牛顿第二定律的综合应用专题

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专题08牛顿运动定律的应用——重难点

专题08牛顿运动定律的应用——重难点

专题08牛顿运动定律的应用——重难点一、由物体的受力情况确定其运动1.由物体的受力情况确定其运动的思路→→→→2.解题步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动分析,并画出物体的受力示意图;(2)根据力的合成与分解的方法,求出物体所受的合外力(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。

二、已知物体的运动情况求受力1.基本思路分析物体的运动情况,由运动学公式求出物体的加速度,再由牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而可以求出物体所受的其他力,流程图如下所示:2.解题的一般步骤(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和运动分析,并画出物体的受力示意图。

(2)选择合适的运动学公式,求出物体的加速度。

(3)根据牛顿第二定律列方程,求出物体所受的合力。

(4)根据力的合成与分解的方法,由合力和已知力求出未知力。

例1.一质量m =5kg 的滑块在F =15N 的水平拉力作用下,由静止开始做匀加速直线运动,若滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,g 取10m/s 2,问:(1)滑块在力F 作用下经5s ,通过的位移是多大?(2)5s 末撤去拉力F ,滑块还能滑行多远?例2.有一种大型游戏机叫“跳楼机”(如图所示),参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40m 高处,然后由静止释放.可以认为座椅沿轨道做自由落体运动2s 后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4m 高处时速度刚好减小到零.然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落,将游客送回地面.g 取10m/s 2,求:(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大?(2)座椅在匀减速阶段的时间是多少?(3)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍?变式3.如图所示,倾角37θ=︒、高度0.6m h =的斜面与水平面平滑连接。

物理牛顿运动定律的应用练习题20篇及解析

物理牛顿运动定律的应用练习题20篇及解析


B: a2' /
s2
经分析,B 先停止运动,A 最后恰滑至 B 的最右端时速度减为零,故 v2 v2 L 2a1 2a2 ' 2
【详解】
(1)A、B 间恰要相对滑动的临界条件是二者间达到最大静摩擦力,
对 A,由牛顿第二定律可知,加速度 a 1g 2m / s2 ;
对 B,由牛顿第二定律可知, Fmin 2 m M g 1mg Ma ,
/
解得 Fmin 18N
(2)F=20N>18N,二者间会相对滑动,对 B,由牛顿第二定律;
(1)若 A、B 间相对滑动,F 的最小值;
(2)当 F=20N 时,若 F 的作用时间为 2s,此时 B 的速度大小;
/
(3)当 F=16N 时,若使 A 从 B 上滑下,F 的最短作用时间.
【答案】(1) Fmin 18N (2) v2 20m / s (3) t2 1.73s
【解析】
【分析】
(1)对铅块、木板根据牛顿第二定律求解加速度大小;(2)从开始到滑落过程,铅块和 木板的位移之差等于 L,求解时间;(3)根据两种临界态:到右端恰好共速以及共速后不 能从左侧滑下求解力 F 的范围; 【详解】
(1)铅块: 1mg ma1
解得 a1=4m/s2; 对木板: 1mg 2 (M m)g Ma2 解得 a2=2m/s2
1 2
a1t12
1 2
a2t12
1.25m
撤掉 F 后:物块相对于木板上滑,加速度仍未 a1=8m/s2,减速上滑
而木板: Mg sin 2 (M m)g cos 1mg cos Ma2
则: a2 12m/s2 ,方向沿斜面向下,减速上滑
由于: Mg sin 1mg cos 2 (M m)g cos

牛顿第二定律专题

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牛顿第二定律专题牛顿第二定律 ___________________F = maF 合与扭相对应 41为物体的加速度 F 合应为物体所受合力 同体性 同向性 "与F 合指的是同一物体 F 合与a 的方向相同瞬时对应性A :只有物休受到力的作用,物体才具有加速度。

b:力恒定不变,加速度也恒走不变亠 c:力随着时间改变,加速度也随着时间改变。

d:力停止作用,加速度也随即消失。

一、矢量性 1、如图所示,小车上固定着三角硬杆,杆的端点固定着一个质量为 m 的小球•当小车水平 向右的加速度逐渐增大时,杆对小球的作用力的变化(用 F i 至F 4变化表示)可能是下图中的(00/沿杆方向) ( ) FO O OC BD O / .O / O 7 一 A 二、瞬时问题 2、如图3-3-1所示,A 、B 两个质量均为 m 的小球之间用一根轻弹簧(即不计 其质量)连接,并用细绳悬挂在天花板上,两小球均保持静止 •若用火将细绳 烧断,则在绳刚断的这一瞬间, A 、B 两球的加速度大小分别是( ) A . a A =g ; a B =g C . a A =2g ; a B =03、 如图 3-3-2a 所示, 的一端悬挂在天花板上,B . a A =2g ; D . a A =0 ; 一质量为 m a B =g a B =g 的物体系于长度分别为 11、12的两根细线上, 与竖直方向夹角为 9,-水平拉直,物体处于平衡状态. 将12线剪断,(1)求剪断瞬时物体的加速度.同、质量不计的轻弹簧 4、 如图3-3-17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 上,小球处于静止状态,设拔去销钉 为12m/s 2.若不拔去销钉 能是( ) 2 一 A.22 m/s,竖直向上 C.2 m/ s 2,竖直向上 AB图 3-3-1F 4。

