牛頓第二定律解題技巧

1、-作者xxxx-日期xxxx牛頓第二定律解題技巧【精品文檔】考點(diǎn)名稱：實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系· 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?#160;驗(yàn)證牛頓第二定律。 實(shí)驗(yàn)原理： 1、如圖所示裝置，保持小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，從而改變細(xì)線對(duì)小車的牽引力，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和力的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與外力成正比。 2、保持小桶和砂的質(zhì)量不變，在小車上加減砝碼，改變小車的質(zhì)量，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比。 實(shí)驗(yàn)器材： 小車，砝碼，小桶，砂，細(xì)線，附有定滑輪的長(zhǎng)木板，墊木，打點(diǎn)計(jì)

2、時(shí)器，低壓交流電源，導(dǎo)線兩根，紙帶，托盤天平及砝碼，米尺。 實(shí)驗(yàn)步驟： 1、用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量M和M'，把數(shù)據(jù)記錄下來。 2、按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把掛小桶用的細(xì)線系在小車上，即不給小車加牽引力。 3、平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復(fù)移動(dòng)墊木的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（可以從紙帶上打的點(diǎn)是否均勻來判斷）。 4、在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質(zhì)量m和m'記錄下來。把細(xì)線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下

3、一系列點(diǎn)，取下紙帶，在紙帶上寫上編號(hào)。 5、保持小車的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平稱量），按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn)。 6、算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值。 7、用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力，即砂和桶的總重力(M'+m')g，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，作圖線。若圖線為一條過原點(diǎn)的直線，就證明了研究對(duì)象質(zhì)量不變時(shí)其加速度與它所受作用力成正比。 8、保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并做好記錄，求出相應(yīng)的加速度，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描出相

4、應(yīng)的點(diǎn)并作圖線，若圖線為一條過原點(diǎn)的直線，就證明了研究對(duì)象所受作用力不變時(shí)其加速度與它的質(zhì)量成反比。 注意事項(xiàng)： 1、砂和小桶的總質(zhì)量不要超過小車和砝碼的總質(zhì)量的。 2、在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3、作圖時(shí)應(yīng)該使所作的直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對(duì)稱地分布在直線的兩側(cè)，但如遇個(gè)別特別偏離的點(diǎn)可舍去。1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)

5、為止。牛頓第二定律：物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，表達(dá)式F合=ma。牛頓第三定律：兩個(gè)物體間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上。2、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟認(rèn)真分析題意，明確已知條件和所求量；選取研究對(duì)象，所選取的研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)，同一題，根據(jù)題意和解題需要也可先后選取不同的研究對(duì)象；分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況；當(dāng)研究對(duì)對(duì)象所受的外力不在一條直線上時(shí)；如果物體只受兩個(gè)力，可以用平行四力形定則求其合力；如果物體受力較多，一般把它們正交分解到兩個(gè)方向上，分別求合力；如果

6、物體做直線運(yùn)動(dòng)，一般把各個(gè)力分解到沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直運(yùn)動(dòng)方向上；根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程，物體所受外力，加速度、速度等都可以根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負(fù)值代公式，按代數(shù)和進(jìn)行運(yùn)算；求解方程，檢驗(yàn)結(jié)果，必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。3、常見問題：、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題：已知力求運(yùn)動(dòng)，已知運(yùn)動(dòng)求力根據(jù)物體的受力情況，可由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況；根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，可由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再通過牛頓第二定律確定物體所受的外力。分析這兩類問題的關(guān)鍵是抓住受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁加速度。求解這兩類問題的思路，可由下面的框圖來表示。、超重和失重物體有向上的加

7、速度（向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)或向下減速運(yùn)動(dòng)）稱物體處于超重，處于超重的物體對(duì)支持面的壓力FN（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w的重力mg，即FN=mg+ma；物體有向下的加速度（向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng)）稱物體處于失重，處于失重的物體對(duì)支持面的壓力FN（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力mg，即FN=mg-ma。、連接體問題連接體：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體通過繩、桿、彈簧相連，或多個(gè)物體直接疊放在一起的系統(tǒng)。處理方法整體法與隔離法：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體相對(duì)同一參考系具有相同加速度時(shí)，有些題目也可采用整體與隔離相結(jié)合的方法，一般步驟用整體法或隔離法求出加速度，然后用隔離法或整體法求出未知力。、瞬時(shí)加速度問題兩

8、種基本模型        剛性繩模型（細(xì)鋼絲、細(xì)線等）：認(rèn)為是一種不發(fā)生明顯形變即可產(chǎn)生彈力的物體，它的形變的發(fā)生和變化過程歷時(shí)極短，在物體受力情況改變（如某個(gè)力消失）的瞬間，其形變可隨之突變?yōu)槭芰η闆r改變后的狀態(tài)所要求的數(shù)值。        輕彈簧模型（輕彈簧、橡皮繩、彈性繩等）：此種形變明顯，其形變發(fā)生改變需時(shí)間較長(zhǎng)，在瞬時(shí)問題中，其彈力的大小可看成是不變。解決此類問題的基本方法a、分析原狀態(tài)（給定狀態(tài)）下物體的受力情況，求出各力大?。ㄈ粑矬w處于平衡狀

