虑电磁力对带电粒子的影响,求解加速度。
14. 考虑磁场对带电粒子的影响,求解加速度。
15. 考虑引力对天体运动的影响,求解加速度。
16. 考虑光子动量对物体的影响,求解加速度。
17. 考虑量子力学效应对微观粒子的影响,求解加速度。
18. 考虑弯曲时空对物体运动的影响,求解加速度。
19. 考虑黑洞的引力对物体的影响,求解加速度。
20. 考虑物体受到辐射的影响,求解加速度。
21. 考虑物体在非常高温或低温环境中的运动,求解加速度。
22. 考虑物体在高速运动中的加速度。
23. 考虑物体在微重力环境中的运动,求解加速度。
24. 考虑物体受到外部激励力的影响,求解加速度。
25. 考虑物体在复杂场景中的运动,求解加速度。
这些题型涵盖了牛顿第二定律在不同情景下的应用,从基本的直线运动到相对论和量子力学等高级领域。
每种题型都需要根据具体情况进行分析和计算,以求得正确的加速度。
牛顿第二定律高考题型归纳

牛顿第二定律〔1〕已知受力情况求运动情况根据牛顿第二定律,已知物体的受力情况,可以求出物体运动的加速度;再根据物体的初始条件(初位置和初速度),应用运动学公式,求出物体的运动情况,即求出物体在任意时刻的速度、位置,也就是求出了物体的运动情况.可用程序图表示如下:例1.风洞实验室中可产生水平向左、大小可调节的风力.现将一套有一小球的细直杆放入风洞实验室.小球孔径略大于细杆直径,小球与杆间的滑动摩擦因数μ=,如下列图所示.保持小球所受风力F=不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止开始在细杆上滑下距离所需时间为多少?(g取g=10 m/s2,sin 37°=,cos 37°=0.8)解析:设杆对小球的支持力为FN,摩擦力为Ff,对这些力进行正交分解,如下图.在x轴上,由牛顿第二定律,有:mgsin θ+Fcos θ-Ff=ma 在y轴上,由平衡条件,有:FN+Fsin θ-mgcos θ=0 又Ff=μFN解上述三式得:a=7.5 m/s2 又由运动学公式s=at2,由以上各式解得小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为t=0.8 s 答案:0.8 s●题型训练●1.如下图,质量m=4.0 kg的物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.50.物体在与地面成θ=37°的恒力F=54.5 N作用下,由静止开始运动,t1=0.20 s撤去F,则再经过多长时间物体停下来?(g=10 m/s2,sin 37°=,cos 37°=0.8)解析:物体受到恒力F作用时受力如右图所示,设物体此时加速度为a1,对这些力进行正交分解,根据牛顿运动定律有:N′+Fsin θ-mg=0① Fcos θ-f′=ma1②又因为f′=μN′③①②③联立解得:a1=10 m/s2由v=at,得v=a1t1=2.0 m/s撤去F后物体的受力如右图所示,设物体此时加速度为a2,物体停下来经过时间为t2,根据牛顿运动定律有:f=ma2④ N-mg=0⑤又因为f=μN⑥④⑤⑥联立解得:a2=5.0 m/s2由0=v-at,得t2==0.4 s.答案:0.4 s〔2〕已知运动情况求受力情况根据物体的运动情况,应用运动学公式求出加速度,再根据牛顿第二定律求出物体所受的合外力,从而求出未知的力,或与力相关的某些物理量.如:动摩擦因数、劲度系数等.可用程序图表示如下:例2.如下图,电梯与水平面夹角为30°,电梯从初速度为零开始加速启动,当速度到达1 m/s 时,一个质量为50 kg的人踏上第一级(不计这一级的宽度),然后跟电梯一起加速向上运动,到达电梯终点时已经过4 s,电梯的终点离地面高度为10 m.求这个过程中人对梯面压力和人与梯面间的静摩擦力.(g=10m/s2)解析:以人为研究对象,人运动的初速度为v0=1 m/s,位移为s=h/sin 30°=20 m,时间为t=4 s. 根据运动学公式:s=v0t+ at2 代入数据解得:a=2 m/s2 对人进行受力分析,人受重力mg、竖直向上的支持力FN、水平向右的静摩擦力Fμ(摩擦力方向一定与接触面平行),为了便于研究,取水平向右为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向,建立直角坐标系(如左下列图).此时只需分解加速度,其中ax=acos 30°,ay=asin 30° (如右下列图)根据牛顿第二定律有X方向:Fμ=max=macos 30°①Y方向:FN-mg=may=masin 30°②由①式解得:Fμ=87 N 由②式解得:FN=550 N根据牛顿第三定律可知,人对梯面压力等于550 N,方向竖直向下.而人与梯面间的静摩擦力等于87 N,方向水平向右.答案:人对梯面压力等于550 N,方向竖直向下;人与梯面间的静摩擦力等于87 N,方向水平向右传送带在自动输送各种粮食起很大作用,如下图.而该模型可分为以下三类:(1)水平传送带当传送带水平运动时,应特别注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化.摩擦力的突变,常常导致物体的受力情况和运动性质的突变.静摩擦力到达最大值,是物体恰好保持相对静止的临界状态;滑动摩擦力存在于发生相对运动的物体之间,因此两物体的速度到达相同时,滑动摩擦力要发生突变(摩擦力为零或为静摩擦力).(2)倾斜传送带当传送带倾斜运动时,除了要注意摩擦力的突变和物体运动状态的变化外,还要注意物体与传送带之间的动摩擦因数μ和传送带倾斜角度θ的关系,从而正确判断物体的速度和传送带速度相等时物体运动的性质.