7 * F 3 F 2F 1 l i现2)若将图a 中的细线l 1改为长度相 M . N 固定与杆 M 瞬时,小球加速度的大小 M 而拔去销钉N 瞬间,小球的加速度可 2B.22 m/s,竖直向下 D.2 m/ s 2,竖直向下N图 3-3-17I9 |图b 图3-3-212图a5、如图5所示,质量为 m 的小球被水平绳 AO 和与竖直方向成0角的 轻弹簧系着处于静止状态, 现用火将绳AO 烧断,在绳AO 烧断的瞬间, 下列说法正确的是()A.弹簧的拉力F =——B.弹簧的拉力F=mgsinr cosQC.小球的加速度为零D.小球的加速度a 二gsinv6、三个质量相同的物块 A 、B 、C ,用两个轻质弹簧和一根轻绳相 连,挂在天花板上,处于平衡状态,如图所示•现将A 、B 之间的轻绳烧断,在烧断后的瞬间,求三个物块的加速度.三、独立性7、如图3-2-6所示,质量为m 的人站在自动扶梯的水平踏板上,人的鞋底与踏板的动摩擦因数为p,扶梯倾角为Q 若人随扶梯一起以加速度 a 向上运动,梯对人的支持力 F N 和摩擦力f 分别为( )A. F N =masin BB. F N =m (g+a sin 0)C. f= jjmgD. f=ma cos 0四、力和运动关系的定性分析&如图3-2-7所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到0点并系住物体 m ,现将弹簧压缩到A 点,然后释放,物体一直可以运动到 B 点,如果物体受到的摩擦力恒定,则A 到O 加速,从O 到B 减速A 到O 速度越来越小,从 O 到B 加速度不变 A 到O 间先加速后减速,从 O 到B 一直减速运动D .物体运动到O 点时所受合力为零9、 如图3-2-9所示,小车上固定一弯折硬杆 ABC , C 端固定- m 的小球,已知 a 角恒定,当小车水平向左做变加速直线运动时, 向()A .一定沿杆斜向上B .一定竖直向上C .可能水平向左D .随加速度大小的改变而改变10、 如图3-2-12所示,轻弹簧下端固定在水平面上.一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落 .在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是()A .小球刚接触弹簧瞬间速度最大B .从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大11、如图,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一 小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车 间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是()A.向右做加速运动B.向右做减速运动C.向左做加速运动D.向左做减速运动12、一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球A .物体从B .物体从C .物体从图 3-2-12通过细绳与车顶相连,小球某时刻正处于图示状态•设斜面对小球的支持力为N,细绳对小球的拉力为T,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的是()A..经过B点时,运动员的速率最大C.从C点到D点,运动员的加速度增大B .经过C点时,运动员的速率最大D .从C点到D点,运动员的加速度不变A.若小车向左运动,N可能为零B.若小车向左运动,T可能为零C.若小车向右运动,N不可能为零D.若小车向右运动,T不可能为零13、在沿平直轨道运动的车厢中的光滑水平桌面上www,m ,用弹簧拴着一个小球,弹簧处于自然伸长状态,如图所示,当旅客看到弹簧长度变短时,对火车的运动状态下列说法中正确的是()A、火车向右加速运动B火车向右减速运动C火车向左加速运动D火车向左减速运动14、右图为蹦极运动的示意图。

专题三:第2讲-牛顿第二定律

专题三:第2讲-牛顿第二定律

考点3 瞬时加速度问题分析 1.力和加速度旳瞬时相应关系 所谓瞬时性,就是物体旳加速度 a 与其所受旳合外力 F 有 瞬时相应旳关系,每一瞬时旳加速度只取决于这一瞬时旳合外 力.也就是物体一旦受到不为零旳合外力旳作用,物体立即产 生加速度;当合外力旳方向、大小变化时,物体旳加速度方向、 大小也立即发生相应旳变化;当物体旳合外力为零时,物体旳 加速度也立即为零.由此可知,力和加速度之间是瞬时相应旳.
2.求瞬时加速度时旳几类力学模型 在应用牛顿第二定律求解物体旳瞬时加速度时,经常会遇 到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见旳力学模型.全方面准 确地了解它们旳特点,可帮助我们灵活正确地分析问题. (1)这些模型旳共同点:都是质量可忽视旳理想化模型,都 会发生形变而产生弹力,同一时刻内部弹力到处相等且与运动 状态无关.
题组1
相应考点1
1.(2011 年惠州调研)电梯内有一个物体,质量为 m,用绳

子挂在电梯的天花板上,当电梯以g3的加速度竖直加速下降时,
细线对物体的拉力为( )
A.mg
2mg B. 3
4mg C. 3
5mg D. 3
解析:由牛顿第二定律 F 合=ma 得 mg-T=m·31g,解得
T=2m3 g.
答案:AB
热点1 用牛顿运动定律求解两类动力学问题
【例1】建筑工人用如图 3-2-5所示旳定滑轮装置运送
建筑材料.质量为70.0 kg 旳工人站在地面上,经过定滑轮将
20.0 kg旳建筑材料以0.50 m/s2旳加速度拉升,忽视绳子和定滑
轮旳质量及定滑轮旳摩擦,则工人对地面旳压力大小为(取g=
10 m/s2)( )
③轻弹簧:既能承受拉力,又可承受压力,力旳方向沿弹 簧旳轴线;受力后发生较大形变,弹簧旳长度既可变长,又可 变短,遵照胡克定律;因形变量较大,产生形变或使形变消失 都有一种过程,故弹簧旳弹力不能突变,在极短时间内可以为 弹力不变;当弹簧被剪断时,弹力立即消失.

