高考物理一輪復(fù)習(xí)專用資料――第10講牛頓第二定律

1、第 10講 牛頓第二定律【考點(diǎn)整合】1.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 度的方向跟合力的方向相同,即 F=ma (其中的 F 和 m 、 a 必須相對(duì)應(yīng)特別要注意表述的第三句話。 因?yàn)榱图铀俣榷际鞘噶? 它們的關(guān)系除了數(shù)量大小的關(guān) 系外,還有方向之間的關(guān)系。明確力和加速度方向,也是正確列出方程的重要環(huán)節(jié)。若 F 為物體受的合外力,那么 a 表示物體的實(shí)際加速度;若 F 為物體受的某一個(gè)方向 上的所有力的合力, 那么 a 表示物體在該方向上的分加速度; 若 F 為物體受的若干力中的某 一個(gè)力,那么 a 僅表示該力產(chǎn)生的加速度,不是物體的實(shí)際加速度。

2、2.對(duì)定律的理解:(1瞬時(shí)性:加速度與合外力在每個(gè)瞬時(shí)都有大小、方向上的對(duì)應(yīng)關(guān)系,這種對(duì)應(yīng)關(guān) 系表現(xiàn)為:合外力恒定不變時(shí), 加速度也保持不變。合外力變化時(shí)加速度也隨之變化。 合外 力為零時(shí),加速度也為零(2矢量性:牛頓第二定律公式是矢量式。公式 m Fa =只表示加速度與合外力的大小關(guān)系 . 矢量式的含義在于加速度的方向與合外力的方向始終一致 .(3 同一性:加速度與合外力及質(zhì)量的關(guān)系, 是對(duì)同一個(gè)物體 (或物體系 而言, 即 F 與 a 均是對(duì)同一個(gè)研究對(duì)象而言 .若研究對(duì)象為單個(gè)物體,則滿足 F 合 =ma ;若研究對(duì)象為多個(gè)物體,則滿足 F 合 =m 1a 1+m 2a 2+m 3a 3

3、+(4獨(dú)立性:若物體受多個(gè)力的作用,則每一個(gè)力都能獨(dú)自產(chǎn)生各自的加速度,并且 任意方向均滿足 F 合 =ma ,在兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行正交分解,則有: 3.牛頓第二定律確立了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 牛頓第二定律明確了物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況之間的定量關(guān)系。 聯(lián)系物體的受力情況 和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁或紐帶就是加速度。4. 牛頓定律的適用范圍:(1 只適用于研究慣性系中運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系,不能用于非慣性系;(2 只適用于解決宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,不能用來(lái)處理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題;(3 只適用于宏觀物體,一般不適用微觀粒子?！疽c(diǎn)探究 &典例精講】 要點(diǎn)一 動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題1. 兩類基本問(wèn)題運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律

4、研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí),它包括兩類基本問(wèn)題:(1已知物體的受力情況, 確定物體的運(yùn)動(dòng)情況 (即知道物體受到的全部作用力, 運(yùn)用牛 頓第二定律求出加速度, 如果再知道物體的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài), 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以求出物體 的運(yùn)動(dòng)情況 任意時(shí)刻的位置、速度以及運(yùn)動(dòng)的軌跡 .(2已知物體的運(yùn)動(dòng)情況, 推斷或求出物體所受的未知力 (即知道物體的運(yùn)動(dòng)情況, 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度,再運(yùn)用牛頓第二定律推斷或求出物體的受力情況 .(1認(rèn)真分析題意,明確已知條件和所求量,搞清所求問(wèn)題的類型.(2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)物體組成的整 體.同一題目,根據(jù)題意和解題需要也可以先后

5、選取不同的研究對(duì)象.(3分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況.(4當(dāng)研究對(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,可以用平行四邊 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)方向上去分別求合力; 如 果物體做直線運(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)的方向上.(5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、速度等都可根據(jù) 規(guī)定的正方向按正、負(fù)值代入公式,按代數(shù)方法進(jìn)行運(yùn)算.(6求解方程,檢驗(yàn)結(jié)果,必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論例 1、一斜面 AB 長(zhǎng)為 8m ,傾角為 37°,一質(zhì)量為 2kg 的小物體(大小不計(jì)從斜面頂端 A 點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,如圖

6、所示(g 取 10 m/s2若斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.25,求小物體下滑到斜面底端 B 點(diǎn)時(shí)的速度及所用時(shí)間. 例 2、如圖,質(zhì)量 m=4kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 =0.5,在與水平成 =37°角的恒 力 F 作用下, 從靜止起向右前進(jìn) t 1=2.0s后撤去 F , 又經(jīng)過(guò) t 2=4.0s物體剛好停下。 求:F 的大小、最大速度 v m 、總位移 s 。 例 3、質(zhì)量為 2kg 的物體在水平推力 F 的作用下沿水平面作直線運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間后撤去 F , 其運(yùn)動(dòng)的 v t -圖像如圖所示。 g 取 210ms ,求:(1物體與水平面間的運(yùn)動(dòng)摩擦因數(shù) ; (2水平推力