(3)组合传送带组合传送带是水平传送带和倾斜传送带连接在一起传送物体.例3.如下图,传送带与地面的倾角θ=37°,从A到B的长度为16 m,传送带以v0=10 m/s 的速度逆时针转动.在传送带上端无初速的放一个质量为m=0.5 kg的物体,它与传送带之间的动摩擦因数μ=,求物体从A运动到B所需的时间是多少?(sin37°=,cos37°=,g =10 m/s2)解析:物体放在传送带上后,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力,物体由静止开始加速下滑,受力分析如图(a)所示;当物体加速至与传送带速度相等时,由于μ<tan θ,物体在重力作用下将继续加速,此后物体的速度大于传送带的速度,传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,物体继续加速下滑,受力分析如图(b)所示.综上可知,滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变”.开始阶段由牛二定律:mgsin θ+μmgcos θ=ma1所以:a1=gsin θ+μgcos θ=10 m/s2物体加速至与传送带速度相等时需要的时间t1=v/a1=1 s发生的位移:s= a1t12=5 m<16 m物体加速到10 m/s 时仍未到达B点.第二阶段,有:mgsin θ-μmgcos θ=ma2所以:a2=2 m/s2设第二阶段物体滑动到B 的时间为t2 则:LAB+s=vt2+ a2t22解得:t2=1 s,t′2=-11 s(舍去)故物体经历的总时间t=t1+t 2 =2 s.答案:2 s点评:从上述例题可以总结出,皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变,不管是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻.●题型训练●2.如下图为一平直传送带,A、B两处间的距离为L,传送带的运动速度恒为v.有一工件轻轻从A处放上传送带,已知工件与传送带间的动摩擦因数为μ和当地的重力加速度为g,且认为传送带的形状及速率不受影响.求传送带将该工件由A处送到B处可能的时间间隔Δt及相应的条件.(即题中给出量之间应满足的关系).解析:该工件放上传送带,受到水平向右的摩擦力f=μmg;由牛顿第二定律,可得: a=f/m=μg;该工件加速到v所需时间:t=v/a=v/μg;此过程中,工件运动的位移:x= at2=v2/2μg①假设v2/2μg≥L,则工件一直匀加速直到B,可得: at2=L,得Δt=②假设v2/2μg<L,则工件先匀加速至速度v后做匀速运动直到B,故Δt=t+=+ .答案:①假设v2/2μg≥L,则Δt=;②假设v2/2μg<L,则Δt=+ .3.整体法与隔离法1.当研究问题中涉及多个物体组成的系统时,通常把研究对象从系统中“隔离”出来,单独进行受力及运动情况的分析.这叫隔离法.2.系统中各物体加速度相同时,我们可以把系统中的物体看做一个整体.然后分析整体受力,由F=ma求出整体加速度,再作进一步分析.这种方法叫整体法.3.解决连接体问题时,经常要把整体法与隔离法结合起来应用.在连接体问题中,如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力,并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度,就可以把它们看成一个整体〔当成一个质点〕,分析受到的外力和运动情况,应用牛顿第二定律求出加速度〔或其他未知量〕;如果需知道物体之间的相互作用力,就需要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,并分别应用牛顿第二定律列出方程,隔离法和整体法是互相依存,互相补充的,两种方法互相配合交替应用,常能更有效地解决有关连接体的问题。
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牛顿运动定律的应用(张胜富)一、知识归纳:1、牛顿第二定律(1)定律内容:物体的加速度跟所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同.(2)定义式:F 合=ma2、对牛顿第二定律的理解(1)瞬时性.根据牛顿第二定律,对于质量确定的物体而言,其加速度的大小和方向完全由物体受到的合外力的大小和方向所决定.加速度和物体所受的合外力是瞬时对应关系,即同时产生、同时变化、同时消失,保持一一对应关系.(2)矢量性.F =ma 是一个矢量式.力和加速度都是矢量,物体的加速度的方向由物体所受合外力的方向决定.已知F 合的方向,可推知a 的方向,反之亦然.(3)同体性:a =mF 合各量都是属于同一物体的,即研究对象的统一性.(4)独立性:F 合产生的a 是物体的合加速度,x 方向的合力产生x 方向的加速度,y 方向的合力产生y 方向的加速度.牛顿第二定律的分量式为F x =ma x ,F y =ma y .(5)相对性:公式中的a 是相对地面的而不是相对运动状态发生变化的参考系的. 特别提醒:(1)物体的加速度和合外力是同时产生的,不分先后,但有因果性,力是产生加速度的原因,没有力就没有加速度. (2)不能根据m =m F 得出m ∝F ,m ∝a1的结论.