物理一轮复习 专题12 牛顿运动定律的综合应用(讲)(含解析)

物理一轮复习 专题12 牛顿运动定律的综合应用(讲)(含解析)

专题12 牛顿运动定律的综合应用1.掌握超重、失重的概念,会分析有关超重、失重的问题。

2.学会分析临界与极值问题。

3.会进行动力学多过程问题的分析.1.超重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况.(2)产生条件:物体具有向上的加速度.2.失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况.(2)产生条件:物体具有向下的加速度.3.完全失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况称为完全失重现象.(2)产生条件:物体的加速度a=g,方向竖直向下.考点一超重与失重1.超重并不是重力增加了,失重并不是重力减小了,完全失重也不是重力完全消失了.在发生这些现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化).2.只要物体有向上或向下的加速度,物体就处于超重或失重状态,与物体向上运动还是向下运动无关.3.尽管物体的加速度不是在竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态.4.物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的,其大小等于ma。

★重点归纳★1.物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系.下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系。

加速度超重、失重视重Fa=0不超重、不失重F=mga的方向竖直向上超重F=m(g+a)a的方向竖直向下失重F=m(g-a)a =g ,竖直向下完全失重F =0特别提醒:不论是超重、失重、完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变. 2.超重和失重现象的判断“三”技巧(1)从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时, 物体处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态. (2)从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加 速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态. (3)从速度变化角度判断①物体向上加速或向下减速时,超重; ②物体向下加速或向上减速时,失重.★典型案例★在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法中正确的是: ( )A.晓敏同学所受的重力变小了B 。

专题11 牛顿第二定律及其两个应用(知识精讲)(解析版)

专题11 牛顿第二定律及其两个应用(知识精讲)(解析版)

牛顿第二定律及其两个应用知识精讲知识结构图学法指导1.指导牛顿第二定律,并学会通过受力求物体运动的加速度2.根据物体的受力,结合牛顿第二定律分析物体的运动情况3.根据物体的运动情况,结合牛顿第二定律分析物体的受力情况知识点贯通知识点1、理想实验法的魅力(1)伽利略的理想斜面实验让小球沿一个斜面从静止滚下,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。

如果斜面倾斜角度减小,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程;继续减小斜面的倾斜角度,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而沿水平面以恒定的速度持续运动下去。