7、F 的大小;(3 010s -內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大小。 例 4、如圖(a ,質(zhì)量 m =1kg 的物體沿傾角 =37的固定粗糙斜面由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng), 風(fēng)對(duì)物體的作用力沿水平方向向右,其大小 與風(fēng)速 v 成正比,比例系數(shù)用 k 表示,物體 加速度 a 與風(fēng)速 v 的關(guān)系如圖(b 所示。 (sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2求: (1物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) ;(2比例系數(shù) k 。例 5、 科研人員乘氣球進(jìn)行科學(xué)考察. 氣球、 座艙、 壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為 990 kg. 氣 球在空中停留一段時(shí)間后, 發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降, 及時(shí)堵住. 堵住時(shí)氣球下降速度為 1 m/

8、s, 且做勻加速運(yùn)動(dòng), 4 s內(nèi)下降了 12 m. 為使氣球安全著陸, 向艙外緩慢拋出一定的壓艙物. 此 后發(fā)現(xiàn)氣球做勻減速運(yùn)動(dòng),下降速度在 5分鐘內(nèi)減少 3 m/s.若空氣阻力和泄漏氣體的質(zhì)量 均可忽略,重力加速度 g =9.89 m/s2,求拋掉的壓艙物的質(zhì)量.a -1 要點(diǎn)二 牛頓定律的瞬時(shí)問(wèn)題1. 對(duì)牛頓第二定律的瞬時(shí)性理解物體運(yùn)動(dòng)的加速度 a 與其所受的合外力 F 有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,每一瞬時(shí)的加速度只取決 于這一瞬時(shí)的合外力. 若合外力的大小或方向改變, 加速度的大小或方向也立即 (同時(shí) 改變; 或合外力變?yōu)榱? 加速度也立即變?yōu)榱? 如果物體的合外力發(fā)生突變, 則對(duì)應(yīng)加速度也發(fā)生 突

9、變.2. 物體所受合外力能否突變的決定因素物體所受合外力能否發(fā)生突變, 決定于施力物體的性質(zhì), 具體可以簡(jiǎn)化為以下幾種模型:(1鋼性繩 (或接觸面 認(rèn)為是一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,若剪斷 (或 脫離 后,其中彈力立即消失,不需要形變恢復(fù)時(shí)間,一般題目中所給細(xì)線和接觸面在不加 特殊說(shuō)明時(shí),均可按此模型處理.(2彈簧 (或橡皮繩 此種物體的特點(diǎn)是形變量大.兩端同時(shí)連接 (或附著 有物體的彈 簧 (或橡皮繩 , 其形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間, 在瞬時(shí)問(wèn)題中, 其彈力的大小往往可以看成不變.例 6、如圖所示,輕彈簧上端與一質(zhì)量為 m 的木塊 1相連,下端與另一質(zhì)量為 M 的木塊 2相連, 整個(gè)系

10、統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上, 并處于靜止?fàn)顟B(tài). 現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽 出, 設(shè)抽出后的瞬間, 木塊 1、 2的加速度大小分別為 a 1、 a 2. 重力加速度大小為 g. 則有 ( A.a 1=0, a 2=g B . a 1=g , a 2=g C.a 1=0, a 2=m +M M D . a 1=g , a 2=m +M Mg例 7、如圖 a 所示,一質(zhì)量為 m 的物體系于長(zhǎng)度分別為 L 1、 L 2的兩根細(xì)線上, L 1的一端懸 掛在天花板上,與豎直方向夾角為 , L 2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將 L 2線剪斷, 求剪斷瞬時(shí)物體的加速度。若將圖 a 中的細(xì)線 L 1改為長(zhǎng)度相

11、同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧,如圖 b 所示,其他條件不變,則這時(shí)剪斷 L 2的瞬間,物體的加速度又應(yīng)是多少? 例 8、 小球用水平彈簧系住, 并由傾角為 的光滑板 AB 托著, 分析當(dāng)板 AB 突然向下撤離的瞬間小球的加速度 .例 9、如圖所示,光滑水平面上物塊 A 和 B 以輕彈簧相連接。在水平拉力 F 作用下以加速度 a 作直線運(yùn)動(dòng),設(shè) A 和 B 的質(zhì) 量分別為 m 1和 m 2, 當(dāng)突然撤去外力 F 時(shí), A 和 B 的加速度分 別為多少?圖 b圖 a本講習(xí)題精練1、如圖所示,將質(zhì)量均為 m 的小球 A 、 B 用繩 (不可伸長(zhǎng) 和彈簧 (輕質(zhì) 連結(jié)后,懸掛在天花板上.若分別剪斷繩上的 P

