下載高一物理牛頓第二定律應用

1、課題：牛頓第二定律應用(一)目的：1、掌握應用牛頓定律分析力和運動關系問題的基本方法。2、培養(yǎng)學生分析解決問題的能力。重點：受力分析、運動和力關系的分析。難點：受力分析、運動和力關系的分析。方法：啟發(fā)思考總結歸納、講練結合。過程：一、知識點析：1 .牛頓第二定律是在實驗基礎上總結出的定量揭示了物體的加速度與力和質量的關系。數(shù)學表達式：2 f=maf2 fx= ma2 fy=ma理解該定律在注意：(1)。瞬時對應關系；(2)矢量關系；(3)。2.力、加速度、速度的關系：(1) 加速度與力的關系遵循牛頓第二定律。(2) 加速度一與速度的關系：速度是描述物體運動的一個狀態(tài)量，它與物體運動的加速度沒有

2、直接聯(lián)系， 但速度變化量的大小加速度有關，速度變化量與加速度(力)方向一致。(3) 力與加速度是瞬時對應關系，而力與物體的速度，及速度的變化均無直接關系。a v=at , v=v0+at,速 mg=kxc,a=0,物體速度達最大。由 c-b的過程中，由于 mgkx1, 得a=g-kx1/m,物體做a減小的90n,此時運料車的加速度是1.8m/s2,3-2所示，在a點物體開始與彈簧接速率都是先增大，后減小特殊模型的變化特點，以及由 及狀態(tài)分析清楚，同時對物體c位置，止匕時f合=0,由a-c 變加速直線運動。在 c位置【評析】由物體的受力情況判斷物體的運動性質，是牛頓第二定律應用的重要部分。彈簧是

3、使物體受力連續(xù) 變化的模型，在物理問題(特別是定性判斷)中經(jīng)常應用。其應用特點是：找好初末兩態(tài)，明確變化過程?！纠?】以初速度v。豎直上拋一個質量為 m的物體，設物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變，物體經(jīng)過 時間t到達最高點。求：(1)物體由最高落回原地所用時間ti0 (2)物體落回原地時的速度vi的大小?！窘馕觥课矬w的運動分為上升階段和下降階段，再分析物體的受力情況和運動情況。上升階段物體受重力mg和空氣阻力f,方向都向下，其中f大小未知，通過已知物體的運動情況，求出加速度a,再求解空氣阻力f。下降階段物體受重力mg,方向向下，空氣阻力f方向向上，空氣阻力f上面已求出，由物體受力情況求出物

4、體 下降階段的加速度ai,且初速度voi=0.再根據(jù)上升階段，求出上升最大高度 h,那么落地時間ti及速度vi均 可求出。上升階段，由牛頓第二定律得：mg+f=ma- .(i)最高點速度為零，由勻變速直線運動公式，得：vi=vo-at .(2)設最大高度為 h, vi2=vo2-2ah .(3)解式(i) (2) (3)可得 f=mv o/t-mg,h=vot/2下降階段，物體加速度ai,方向向下，由牛頓第二定律得到： mg-f=mai .(4)阻力f代入(4)式& 冬。下降階段是初速為零的均加速直線運動。代入h的數(shù)值titi 2 1haiti 所以 ti2.2gt v。2gt v。t . v

5、o（2gt v。）vi2 2a1h,vi 7vo(2gh v。)?！纠?】質量為m=2kg的木塊原來靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第 i、3、5.奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向 右，大小為fi=6n的水平推力，在第2、4、6.偶數(shù)秒內(nèi)，給物體施加方向仍向右，大小為 f2=2n的水平推力，已知物體與地面間的摩擦因數(shù)n =。，取gnom/s2,問：(i)木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒內(nèi)各做什么運動？(2)經(jīng)過多長時間，木塊位移的大小等于 40.25m?【解析】以木塊為研究對象，它在豎直方向處于力平衡狀態(tài)，水平方面受到推力fi (或f2)和摩擦力f的作用，根據(jù)牛頓第二定律可判斷出木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒的運動情況，結合運動