(2)伽利略的思想方法伽利略用“实验+科学推理”的方法推翻了亚里士多德的观点。

典例1.在物理学史上,正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是()A.亚里士多德、伽利略B.伽利略、牛顿C.伽利略、爱因斯坦D.亚里士多德、牛顿【答案】B知识点2、牛顿第一定律1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.2.对牛顿第一定律的理解①牛顿第一定律不是实验直接总结出来的,是牛顿以伽利略的理想实验为基础,加之高度的抽象思维概括总结出来的.②揭示了力和运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,即牛顿第一定律确定了力的含义.③牛顿第一定律不能看着牛顿第二定律的特殊情况,牛顿第一定律是定性描述物体运动规律的一种物理思想,而不是进行定量计算和求解的具体方法,是一条独立的基本规律.但牛顿第一定律为牛顿第二定律提供了建立的基础.④明确了惯性的概念:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性.典例2.如果正在做自由落体运动的物体的重力忽然消失,那么它的运动状态应该是() A.悬浮在空中不动B.运动速度逐渐减小C.做竖直向下的匀速直线运动D.以上三种情况都有可能【答案】C【解析】由题意可知,正在做自由落体运动的物体一定具有速度,而且仅受重力作用.如果重力忽然消失,则物体就不受外力的作用,根据牛顿第一定律,撤去外力作用的物体应该保持它撤去外力时的运动状态,所以该物体应该做竖直向下的匀速直线运动.做自由落体运动的物体如果是在刚释放的瞬间重力忽然消失,物体还没有开始运动,速度是零;或者竖直上抛的物体运动到最高点时重力忽然消失,速度也为零,根据牛顿第一定律可分析,物体都会悬浮在空中不动,保持没有重力时的那个瞬间的状态不变.故正确答案为C知识点3、惯性1.定义:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.2.量度:质量是物体惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小.3.普遍性:惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性.与物体的运动情况和受力情况无关.典例3.关于惯性的认识,以下说法正确的是()A.在宇宙飞船中的物体没有惯性B.置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动,说明惯性与物体的质量无关C.让物体的速度发生改变,无论多快,都需要一定的时间,这是因为物体具有惯性D.加速运动时,物体有向后的惯性;减速运动时,物体有向前的惯性【答案】C【解析】惯性就是物体保持原来的运动状态的性质,且惯性的大小只与物体的质量有关,与物体的速度及受力情况等其他量无关,无论是加速运动还是减速运动,物体都保持原来运动状态的性质,故A、B、D错误;让物体的速度发生改变,无论多快,都需要一定的时间,这是因为物体具有惯性,选项C正确知识点4、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)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.4.牛顿第二定律的“五”性典例4.由牛顿第二定律知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为()A.牛顿第二定律不适用于静止的物体,适用于运动的物体B.桌子的加速度很小,速度增量很小,眼睛不易觉察到C.推力小于摩擦力,加速度是负值D.推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零,物体的加速度为零,所以原来静止的物体仍静止【答案】D【解析】由牛顿第二定律F=ma知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,这里的力指的是合外力,当我们用一个力推桌子时没有推动,因为桌子还受地面的摩擦力,只有当推力大于摩擦力时,桌子才会有加速度,桌子不动,说明合外力为零,即推力等于摩擦力,A、B、C错误,D正确.知识点5、解决两类动力学基本问题应把握的关键1.做好两个分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析;根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的运动情况、加速度变化情况及速度变化情况.2.抓住一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁.典例5.如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙平面的平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放,最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8 m,B点距C点的距离L=2.0 m.(滑块经过B点时没有能量损失,g=10 m/s2),求:(1)滑块在运动过程中的最大速度;(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ;(3)滑块从A点释放后,经过时间t=1.0 s时速度的大小.图3-3-2教你审题第一步:读题→抓关键词→获取信息①光滑斜面与粗糙的水平面滑块在斜面上不受摩擦力,水平面受摩擦力②从斜面上的A点由静止释放滑块的初速度v=0③最终停在水平面上的C点滑块的末速度为零④滑块经过B点时没有能量损失斜面上的末速度和水平面上的初速度大小相等①滑块在斜面上:滑块做初速度为零的匀加速直线运动.②滑块在水平面上:滑块做匀减速运动.第三步:选择合适的方法及公式→利用正交分解法、牛顿运动定律及运动学公式列式求解.解析(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B 点时速度最大为v m,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1,则有mg sin 30°=ma1,v2m=2a1hsin 30°,解得:v m=4 m/s(2)滑块在水平面上运动的加速度大小为a2,μmg=ma2v2m=2a2L,解得:μ=0.4(3)滑块在斜面上运动的时间为t1,v m=a1t1得t1=0.8 s由于t>t1,滑块已经经过B点,做匀减速运动的时间为t-t1=0.2 s设t=1.0 s时速度大小为v=v m-a2(t-t1)解得:v=3.2 m/s答案(1)4 m/s(2)0.4(3)3.2 m/s反思总结解决动力学两类问题的基本思路易错点分析易错一:对受力分析不清导致牛顿第二定律计算错误典例1.如图所示,质量为10 kg的物体,在水平地面上向左运动,物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体受到一个水平向右的拉力F=20 N的作用,则物体的加速度为(g取10 m/s2)()A.0B.2 m/s2,水平向右C.4 m/s2,水平向右D.2 m/s2,水平向左【答案】C【解析】物体受到地面的摩擦力大小为F1=μmg=0.2×10×10 N=20 N,方向水平向右,物体的加速度a===4 m/s2,方向水平向右易错警示:有些同学误以为拉力F向右,所以摩擦力一定向左,导致求合力时出现错误,在判断摩擦力时要注意摩擦力的定义,与相对运动方向相反典例2..如图所示,两个人同时用大小分别为F1=120 N、F2=80 N的水平力拉放在水平光滑地面的小车,如果小车的质量m=20 kg,则小车的加速度()A.方向向左,大小为10 m/s2B.方向向左,大小为2 m/s2C.方向向右,大小为10 m/s2D.方向向右,大小为2 m/s2【答案】B【解析】小车受到的合力为:F=F1-F2=120 N-80 N=40 N,方向向左,由牛顿第二定律得:F=ma,解得小车的加速度为:a==2 m/s2,方向与合力方向相同易错警示:求合力的方法不对,或者没有考虑到力的矢量性,所以导致错误的合力求解。

牛顿第二定律之 瞬时加速度专题(含答案解析)