9、態(tài)，則利用平衡條件；若處于加速狀態(tài)則利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律）；b、分析當(dāng)狀態(tài)變化時(shí)（燒斷細(xì)線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個(gè)力等），哪些力變化，哪些力不變，哪些力消失（被剪斷的繩、彈簧中的彈力，發(fā)生在被撤去物接觸面上的彈力都立即消失）；c、求物體在狀態(tài)變化后所受的合外力，利用牛頓第二定律，求出瞬時(shí)加速度。、傳送帶問題分析物體在傳送帶上如何運(yùn)動(dòng)的方法分析物體在傳送帶上如何運(yùn)動(dòng)和其它情況下分析物體如何運(yùn)動(dòng)方法完全一樣，但是傳送帶上的物體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況也有它自己的特點(diǎn)。具體方法是：a、分析物體的受力情況        在傳送帶上的物體

10、主要是分析它是否受到摩擦力、它受到的摩擦力的大小和方向如何、是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力。在受力分析時(shí)，正確的理解物體相對(duì)于傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向，也就是弄清楚站在傳送帶上看物體向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)是至關(guān)重要的！因?yàn)槭欠翊嬖谖矬w與傳送帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向決定著物體是否受到摩擦力和摩擦力的方向。b、明確物體運(yùn)動(dòng)的初速度        分析傳送帶上物體的初速度時(shí)，不但要分析物體對(duì)地的初速度的大小和方向，同時(shí)要重視分析物體相對(duì)于傳送帶的初速度的大小和方向，這樣才能明確物體受到摩擦力的方向和它對(duì)地的運(yùn)動(dòng)情況。c、弄清速度方向和物體所受合力方

11、向之間的關(guān)系        物體對(duì)地的初速度和合外力的方向相同時(shí)，做加速運(yùn)動(dòng)，相反時(shí)做減速運(yùn)動(dòng)；同理，物體相對(duì)于傳送帶的初速度與合外力方向相同時(shí)，相對(duì)做加速運(yùn)動(dòng)，方向相反時(shí)做減速運(yùn)動(dòng)。常見的幾種初始情況和運(yùn)動(dòng)情況分析a、物體對(duì)地初速度為零，傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)（也就是將物體由靜止放在運(yùn)動(dòng)的傳送帶上）        物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況如圖1所示：其中V是傳送帶的速度，V10是物體相對(duì)于傳送帶的初速度，f是物體受到的滑動(dòng)摩擦力，V20是物體對(duì)地運(yùn)動(dòng)初速度。（以

12、下的說明中個(gè)字母的意義與此相同）        物體必定在滑動(dòng)摩擦力的作用下相對(duì)于地做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。其加速度由牛頓第二定律，求得；        在一段時(shí)間內(nèi)物體的速度小于傳送帶的速度，物體則相對(duì)于傳送帶向后做減速運(yùn)動(dòng)，如果傳送帶的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)的話，最終物體與傳送帶相對(duì)靜止，以傳送帶的速度V共同勻速運(yùn)動(dòng)。b、物體對(duì)地初速度不為零其大小是V20，且與V的方向相同，傳送帶以速度V勻速運(yùn)動(dòng)（也就是物體沖到運(yùn)動(dòng)的傳送帶上）  

13、60;     若V20的方向與V的方向相同且V20小于V，則物體的受力情況如圖1所示完全相同，物體相對(duì)于地做初速度是V20的勻加速運(yùn)動(dòng)，直至與傳送帶達(dá)到共同速度勻速運(yùn)動(dòng)。        若V20的方向與V的方向相同且V20大于V，則物體相對(duì)于傳送帶向前運(yùn)動(dòng)，它受到的摩擦力方向向后，如圖2所示，摩擦力f的方向與初速度V20方向相反，物體相對(duì)于地做初速度是V20的勻減速運(yùn)動(dòng)，一直減速至與傳送帶速度相同，之后以V勻速運(yùn)動(dòng)。c、物體對(duì)地初速度V20，與V的方向相反  &#

14、160;     如圖3所示：物體先沿著V20的方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至對(duì)地的速度為零。然后物體反方向（也就是沿著傳送帶運(yùn)動(dòng)的方向）做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。        若V20小于V，物體再次回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度變?yōu)?V20，全過程物體受到的摩擦力大小和方向都沒有改變。        若V20大于V，物體在未回到出發(fā)點(diǎn)之前與傳送帶達(dá)到共同速度V勻速運(yùn)動(dòng)。     

15、0;  說明：上述分析都是認(rèn)為傳送帶足夠長(zhǎng)，若傳送帶不是足夠長(zhǎng)的話，在圖2和圖3中物體完全可能以不同的速度從右側(cè)離開傳送帶，應(yīng)當(dāng)對(duì)題目的條件引起重視。物體在傳送帶上相對(duì)于傳送帶運(yùn)動(dòng)距離的計(jì)算弄清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況，計(jì)算出在一段時(shí)間內(nèi)的位移X2。計(jì)算同一段時(shí)間內(nèi)傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的位移X1。兩個(gè)位移的矢量之X=X2-X1就是物體相對(duì)于傳送帶的位移。說明：傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)于地的加速度和相對(duì)于傳送帶的加速度是相同的。傳送帶系統(tǒng)功能關(guān)系以及能量轉(zhuǎn)化的計(jì)算物體與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)時(shí)摩擦力的功滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做的功由動(dòng)能定理，其中X2是物體對(duì)地的位移，滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體可能做正功，也可能做負(fù)功，物體的動(dòng)能可能增加也可能減少?；瑒?dòng)摩擦力對(duì)傳送帶做的功由功的概念得，也就是說滑動(dòng)摩擦力對(duì)傳送帶可能做正功也可能做負(fù)功