高一物理牛頓第二定律的應(yīng)用人教實(shí)驗(yàn)版知識精講

1、用心 愛心 專心高一高一物理牛頓第二定律的應(yīng)用物理牛頓第二定律的應(yīng)用人教實(shí)驗(yàn)版人教實(shí)驗(yàn)版【本講教育信息本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 牛頓第二定律的應(yīng)用二. 知識要點(diǎn)：1. 進(jìn)一步理解牛頓第二定律2. 用平衡條件解決共點(diǎn)力的平衡問題三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析：（一）牛頓第二定律1. 內(nèi)容：物體的加速度大小跟作用力成正比，跟物體質(zhì)量成反比，加速度方向跟作用力的方向相同。 注意：當(dāng)物體受多個(gè)力時(shí)牛頓第二定律的內(nèi)容：物體的加速度大小跟物體所受合外力成正比，跟物體質(zhì)量成反比，加速度方向跟合外力的方向相同。 2. 數(shù)學(xué)表達(dá)式：Fma3. 物理意義：反映了物體的加速度與所受外力的合力及物體的質(zhì)量的關(guān)系。說明物體

2、的加速度由合外力和物體的質(zhì)量決定。4. 關(guān)于牛頓第二定律的理解：（1）同體性：）同體性：F m a 是對同一物體而言的是對同一物體而言的（2）矢量性：物體加速度方向與所受合外力方向一致）矢量性：物體加速度方向與所受合外力方向一致例：如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向 37角，球和車廂相對靜止，球的質(zhì)量為 1kg，則，求車廂運(yùn)動(dòng)的加速度的大小及方向并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況。(g10m/s2)分析：分析：因?yàn)榍蚝蛙噹鄬o止，所以小球的加速度和小車的加速度相同，且沿水平方向，則小球的合外力方向也是水平方向。解：解：以小球?yàn)檠芯繉ο螅瑢π∏蜻M(jìn)行受力分析： F F合

3、G 由牛頓第二定律得GtgF合gtgmFa合用心 愛心 專心答：答：車廂運(yùn)動(dòng)的加速度為，方向水平向右。gtg車廂的運(yùn)動(dòng)情況：做水平向右的勻加速運(yùn)動(dòng)；做水平向左的勻減速運(yùn)動(dòng)。（3）瞬時(shí)性：物體的加速度與所受合外力具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系）瞬時(shí)性：物體的加速度與所受合外力具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系例：如圖所示，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，求：剪斷繩子的瞬間物體的加速度。分析：分析：剪斷繩子的瞬間，不再受到繩子的拉力，只受到物體的重力，此時(shí)合外力不為0。gmmgmFa合（二）在共點(diǎn)力作用下物體的平衡1. 共點(diǎn)力的定義：一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多的力的作用，如果這些力共同作用在同一點(diǎn)上，或者雖不作用在同一點(diǎn)上，但它們的延長線交于一點(diǎn)

4、，這樣的一組力叫做共點(diǎn)力。2. 平衡狀態(tài)：一個(gè)物體在力的作用下，若保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則該物體處于平衡狀態(tài)。3. 平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是 F合0 。 即 F合= 0 或 Fx合= 0 Fy合= 0 （其中 Fx 合為物體在 x 軸方向上所受的合外力，F(xiàn)y 合為物體在 y 軸方向上所受的合外力）【典型例題典型例題】如圖所示電燈的重力 G10N，AO 繩與頂板間夾角為 45，BO 繩水平，則 AO 繩所受到的拉力 F1 ；BO 繩所受到的拉力 F2 。解：解：方法（一）平衡法（主要用在物體受三個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)的情況）用心 愛心 專心選 O 為研究對象，受力分析如圖

5、所示，繩 AO、BO、CO 對 O 點(diǎn)的拉力分別為F1、F2、F3，其中 F3G10N。 由共點(diǎn)力的平衡條件知拉力 F1與 F2的合力 F 與拉力 F3是平衡力 FF310NF1F/sin4510/()10N222F2F/tan4510/110N體會(huì)：體會(huì)：物體在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，其中任意一個(gè)力一定與另外物體在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，其中任意一個(gè)力一定與另外幾個(gè)力的合力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。幾個(gè)力的合力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。 方法（二）正交分解法（Fx0，F(xiàn)y0）選 O 為研究對象，受力分析如圖所示，繩 AO，BO，CO 對 O 點(diǎn)的拉力分別為

6、F1、F2、F3，其中 F3G10N。建立如圖所示的坐標(biāo)系。將拉力 F1正交分解為沿 y 軸上的分力 F1y=F1sin45=22F1 沿 x 軸上的分力 F1x=F1cos45=22F1 由共點(diǎn)力的平衡條件得 在 y 軸上 Fy0 即 F1yF30 F1yF310NF2F1x0 F2F1xF110N22由牛頓第三定律知：AO 繩所受的拉力為 10N2BO 繩所受的拉力為 10N用心 愛心 專心（三）平衡中的動(dòng)態(tài)問題分析1、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件： 。若物體在二力作用下平衡，則： 。若物體在三力作用下平衡，則： 。2、平衡中動(dòng)態(tài)問題的分析方法：圖解法圖解法：根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖

7、，如受三個(gè)力，則根據(jù)任意二力與第三力等大反向畫出平行四邊形，然后在平行四邊形中進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。例題：例題：如圖物體的重量為 G，保持物體與細(xì)繩 AO 的位置不變，讓細(xì)繩 BO 的 B 端沿四分之一圓弧從 D 點(diǎn)向 E 點(diǎn)慢慢移動(dòng)，試問：在此過程中 AO 中的張力 FA和 BO 中的張力 FB如何變化？解析：解析：以結(jié)點(diǎn) O 為研究對象受力分析，AO 與 BO 中的拉力 FA與 FB的合力豎直向上，大小恒定不變，等于懸掛重物的細(xì)繩 CO 中的張力 FCG。作出 FA、FB合力的平行四邊形，在此平行四邊形中二力合力 F 大小方向均不變，F(xiàn)A方向不變，F(xiàn)B的方向改變引起 FA和 FB的大小發(fā)生改變，做

8、多個(gè)平行四邊形即可得出兩變力大小的變化情況。由圖可知：在 OB 由 D 到 E 緩慢移動(dòng)的過程中，F(xiàn)A逐漸增大，F(xiàn)B先減小后增大，F(xiàn)A和 FB互相垂直時(shí) FB最小。例題：例題：如圖用細(xì)線吊著的小球 B 放在光滑的大球面上，細(xì)線的另一端跨過光滑的小滑輪 A 由人拉著。已知小球的重量為 G，小滑輪 A 處在大球面的正上方，人以拉力 F 緩慢的使小球沿大球面逐漸上升的過程中，拉力 F、大球面對小球的支持力 FN的變化情況是：用心 愛心 專心 分析：分析：以 B 為研究對象進(jìn)行受力分析，小球 B 緩慢上升，所以可以認(rèn)為小球所受的合力為零，如圖分析所示，得出。NFrRFLGH 由于 H 是定值，G 是定

9、值，所以比值也是一個(gè)定值。由于上升過程中 L 是逐漸減小的，所以 F 也是逐漸減小的。又由于上升過程中 R+r 不變，所以 FN也不變?！灸M試題模擬試題】1、關(guān)于速度、加速度和合外力之間的關(guān)系，下述說法正確的是（ ）A. 做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它所受合外力是恒定不變的B. 做變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的速度、加速度、合外力三者總是在同一方向上C. 物體受到的合外力增大時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)速度一定加快D. 物體所受合外力為零時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)2、在光滑的水平桌面上，有一個(gè)靜止的物體，給物體施以水平作用力，在力作用到物體上的瞬間，則（ ）A. 物體同時(shí)具有加速度和速度B. 物體立即獲得加速度，速度仍為

10、零C. 物體立即獲得速度，加速度仍為零D. 物體的速度和加速度均為零3、如圖所示，置于粗糙斜面上的物體受到一個(gè)沿斜面向上的拉力 F 作用，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，關(guān)于斜面給物體的靜摩擦力正確的說法是 （ ） A. 可能有，方向沿斜面向下 B. 可能有，方向沿斜面向上 C. 可能沒有 D. 一定有，而且方向沿斜面向下用心 愛心 專心4、如圖所示，把球夾在豎直墻 AC 和木板 BC 之間，不計(jì)摩擦，球?qū)Φ膲毫?F1，球?qū)醢宓膲毫?F2，在將擋板 BC 逐漸放至水平的過程中，下列說法正確的是：（ ）A. F2和 F1都增大B. F2和 F1都減小 C. F1增大，F(xiàn)2減小D. F2增大，F(xiàn)1減小5

11、、用 OA 繩和 OB 繩懸掛一盞燈如圖所示，此時(shí) OA 繩和 OB 繩受到的拉力分別為 F1和 F2。保持 O 點(diǎn)和 A 點(diǎn)的位置不變，而將懸點(diǎn) B 向右移動(dòng)，則：（ ）A. F1和 F2一直減小B. F1減小，F(xiàn)2增大C. F2減小，F(xiàn)1增大D. F1和 F2一直增大 6、靜止在光滑水平面上的物體，受到一水平拉力，在拉力剛開始作用的瞬間物體立即獲得 ，但 仍為零。 （填“速度” “加速度” ）7、一物體在幾個(gè)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)（合力為零） ，若把其中一個(gè)向東的力逐漸減小到零，后又接著在原方向上逐漸增大到原值，則物體在這一過程中和外力的大小將 ，方向?qū)?，速度將 。8、質(zhì)量 m2kg 的物

12、體沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，所受水平拉力 F128N，F(xiàn)210N，求物體加速度大小及方向。 （g10m/s2）9、質(zhì)量為 20kg 的物體放在水平面上，物體與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.2，如果用大小100N、方向斜向上與水平方向的夾角為 37的恒力作用，使物體沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，求物體運(yùn)動(dòng)的加速度多大? （g10m/s2）10、如圖所示，懸線與豎直方向的夾角為，小球的質(zhì)量為 m，現(xiàn)用力 F 拉住小球，使小球在如圖所示位置靜止，求拉力 F 的最小值。用心 愛心 專心11、一質(zhì)量為 m 的物體沿傾角為 的斜面勻速下滑，求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)?12、如圖所示置于傾角 37的斜面上的物體，質(zhì)量 m8kg，在水平力 F 作用下保持靜止，試求下列情形下物體與斜面之間的摩擦力 F靜的大小：（1）F50N； （2）F60N； （3）F70N （s