牛顿第二定律之 瞬时加速度专题 物体的加速度与合力存在瞬时对应关系,所以分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度,解决此类问题时,要注意两类模型的特点:(1)刚性绳(或接触面)模型:这种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,恢复形变几乎不需要时间,故认为弹力立即改变或消失.(2)弹簧(或橡皮绳)模型:此种物体的特点是形变量大,恢复形变需要较长时间,在瞬时问题中,其弹力往往可以看成是不变的.加速度和力具有瞬时对应关系,即同时产生、同时变化、同时消失,分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度. 分析瞬时变化问题的一般思路:(1)分析瞬时变化前物体的受力情况(主要是分析瞬时变化前物体受到弹簧(或橡皮绳)的弹力),求出每个力的大小.(2)分析瞬时变化后每个力的变化情况.(3)由每个力的变化确定变化后瞬间的合力,由牛顿第二定律求瞬时加速度.例1 如图所示,质量分别为m 和2m 的A 和B 两球用轻弹簧连接,A 球用细线悬挂起来,两球均处于静止状态,如果将悬挂A 球的细线剪断,此时A 和B 两球的瞬时加速度a A 、a B 的大小分别是( )A .a A =0,aB =0 B .a A =g ,a B =gC .a A =3g ,a B =gD .a A =3g ,a B =0(变式练习1).如图所示,质量相等的A 、B 两小球分别连在弹簧两端,B 端用细线固定在倾角为30°光滑斜面上,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A 、B 两球的加速度分别为( )A.都等于2gB.0和2gC.g 和0D.0和g(变式练习2)(瞬时加速度问题)如图所示,a 、b 两小球悬挂在天花板上,两球用细线连接,上面是一轻质弹簧,a 、b 两球的质量分别为m 和2m ,在细线烧断瞬间,a 、b 两球的加速度为(取向下为正方向)( )A .0,gB .-g ,gC .-2g ,gD .2g,0例2 如图所示,质量为m 的小球被水平绳AO 和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态,现将绳AO 烧断,在绳AO 烧断的瞬间,下列说法正确的是( )A .弹簧的拉力F =mg cos θB .弹簧的拉力F =mg sin θC .小球的加速度为零D .小球的加速度a =gtan θ(变式练习3)如图所示,质量为m 的小球用水平轻质弹簧系住,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,小球的加速度大小为(重力加速度为g )( )A .0B .233gC .gD .33g例3 如图所示,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.a 1=0,a 2=gB.a 1=g ,a 2=gC.a 1=0,a 2=gD.a 1=g ,a 2=g(变式练习4)如图所示,A 、B 两木块间连一轻杆,A 、B 质量相等,一起静止地放在一块光滑木板上,若将此木板突然抽去,在此瞬间,A 、B 两木块的加速度分别是( )A.a A =0,a B =2gB.a A =g ,a B =gC.a A =0,a B =0D.a A =g ,a B =2g例4(瞬时加速度问题)如图所示,在光滑的水平面上,质量分别为m 1和m 2的木块A 和B 之间用轻弹簧相连,在拉力F 作用下,以加速度a 做匀加速直线运动(取水平向右为正方向),某时刻突然撤去拉力F ,此瞬间A 和B 的加速度为a 1和a 2,则( )A .a 1=a 2=0B .a 1=a ,a 2=0C .a 1=m 1m 1+m 2a ,a 2=m 2m 1+m 2a D .a 1=a ,a 2=-m 1m 2a课堂作业1.在倾角为θ的光滑斜面上放一球,球被竖直板挡住,如图所示,在拿开挡板后,小球的加速度为( )A. g sin θ,沿斜面向下B.g cos θ,沿斜面向下B. C.g tan θ,水平向左 D.,水平向左 2.三个质量相同的物块A ,B ,C ,用两个轻弹簧和一根轻线相连,如图所示,挂在天花板上,处于静止状态,在将A,B间细线剪断的瞬间,A,B,C的加速度分别为多大?(取向下为正,重力加速度为g)3.(多选)质量均为m的A,B两球之间系着一个不计质量的轻弹簧并放在光滑水平台面上,A球紧靠墙壁,如图所示,今用水平力F推B球使其向左压弹簧,平衡后,突然将力F撤去的瞬间( BD )A.A的加速度大小为B.A的加速度大小为零C.B的加速度大小为D.B的加速度大小为4.(多选)如图所示,竖直放置在水平面上的轻弹簧上,放着质量为2 kg的物体A,处于静止状态.若将一个质量为3 kg的物体B轻放在A上,在轻放瞬间(g取10 m/s2)( CD )A.B的加速度为0B.B对A的压力大小为30 NC.B的加速度为6 m/s2D.B对A的压力大小为12 N5.如图所示,弹簧的一端固定在天花板上,另一端连一质量m=2 kg的秤盘,盘内放一个质量M=1 kg的物体,秤盘在竖直向下的拉力F作用下保持静止,F=30 N,在突然撤去外力F的瞬间,物体对秤盘的压力为(g=10 m/s2)( C )A.10 NB.15 NC.20 ND.40 N6.(多选)(难)如图所示,在动摩擦因数μ=0.2的水平面上,质量m=2 kg的物块与水平轻弹簧相连,物块在与水平方向成θ=45°角的拉力F作用下处于静止状态,此时水平面对物块的弹力恰好为零.g取10 m/s2,以下说法正确的是( AB )A.此时轻弹簧的弹力大小为20 NB.当撤去拉力F的瞬间,物块的加速度大小为8 m/s2,方向向左C.若剪断弹簧,则剪断的瞬间物块的加速度大小为8 m/s2,方向向右D.若剪断弹簧,则剪断的瞬间物块的加速度为0【教学反思】例1 D解析 分析B 球原来受力如图甲所示,F ′=2mg剪断细线后弹簧形变不会瞬间改变,故B 球受力不变,a B =0.分析A 球原来受力如图乙所示,F T =F +mg ,F ′=F ,故F T =3mg .剪断细线,F T 变为0,F 大小不变,A 球受力如图丙所示由牛顿第二定律得:F +mg =ma A ,解得a A =3g .(变式练习1)D(变式练习2)C例2 AD(变式练习3)B例3 D(变式练习4)B 【解析】由题意知,当刚抽去木板时,A 、B 和杆将作为一个整体,只受重力,根据牛顿第二定律得a A =a B =g ,故选项B 正确.例4 D 解析 两木块在光滑的水平面上一起以加速度a 向右匀加速运动时,弹簧的弹力F 弹=m 1a ,在力F 撤去的瞬间,弹簧的弹力来不及改变,大小仍为m 1a ,因此对A 来讲,加速度此时仍为a ,对B :取向右为正方向,-m 1a =m 2a 2,a 2=-m 1m 2a ,所以D 正确【答案】D。