物体的质量m 与物体受的合外力和运动的加速度无关.3、合外力、加速度、速度的关系(1)物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向,合外力与加速度的大小关系是F =ma ,只要有合外力,不管速度是大还是小,或是零,都有加速度,只要合外力为零,则加速度为零,与速度的大小无关.只有速度的变化率才与合外力有必然的联系.(2)合力与速度同向时,物体做加速运动,反之减速. (3)力与运动关系:力是改变物体运动状态的原因,即力→加速度→速度变化(运动状态变化),物体所受到的合外力决定了物体加速度的大小,而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小,加速度的大小与速度大小无必然的联系.(4)加速度的定义式与决定式:a =tv∆∆是加速度的定义式,它给出了测量物体的加速度的方法,这是物理上用比值定义物理量的方法;a =mF是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素.特别提醒:物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系,即a 与合力F 方向总是相同,但速度v 的方向不一定与合外力的方向相同.讨论点一:如图所示,对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力,当力刚开始作用瞬间 ( )A .物体立即获得速度B .物体立即获得加速度C .物体同时获得速度和加速度D.由于物体没有来得及运动,所以速度和加速度都为零4、力的单位(1)当物体的质量是m=1kg,在某力的作用下它获得的加速度是a=1m/s2时,那么这个力就是1牛顿,符号N表示.(2)比例系数k的含义:根据F=kma知,k=F/ma,因此k在数值上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小.k的大小由F、m、a三者的单位共同决定,三者取不同的单位k的数值不一样,在国际单位制中,k=1.由此可知,在应用公式F=ma进行计算时,F、m、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位.讨论点二: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,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=1 D.在任何情况下k都等于15、应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象(有时选取合适的研究对象,可使解题大为简化)(2)分析研究对象的受力情况,画出受力分析图(3)选定正方向或建立适当的正交坐标系(4)求合力,列方程求解(5)对结果进行检验或讨论6、超重、失重(1)视重:所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所看到的读数.(2)超重:当物体具有向上的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力(即视重大于重力)的现象称为超重现象.(3)失重:当物体具有向下的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力(即视重小于重力)的现象,称为失重现象.(4)完全失重:当物体向下的加速度a=g时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态,即视重等于零时,称为完全失重状态.(5)产生超重、失重现象的原因:①产生超重的原因:当物体具有向上的加速度a(向上加速或向下减速运动)时,支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F.由牛顿第二定律可得:F-mg=ma所以F=m(g+a)>mg由牛顿第三定律知,物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′>mg.②产生失重现象的原因:当物体具有向下的加速度a(向下加速或向上减速运动)时,支持物对物体的支持力(或悬绳对物体的拉力)为F.由牛顿第二定律可知:mg-F=ma所以F=m(g-a)<mg由牛顿第三定律可知,物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′<mg.特例:当物体具有向下的加速度a=g时.则F′=0.物体处于完全失重状态.(6)对超重和失重现象的理解.①物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力始终不变,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,看起来物重好像有所增大或减小.②发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关,只取决于物体加速度的方向.③在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失,比如物体对桌面无压力,单摆停止摆动,浸在水中的物体不受浮力等.靠重力才能使用的仪器,也不能再使用,如天平、液体气压计等.讨论点一:如图所示,质量均为m的甲、乙两同学,分别静止于水平地面的台秤P、Q上,他们用手分别竖直牵拉一只弹簧秤的两端,稳定后弹簧秤的示数为F,若弹簧秤的质量不计,下列说法正确的是()A.甲同学处于超重状态,乙同学处于失重状态B.台秤P的读数等于mg-FC.台秤Q的读数为mg-2FD.两台秤的读数之和为2mg二、典型题型题型1:必须弄清牛顿第二定律的矢量性牛顿第二定律F=ma是矢量式,加速度的方向与物体所受合外力的方向相同。