6、學公式，即可求出運動時間。(1)木塊在奇數(shù)秒內(nèi)的加速度為fi f fimg 6 0.1 2 10 , 22a1 m/s 2m/ smm2木塊在偶數(shù)秒內(nèi)的加速度為f2 f f2 mg 2 0.1 2 102a2 m/s 0mm2所以，木塊在奇數(shù)秒內(nèi)做a1=2m/s2的勻加速直線運動，在偶數(shù)秒內(nèi)作勻速直線運動。(2)在第1s內(nèi)木塊向右的位移為1 . 212s1 at -21m 1m2 2至第1s末木塊的速度v1 at 2 1 2m/ s在第2s內(nèi)，木塊以第1s末的速度向右作勻速運動，在第 2s內(nèi)木塊的位移為s2=v1t=2 xm=2m至第2s末木塊的速度 v2=v1=2m/s在第3s內(nèi)，木塊向右做

7、初速等于2m/s的勻加速運動，在第3s內(nèi)的位移為1 212s3 v2t -at2 2 1 - 2 12 3m 22至第3s末木塊的速度v3 v2 at 2m/s 2 1m/ s 4m/s在第4s內(nèi)，木塊以第3s末的速度向右做勻速運動，在第 4s內(nèi)木塊的位移為s4 v3t 4 1m 4m至第4s末木塊速度v4=v3=4m/s由些可見，從第1s起，連續(xù)各秒內(nèi)木塊的位移是從1開始的一個自然數(shù)列，因此，在 ns的總位移為n(n 1)sn 1 2 3n2當sn=40.25m時，n的值為8n (m+m ) gb、f=mmg c、f= (m+m) g *4、如圖3-4所示，底板光滑的小車上用兩個量程為和乙系

8、住一個質量為1kg的物塊，在水平地面上，甲乙時，兩彈簧秤的本數(shù)為10n,當小車作勻加速直線i 2寰變?yōu)?n,這時小車運動的加速大小是,。一 一q, 一a、2m/s2 b、4m/s2 c、6m/s2d、8m/s25、如圖3-5所示，質量為m的小球被三根互成120的拉力之比為3: 3: 1，現(xiàn)將豎直方向的橡皮筋以箭斷，則“儼度為(5m/s2)。方向(豎直向上)總6、在質量為300g的彈簧上下質量為500g的物體，1鐵通電，鐵片被吸引上升的d、mgffm,（新情況下的最大靜摩擦力）,可見fmfm即是最大靜摩擦力減小了，由fm=仙n知正壓力 n減小了，即發(fā)生了失重現(xiàn)象，故物體運動的加速度必然豎直向下，

9、所以木箱的運動情況可能是加速下降或減速上升，故a、b正確。另一種原因是木箱向左加速運動，由于慣性原因，木塊必然向中滑動，故 d正確。綜合上述，正確答案應為 a、b、do【例2】如圖3-11所示，一細線的一端固定于傾角為 45。度的光滑楔形滑塊 a的頂端p處，細線的另一端栓一質量為m的小球，當滑塊以2g的加速度向左運動時，線中拉力 t等于多少？【解析】當小球貼著滑塊一起向左運動時, 如圖3-12所示，小球在這三個力作小球受到三個力作用：重力mg、線中拉力t,滑塊a的支持力n,v用下產(chǎn)生向左的加速度，當滑塊向左運動的加速度增大到一定值時，小球可能離開斜面，滑塊的支持力變?yōu)榱悖∏騼H受重力和拉力兩個

10、力作用離開斜面，滑塊的支持力變?yōu)榱?，小球僅受重力和拉力兩個力作用。由于加速度a=2g時，小球的受力情況未確定，因此可先找出使 n=0時的臨界加速度，然后將它與題設加速度a=2g相比較，確定受力情況后即可根據(jù)牛頓第地定律列式求解。根據(jù)小球貼著滑塊運動時的受情況，可列出水平方向和豎直方向的運動方程分別為加速度至少就為t cos45n sin 45ma(1)t sin 45n cos45mg(2)聯(lián)立兩式，得n mg cos45masin 45若小球對滑塊的壓力等于零，即就作 n=0,滑塊的cos 45 a g gmg、線中sin 45可見，當滑塊以a=2g加速度向左運動時，小球已脫離斜面飄起，此時