牛顿第二定律专题

牛顿第二定律专题一、力、加速度和速度的关系【例1】、一物体在几个力的共同作用下处于静止状态.现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零,又马上使其恢复到原值(方向不变),则()A.物体始终向西运动 B.物体先向西运动后向东运动C.物体的加速度先增大后减小 D.物体的速度先增大后减小【例2】如图所示,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度的变化情况如何?最低点的加速度是否比g大?变式:如右图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m,现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体一直可以运动到B点,如果物体受到的摩擦力大小恒定,则( )A.物体从A到O先加速后减速B.物体从A到O加速,从O到B减速C.物体在A、O间某点时所受合力为零D.物体运动到O点时所受合力为零变式:如图所示,质量均为m的A、B两球之间系着一根不计质量的弹簧,放在光滑的水平面上,A球紧靠竖直墙壁。

今用水平力F将B球向左推压弹簧,平衡后,突然将F撤去,在这一瞬间①B球的速度为零,加速度为零②B球的速度为零,加速度大小为F/m③在弹簧第一次恢复原长之后,A才离开墙壁④在A离开墙壁后,A、B两球均向右做匀速运动以上说法正确的是A.只有①B.②③C.①④D.②③④二、牛顿第二定律的瞬时性【例1】如图所示,质量相同的A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动.两球间是一个轻质弹簧,如果突然剪断悬线,则在剪断悬线瞬间B球加速度为__ __;A球加速度为____ ____.练习1.如图所示,木块A、B用一轻弹簧相连,竖直放在木块C上,三者静置于地面,它们的质量之比是1∶2∶3。

设所有接触面都光滑,当沿水平方向迅速抽出木块C的瞬时。

A和B的加速度分别是a A=_____,a B=____【例2】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.练习如图(a )所示,一质量为m 的物体系于长度分别为L 1、L 2的两根细线上,L 1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L 2水平拉直,物体处于平衡状态。

专题3.3 牛顿第二定律中的瞬时性问题(解析版)


【2 年模拟再现】
1.(6 分)(2019 江西南昌二模)如图所示,细线 AB 和 BC 连接着一质量为 m 的物体 P,其中绳子的 A 端固定,C 端通过小定滑轮连接着一质量也为 m 的另一个物体 Q,开始时,用手抓住物体 Q,使物体 P、Q 均静止,此时 AB 和 BC 两绳中拉力大小分别为 T1,T2 把手放开瞬间,AB 和 BC 两绳中拉力大小分别为 T1′、
2
T2′.已知 ABC 处于同一竖直平面内,绳子间连接的夹角如图。则( )
A.T1:T1'=1:1 【参考答案】AC
B.T1:T2=1:2
C.T2:T2'=2:3
D.T1′:T2'= :1
【名师解析】根据共点力的平衡,可以得出拉力的大小;在放手的瞬间要考虑瞬时加速度问题,根据牛顿
第二定律可以求出放手后拉力的大小。
用手抓住物体 Q 时,以悬点为研究对象,悬点受力平衡,有:
T1=mgcos30°…①,T2=mgsin30°…② 把手放开瞬间,设 Q 加速度为 a,则 P 在瞬间沿 BC 加速度也为 a,根据牛顿第二定律,有:对 Q:mg﹣T'2 =ma…③
对 P,在 BC 方向:T'2﹣mgcos60°=ma…④ 在 AB 方向:T'1=mgsin60°…⑤ 联立①②③④⑤得:T1:T1'=1:1,T2:T2'=2:3,选项 AC 正确。 【点评】本题考查共点力的平衡,关键要注意在放手瞬间,在 BC 方向有加速度,而在 AB 方向受力平衡。
C.若弹簧 b 的左端松脱,则松脱瞬间小球的加速度为 2
D.若弹簧 b 的左端松脱,则松脱瞬间小球的加速度为 3g
【参照答案】 B
【名师解析】 本题可用正交分解法求解,将弹簧 a 的弹力沿水平和竖直方向分解,如图所示,则 Tacos 30° =mg,Tasin 30 °=Tb,结合胡克定律可求得 a、b 两弹簧的伸长量之比为2k2,结合牛顿第二定律可求得松