在解题时,可以利用正交分解法进行求解。
例1、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。
当物体所受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,F=ma对运动过程的每一瞬间成立,加速度与力是同一时刻的对应量,即同时产生、同时变化、同时消失。
例2、图2(a)一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的细线和质量不计的轻弹簧上,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。
现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
例3、如图(b)所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,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。
现将L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
L1L2θ图2(b)L1L2θ图2(a)拓展:小球A 、B 的质量分别为m 和2m ,用轻弹簧相连,然后用细线悬挂而静 止,如图所示,在烧断细线的瞬间,A 、B 的加速度各是多少?拓展:如图质量为m 的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( )A .0B .大小为233g ,方向竖直向下C .大小为233g ,方向垂直于木板向下D .大小为33g ,方向水平向右拓展:一小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质弹簧接触,直至速度为零的过程中,关于小球运动状态,正确的是( )A .接触后,小球作减速运动,加速度的绝对值越来越大,速度越来越小,最后等于零B .接触后,小球先做加速运动,后做减速运动,其速度先增加后减小直到为零C .接触后,速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处,加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处D .接触后,小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方题型3:必须弄清牛顿第二定律的同体性加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的,所以解题时一定要把研究对象确定好,把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。
例4、一人在井下站在吊台上,用如图4所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。
图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。
吊台的质量m=15kg,人的质量为M=55kg,起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s 2,求这时人对吊台的压力。
(g=9.8m/s 2)拓展:如图所示,A 、B 的质量分别为m A =0.2kg ,m B =0.4kg ,盘C 的质量m C =0.6kg ,现悬挂于天花板O 处,处于静止状态。
当用火柴烧断O 处的细线瞬间,木块A 的加速度a A 多大?木块B 对盘C 的压力F BC 多大?(g 取10m/s 2)问题4:发生相对运动的条件例5、质量分别为m 、m 2、m 3的物块A 、B 、C 叠放一起放在光滑的水平地面上,现对B 施加一水平力F ,已知A B 间最大静摩擦力为0f ,B C 间最大静摩擦力为02f , 为保证它们能够一起运动,F 最大值为( )A .06fB . 04fC .03fD . 02f拓展1:如图所示,一夹子夹住木块,在力F 作用下向上提升,夹子和木块的质量分别为m 、M ,夹子与木块两侧间的最大静摩擦有均为f ,若木块不滑动,力F 的最大值是图4 A B C OA . 2()f m M MB .2()f m M mC.2()()f m M m M g MD .2()()f m M m M g M问题5:接触物体分离的条件及应用相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。
对于面接触的物体,在接触面间弹力变为零时,它们将要分离。
抓住相互接触物体分离的这一条件,就可顺利解答相关问题。
下面举例说明。
例6、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m 的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。
如图7所示。
现让木板由静止开始以加速度a(a <g)匀加速向下移动。
求经过多长时间木板开始与物体分离。
拓展:如图8所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P 处于静止,P 的质量m=12kg ,弹簧的劲度系数k=300N/m 。