11、小球僅受兩個力作用：重力拉力t。設線與豎直方向問夾角為b ,同理由牛頓第二定律得t sin ma t cos mg聯(lián)立兩式得 t(ma)2 (mg)2, m2g2 m2a2 、5mg【評析】如果沒有對臨界狀態(tài)作出分析，直接（1）、（2）兩式聯(lián)立得線中拉力t ma cos45 mg sin 45言這就錯了!【例3】如圖3-13所示，長1=75cm的靜止的直筒中有 現(xiàn)對筒施加一豎直向下的包力作用，使筒豎直向下運動，徑 的恒力大小為多少？ （ g取10m/s2）【解析】筒在重力及拉力共同作用下做初速度y速度為a,小球做自由落體運動。設在時間t內(nèi)，小球與筒的位移分別為 hi、h2, 如圖3-14所示，

12、由運動學規(guī)律得,、斤天/、煙/、壞，t=0.5秒時間, ；mjq 一- -i1% tf筒的質量 3.5kg球的質量0.5kg,小球恰好躍出筒口，求：對筒施加ri為零的勻加速運動，設加（球大小不計）幾何關系12h1二 gt，2h21 at22又 l=h1-h2,所以解得 a=16m/s2再對筒應用牛頓第二定律，可得f+mg=ma將m、a的數(shù)值代入解得f=21n【評析】分析動力學與運動學的綜合問題，需注意對物體運動過程的分析及運動性質的判斷，以便正確地建 立動力學方程及選取恰當?shù)倪\動學公式，從而完成求解?！纠?0如圖2-2-11甲所示，傳送帶與地面傾角。=37度，從a以10m/s的速率逆時針轉動，

13、 在傳送帶上端 a無初速度地放一個質傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5,求物體從a運動到b所需要時間sin37 =0.6)【解析】物體放在傳送帶上后，開始階段，由于傳送帶的速度大于 體一沿傳送帶向下的滑動摩擦力，物體受合力方向沿傳送帶向下，速至與傳送帶速度相等時，由于 mg sin 37 mg cos37 ,物體在一b長度為16m,傳送帶 量為0.5kg的物體，它與 是多少？ ( g取10m/s2,物體的速度，傳送帶給物物體由靜止加速。物體加重力作用下繼續(xù)加速運動，當物體速度大于傳送帶速度時，傳送帶給物體沿傳送帶向上的滑動摩擦力,直至傳送帶的b端。開始階段，物體受力情況如圖2-2-11乙所示，由牛

14、頓第二定律得但合力仍沿傳送帶向下， 物體繼續(xù)加速下滑,mg sin mg cos ma物體加速至與傳送帶速度相等需要時間t1=v/a1=10/10=1s物體速度大于傳送帶速度后，物體受力情況如圖2-2-11丙mg sin mg cosma2設后一階段物體滑至底端所用的時間為t2 ,由解得 t2=1s,(t2=-11s 舍去)所以物體由a-b的時間t=t1-t2=2s.圖2-2-11丙圖2-2-11乙a1=10(0.6+0.5 0俎)=10m/s2所示，由牛頓第二定律得2a2=2m/sl s vt2a2t2 2tg【解題回顧】(1)審題時應注意由題給條件作必要的定性分析或半定量分析，由本題中給出

15、科和0值可作出判斷：當科tg。時，物體在獲得與傳送帶相同的。時，物體在加速至與傳送帶速度相同后，將與傳送帶相對靜止一起勻速運動；當科 速度后仍將繼續(xù)加速。(2)通過此題可以進一步體會到，滑動摩擦力的方向不總是阻礙物體的運動，而是阻礙物體間的相對運動，它可能是動力,也可能是阻力。鞏固練習：1、質量分別為ma和mb的兩個小球，同一根輕彈簧聯(lián)結后用細線懸掛在頂板下(如圖3-16)當細a、 aa ab 0 b、aa abaa g,ab 0 d 、圖3-i7所示，若第i s內(nèi) 為f2,第3s內(nèi)所受合力為線被剪斷的瞬間，關于兩球下落加速的說法中，正確的是：aa g,ab 02、物體作直線運動的vt圖線如