物理牛顿运动定律的应用专项习题及答案解析

物理牛顿运动定律的应用专项习题及答案解析一、高中物理精讲专题测试牛顿运动定律的应用1.一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块,在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5m ,如图(a )所示.0t =时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至1t s =时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短).碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板.已知碰撞后1s 时间内小物块的v t -图线如图(b )所示.木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g 取10m/s 2.求(1)木板与地面间的动摩擦因数1μ及小物块与木板间的动摩擦因数2μ; (2)木板的最小长度;(3)木板右端离墙壁的最终距离.【答案】(1)10.1μ=20.4μ=(2)6m (3)6.5m 【解析】(1)根据图像可以判定碰撞前木块与木板共同速度为v 4m/s = 碰撞后木板速度水平向左,大小也是v 4m/s =木块受到滑动摩擦力而向右做匀减速,根据牛顿第二定律有24/0/1m s m sg sμ-=解得20.4μ=木板与墙壁碰撞前,匀减速运动时间1t s =,位移 4.5x m =,末速度v 4m/s = 其逆运动则为匀加速直线运动可得212x vt at =+ 带入可得21/a m s =木块和木板整体受力分析,滑动摩擦力提供合外力,即1g a μ= 可得10.1μ=(2)碰撞后,木板向左匀减速,依据牛顿第二定律有121()M m g mg Ma μμ++= 可得214/3a m s =对滑块,则有加速度224/a m s =滑块速度先减小到0,此时碰后时间为11t s = 此时,木板向左的位移为2111111023x vt a t m =-=末速度18/3v m s =滑块向右位移214/022m s x t m +== 此后,木块开始向左加速,加速度仍为224/a m s =木块继续减速,加速度仍为214/3a m s =假设又经历2t 二者速度相等,则有22112a t v a t =- 解得20.5t s =此过程,木板位移2312121726x v t a t m =-=末速度31122/v v a t m s =-= 滑块位移24221122x a t m == 此后木块和木板一起匀减速.二者的相对位移最大为13246x x x x x m ∆=++-= 滑块始终没有离开木板,所以木板最小的长度为6m(3)最后阶段滑块和木板一起匀减速直到停止,整体加速度211/a g m s μ==位移23522v x m a==所以木板右端离墙壁最远的距离为135 6.5x x x m ++= 【考点定位】牛顿运动定律【名师点睛】分阶段分析,环环相扣,前一阶段的末状态即后一阶段的初始状态,认真沉着,不急不躁2.如图,光滑水平面上静置一长木板A ,质量M =4kg ,A 的最前端放一小物块B (可视为质点),质量m =1kg ,A 与B 间动摩擦因数μ=0.2.现对木板A 施加一水平向右的拉力F ,取g =10m/s 2.则:(1)若拉力F 1=5N ,A 、B 一起加速运动,求A 对B 的静摩擦力f 的大小和方向; (2)为保证A 、B 一起加速运动而不发生相对滑动,求拉力的最大值F m (设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等);(3)若拉力F 2=14N ,在力F 2作用t =ls 后撤去,要使物块不从木板上滑下,求木板的最小长度L【答案】(1)f = 1N ,方向水平向右;(2)F m = 10N 。

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. 精品 F 37

图1 F 牛顿第二定律的应用 第一类:由物体的受力情况确定物体的运动情况

1. 如图1所示,一个质量为m=20kg的物块,在F=60N的水平拉力作用下,从静止开始沿水平地面向右做匀加速直线运动,物体与地面之间的动摩擦因数为0.10.( g=10m/s2) (1)画出物块的受力示意图 (2)求物块运动的加速度的大小 (3)物体在t=2.0s时速度v的大小. (4)求物块速度达到smv/0.6时移动的距离

2.如图,质量m=2kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的滑动摩擦因数25.0,现在对物体施加一个大小F=8N、与水平方向夹角θ=37°角的斜向上的拉力.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2,求 (1)画出物体的受力示意图 (2)物体运动的加速度 (3)物体在拉力作用下5s内通过的位移大小。 .

精品 〖方法归纳:〗 〖自主练习:〗 1.一辆总质量是4.0×103kg的满载汽车,从静止出发,沿路面行驶,汽车的牵引力是6.0×103N,受到的阻力为车重的0.1倍。求汽车运动的加速度和20秒末的速度各是多大? ( g=10m/s2)

2.如图所示,一位滑雪者在一段水平雪地上滑雪。已知滑雪者与其全部装备的总质量m = 80kg,滑雪板与雪地之间的动摩擦因数μ=0.05。从某时刻起滑雪者收起雪杖自由滑行,此时滑雪者的速度v = 5m/s,之后做匀减速直线运动。 求:( g=10m/s2) (1)滑雪者做匀减速直线运动的加速度大小; (2)收起雪杖后继续滑行的最大距离。

3.如图,质量m=2kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的滑动摩擦因数25.0,现在对物体施加一个大小F=8N、与水平方向夹角θ=37°角的斜下 . 精品 上的推力.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s.

精品 2,

求(1)物体运动的加速度 (2)物体在拉力作用下5s内通过的位移大小。

第二类:由物体的运动情况确定物体的受力情况 1、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. (2)若列车的质量是1.0×106kg,机车对列车的牵引力是1.5×105N,求列车在运动中所受的阻力大小.( g=10m/s2)

2.一个滑雪的人,质量m=75kg,以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速滑下,山坡的倾角θ=30°,在t=5s的时间内滑下的路程x=60m,( g=10m/s2)求: (1)人沿斜面下滑的加速度 (2)滑雪人受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。 . 精品 〖方法归纳:〗 〖自主练习:〗 1.静止在水平地面上的物体,质量为20kg,现在用一个大小为60N的水平力使物体做匀加速直线运动,当物体移动9.0m时,速度达到6.0m/s,( g=10m/s2)求: (1)物体加速度的大小 (2)物体和地面之间的动摩擦因数

2.一位滑雪者如果以v0=30m/s的初速度沿直线冲上一倾角为300的山坡,从冲坡开始计时,至4s末,雪橇速度变为零。如果雪橇与人的质量为m=80kg,( g=10m/s2) 求滑雪人受到的阻力是多少。 . 精品 F θ

3、一辆质量为1.0×103kg的小汽车正在以10m/s的速度行驶.现在让它在12.5 m的距离内匀减速地停下来,( g=10m/s2).求所需的阻力.

〖综合练习:〗 1.一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下,山坡的倾角θ=30°,滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.2,求5 s内滑下来的路程和5 s末的速度大小. ( g=10m/s2)

2.质量m=4kg的物块,在一个平行于斜面向上的拉力F=40N作用下,从静止开始沿斜面向上运动,如图所示,已知斜面足够长,倾角θ=37°,物块与斜面间的动摩擦因数µ=0.2,力F作用了5s,求物块在5s内的位移及它在5s末的速度。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8) .