12、處或剪斷彈簧上的 Q 處, 下列對(duì) A 、 B 加速度的判斷正確的是 ( A. 剪斷 P 處瞬間, A 的加速度為零, B 的加速度為 gB. 剪斷 P 處瞬間, A 的加速度為 g , B 的加速度為零C. 剪斷 Q 處瞬間, A 的加速度為零, B 的加速度為零D. 剪斷 Q 處瞬間, A 的加速度為 2g , B 的加速度為 g2、兩物體甲和乙在同一直線上運(yùn)動(dòng),它們?cè)?00.4s 時(shí)間內(nèi)的 v-t 圖象如圖所示。若僅在兩 物體之間存在相互作用, 則物體甲與乙的質(zhì)量之比和圖中時(shí)間 t 1 分別為( A .13和 0.30s B . 3和 0.30s C . 13、 在水平地面上運(yùn)動(dòng)的小車車

13、廂底部有一質(zhì)量為 m 1的木塊, 木塊和車廂通過(guò)一根水平輕彈 簧相連接,彈簧的勁度系數(shù)為 k 。在車廂的頂部用一根細(xì)線懸掛一質(zhì)量為 m 2的小球。 某段時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)細(xì)線與豎直方向的夾角為 , 在這段時(shí)間 內(nèi)木塊與車廂也保持相對(duì)靜止,如圖所示。不計(jì)木塊與車廂底部的摩擦力,則在這段時(shí)間內(nèi)彈簧的形變量為( A . tg k gm 1 B . ktg g m 1 C . tg k g m m (21+ D . ktg g m m (21+ 4、如圖,一輛有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的小車上有一水平放置的彈簧,其左端固定在小車上,右端與一 小球相連, 設(shè)在某一段時(shí)間內(nèi)小球與小車相對(duì)靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài), 若忽略小球與小車

14、 間的摩擦力,則在此段時(shí)間內(nèi)小車可能是( 5、如圖所示,一足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上,一物塊靜止在木板上,木板和物塊間 有摩擦。 現(xiàn)用水平力向右拉木板, 當(dāng)物塊相對(duì)木板滑動(dòng)了一段距離但仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí), 撤掉 拉力, 此后木板和物塊相對(duì)于水平面的運(yùn)動(dòng)情況為 ( A. 物塊先向左運(yùn)動(dòng),再向右運(yùn)動(dòng) B. 物塊向右運(yùn)動(dòng), 速度逐漸增大, 直到做勻速運(yùn)動(dòng)C. 木板向右運(yùn)動(dòng),速度逐漸變小,直到做勻速運(yùn)動(dòng)D. 木板和物塊的速度都逐漸變小,直到為零6、如圖所示,質(zhì)量為 m 2的物體 2放在車廂底板上,用豎直細(xì)線通過(guò)定滑輪與質(zhì)量為 m 1的 物體 1連接, 不計(jì)滑輪摩擦, 車廂正在水平向右做加速直線運(yùn)動(dòng),

15、連接物體 1的細(xì)線與豎直 方向成 角,物體 2仍在車廂底板上,則 ( a 2A. 細(xì)線拉力為 m 1gcos B. 車廂的加速度為 gtanC. 底板對(duì)物體 2的支持力為 cos 12g m g m - D. 底板對(duì)物體 2的摩擦力為零7、在汽車中的懸線上掛一個(gè)小球,實(shí)際表明,當(dāng)汽車做勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí),懸線與豎直方向成 一角度,已知小球質(zhì)量為 m ,汽車的加速度為 a ,求懸線張力 F 為多大 ?8、 列車在機(jī)車的牽引下沿著平直鐵軌做勻加速直線運(yùn)動(dòng), 在 100s 內(nèi)速度由 5.0m /s 增加到 15.0m /s.(1求列車的加速度大小.(2 若列車的質(zhì)量是 1.0×106kg , 機(jī)

16、車對(duì)列車的牽引力是 1.5×105N , 求列車在運(yùn)動(dòng)中所受 的阻力大小.9、如圖所示, B 物塊放在 A 物塊上面一起以加速度 a=2m/s2沿斜面向上滑動(dòng).已知 A 物塊 質(zhì)量 M=10kg, B 物塊質(zhì)量為 m=5kg,斜面傾角 =37°.問(wèn)(1B物體所受的摩擦力多大?(2B物塊對(duì) A 物塊的壓力多大?10、 放在水平地面上的一物塊, 受到方向不變的水平推力 F 的作用, 力 F 的大小與時(shí)間 t 的關(guān)系和物塊速度 v 與時(shí)間 t 的關(guān)系如圖所示 . 取重力加速度210/g m s =. 試?yán)脙蓤D線求: (1物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到滑動(dòng)摩擦力的大小;(2物塊在 36s 的加速度大小;(3物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)11、質(zhì)量為 200 kg的