16、所受合力為fi,第2s內(nèi)所受合力 f3,則a、fi、f2、f3大小相等，fi與f2 b、fi、f2、f3大小相等,方向相 c、fi、f2是正的，f3是負的d、fi是正的，f2、f3為零m,斜面上放一物塊m,使斜面體水平向右運動,木塊，在大小為f、方向3、如圖3-i8所示，在水平地在上放一傾角為8的光滑斜面 m可能相對m靜止的條件是a、斜面體做勻速直線運動b、斜面體做勻加速直線運動，加速度大小為gsin 9c、斜面體做勻加速直線運動，加速度為 gtg 9d、斜面體做勻加速直線運動，加速度為 gcoso 4、如圖3-i9所示，位于水平地面上的質量為 m的小與水平方向成8角的拉力作用下，沿地面作加速

17、運動，若木塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為-則木塊的加速m摩擦系數(shù)為卜的固定斜面勻 下包力f,則該物體沿斜面絲ab以初速vo從a點豎直 度,及小球能達到的最光滑斜面上，如圖3-22所示,m的人應以 加速在木人在木板上跑動時，木板的a、f/m b、fcoso /m c、(fcos9 -卜 mg)/md、fcos 9 f (mg-fsin 8 )/m5、如圖3-20所示，一個質量為 m的物體原來沿著滑動 加速下滑，加速度大小為a,現(xiàn)對該物體施加一個豎直向 下滑的加速度大小為.6、如圖3-2i所示，圓環(huán)質量為m,經(jīng)過環(huán)心的豎直細鋼 上拋出，致使環(huán)對地面剛好無壓力，則小球上升的加速大高度 (球不會碰到b點)

18、 7、質量為m ,長為l的木板放在 為使木板相對斜面靜止，質量為 板上跑動，若使人相對斜面靜止，加速度應為8、總質量為m的熱氣球由于故障在高空以勻速速度 v豎直下降，為了阻止繼續(xù)下降，在 t=0時刻，從熱氣球中釋放了一個質量為 m的沙袋，不計空氣阻力，當 t=時熱氣球停止下降，這時沙袋的速度為（此時沙袋尚未著地）9、如圖3-23所示，光滑球恰好放在木塊的圓孤槽中，它的左邊的接觸點為a,槽的半徑為r,且oa與水平m,木塊的質量為m, 最小為多大時，球才離開速向上提起，提到井口時 把物體提至井口的最短時線在a角，通過實驗知道：當木塊的加速度過大時，球可以從槽中滾出，圓球的質量為各種摩擦及繩和滑輪的

19、質量不計，則木塊向右的加速度 圓槽。10、用細純系住一個位于深h的井底的物體，使它勻變 的速度恰好為零，設細純能承受的最大拉力為試求 問。作業(yè)布置:1、為了安全，在公路上行駛的汽車之間應保持必要的距離。已知某高速公路的最高限速v=120km/h。假設前方車輛突然停止，后車司機從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時間（即反應時間）t=0.50s. 剎車時汽車受到阻力f的大小為汽車重力的0.4倍。該高速公路上7車間的距離s至少應為多少？取重力加速 度 g=10m/s2 拓展練習：1、（1）如圖3-24所示，質點自一圓環(huán)的最高點 a沿不同傾角的光滑軌道由靜止滑到圓環(huán)上其它各點，試證 明