精品 3.如图,质量为2kg的物体,受到20N的方向与水平方向成

37角的拉力作用,由静止开始沿

水平面做直线运动,物体与水平面间的动摩擦因数为0.4,当物体运动2s后撤去外力F, 则:(1)求2s末物体的速度大小?(2)撤去外力后,物体还能运动多远?(2

/10smg)

4.质量为2kg的物体置于水平地面上,用水平力F使它从静止开始运动,第4s末的速度达到24m/s,此时撤去拉力F,物体还能继续滑行72m. ( g=10m/s2)求: (1)水平力F (2)水平面对物体的摩擦力

5.如图所示,ABC是一雪道,AB段位长mL80倾角

37

的斜坡,BC段水平,AB与BC平

滑相连,一个质量kgm75的滑雪运动员,从斜坡顶端以smv/0.20的初速度匀加速下滑,

经时间st5.0到达斜面底端B点,滑雪者与雪道间的动摩擦因数在AB段和BC段都相同,( g=10m/s2)求: (1)运动员在斜坡上滑行时加速度的大小 (2)滑雪板与雪道间的动摩擦因数

F 37 .

精品 (3)运动员滑上水平雪道后,在st0.2'内滑行的距离x

6.如图所示,水平地面AB与倾角为的斜面平滑相连,一个质量为m的物块静止在A点。现用水平恒力F作用在物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运动,经时间t到达B点,此时撤去力F,物块以在B点的速度大小冲上斜面。已知物块与水平地面和斜面间的动摩擦因数均为。求: (1)物块运动到B点的速度大小 (2)物块在斜面上运动时加速度的大小 (3)物块在斜面上运动的最远距离x

第三类:牛顿第二定律的应用——传送带问题 1. 水平传送带A、B以v=1m/s的速度匀速运动,如图所示A、B相距L=2.5m,将质量为m=0.1kg的物体(可视为质点)从A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数=0.1,(g=10m/s2). 精品 求:(1)滑块加速时间 (2)滑块加速阶段对地的位移和对传送带的位移 (3)滑块从A到B所用的时间

2.在民航机场和火车站可以看到用于对行李进行安全检查的水平传送带。当旅客把行李放到传送带上时,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速运动。随后它们保持相对静止,行李随传送带一起前进。 设传送带匀速前进的速度为0.25m/s,把质量为5kg的木箱无初速地放到传送带上,由于滑动摩擦力的作用,木箱以6m/s2的加速度前进,那么这个木箱被放在传送带上后,传送带上将留下一段多长的摩擦痕迹?

〖方法归纳:〗 〖自主练习:〗.

精品 1.水平传送带A、B以v=16m/s的速度匀速运动,如图所示,A、B相距16m,一物体(可视为质点)从A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数=0.2,则物体从A 沿传送带运动到B所需的时间为多长?(g=10m/s2)

2.如图,光滑圆弧槽的末端与水平传送带相切,一滑块从圆槽滑下,以v0=6m/s的速度滑上传送带,已知传送带长L=8m,滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2,求下面三种情况下,滑块在传送带上运动的时间(g=10m/s2) (1) 传送带不动; (2)传送带以4m/s的速度顺时针转动; (3)传送带以4m/s的速度逆时针转动。

3.如图所示,绷紧的传送带与水平面的夹角Θ=300,皮带在电动机的带动下,始终保持V0=2M/S

的速率运行,现把一质量为M =10KG的工件(可看作质点)轻轻放在皮带的底端,经过一定时间,工件被传送到H=1.5M的高处,工件与传送带间的动

摩擦因数23,取G=10M/S2,求:工件在传送带上运动的时间为多少。 Θ

h V0 .

精品 第四类:牛顿第二定律的应用——连接体问题 1,光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体 静止靠在一起(如图) ,现对m1施加一个大小为 F 方向向右的推力作用。求此时物体m2受到物体 m1的作用力F1

〖方法归纳:〗 〖自主练习:〗 1.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F1>F2,则1施于2的作用力的大小为( ) A.F1 B.F2 C.(F1+F2)/2 D.(F1-F2)/2

2、如图所示,质量为m的木块放在光滑水平桌面上,细绳栓在木块上,并跨过滑轮,试求木块的加速度: (1)用大小为F (F= Mg )的力向下拉绳子m

M

1 2 F1 F2 . 精品 v/(m/s) 10 5

0 10 20

30 40

50

t/s α β

AB

(2)把一质量为M的重物挂在绳子上 第五类:牛顿第二定律的应用——图像问题 1. 物体在水平地面上受到水平推力的作用,在6s内力F的变化和速度v的变化如图所示,则物体的质量为______kg, 物体与地面的动摩擦因数为______.

〖方法归纳:〗 〖自主练习:〗 1.汽车在两站间行驶的v-t图象如图所示,车所受阻力恒定,在BC段,汽车关闭了发动机,汽车质量为4t,则汽车在BC段的加速度大小为 m/s2, 在AB段的牵引力大小为 N。 在OA段汽车的牵引力大小为 N。 2.质量为1.0kg的物体置于固定斜面上,对物体施加一平行于斜面向上的拉力F,1.0s后将拉力撤去,物体运动的V-t图像如图所示,( g=10m/s2)求: (1)t=1.5s时的瞬时速度大小 (2)3s内发生的位移

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