20、：雖然軌道傾角不同，但所需時間相等。（2）試用（1）得出的結論說明：如有一質點自傾角為 a的斜面上方的定點。沿光滑斜槽op從靜止開始下 滑，為使質點在最短時間內(nèi)從 。點到嘔達斜面，則斜槽與豎直方向的夾角b應等于多少？（圖3-25）/ /1 a7 jp .課題：牛頓定律的應用(四)目的：掌握牛頓第二定律的一些重要方法，提高綜合應用牛頓第二定律的能力重點：物理過程的分析、物理模型的建立 難點：物理過程的分析、物理模型的建立方法：啟發(fā)思維、講練結合過程：一、連接體問題1、連接體與隔離體：兩個或幾個物體相連接組成的物體系統(tǒng)為連接體。如果把其中某個物體隔離出來，該物 體即為隔離體。2、連接體問題的處理方

21、法(1)整體法：連接體的各物體如果有共同的加速度，求加速度可把連接體作為一個整體，運用牛頓第二定律 列方程求解。(2)隔離法：如果要求連接體間的相互作用力，必須隔離出其中一個物體，對該物體應用牛頓第二定律求解, 此方法為隔離法。隔離法目的是實現(xiàn)內(nèi)力轉外力的，解題要注意判明每一隔離體的運動方向和加速度方向。(3)整體法解題或隔離法解題，一般都選取地面為參照系。整體法和隔離法是相對統(tǒng)一，相輔相成的，本來單用隔離法就可以解決的問題，但如果這兩種方法交叉 使用，則處理問題十分方便。例如當系統(tǒng)中各物體有共同加速度，要求系統(tǒng)中某兩物體間的作用力時，往往 是先用整體法求出加速度，再用隔離法求出兩物體間的相互

22、作用力。m分析其受力時，如果認為滑水平面上加速運動時(如f,實際上此時彈簧秤拉物體不計時，才可以認為fi=f4、用隔離法解連接體問題時，容易產(chǎn)生一些錯誤的想法。 一(1)例如f推m及m 一起前進(如圖3-26所示)隔離 * m 河，f通過物體m作用到m上，那就錯了。大斗7 )17(2)用水平力f通過質量為m的彈簧秤拉物體m在光圖3-27所示)(不考慮秤的重力)，往往會認為彈簧秤對物塊m拉力也一定等于m的力f仁f-ma,顯然fif2,則物體，施于2的作用力的在大小為a、ic、(fi+f2)/2b、f2d、(fi-f2)/22、電梯內(nèi)有一質量為m的物體，用細線掛在天花 度豎直向下加速運動時，細線對

23、物體的拉力為板上，當電梯以g/3的加速a、2mg/3b、mg/3c、4mg/3d、mg3、a、c、i c4、如圖3-37所示，一根輕質彈簧上端固定,盤，盤中有一物體，質量為 m,當盤靜止時，彈簧的長度比其 使彈簧再伸長a l后停止，然后松手放開，設彈簧總處在彈性 物體的支持力等于a、（1l)mgb、l(i -)(m mo)g5、如圖3-38所示物體mi=2kg,m2=3kg,放在光滑水平力的線相連，現(xiàn)用水平力f拉物體mi或m2使物體運動d、下端掛一質量為 mo的平 自然長度伸長l,今向下拉盤 限度以內(nèi)，則剛松開手時盤對l(m mo)g面上，用一條能承受6n的拉 起來且不致將線拉斷，則 fc、/ mg的最大值為n,方向水平如圖3-36所示，用水平力f接著三個物體在光滑的水平面上一起運動，現(xiàn)在中間物體上另置一小物體, 且拉力f不變，那么中間物體兩端繩的拉力大小 ta和tb的變化情況是ta增大，tb減小 b、ta增大，tb增大ta減小，tb增大d、ta減小，tb減小6、一質量為m,傾角為8的楔形木塊，靜置在水平桌面上，與桌面間的動摩擦因數(shù)為物塊質量為m,置于楔形木塊的斜面上，物塊與斜面的接觸是光滑的，為了保持物塊相對斜面靜止，可用一水平力f推楔形木塊，如圖3-39所示，此水平力的大小等于 .7、在臺秤的托盤上放著一個傾角為8 ,質量為 m的斜面體和一個質量為 m的物體，當物體沿斜面無