牛顿第二定律拔高题袁老师
牛顿第二定律及应用(解析版)
牛顿第二定律及应用一、力的单位1.国际单位制中,力的单位是牛顿,符号N。
2.力的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力,称为1 N,即1 N=1kg·m/s2。
3.比例系数k的含义:关系式F=kma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定,三个量都取国际单位,即三量分别取N、kg、m/s2作单位时,系数k=1。
小试牛刀:例:在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法,不正确的是()A.k的数值由F、m、a的数值决定B.k的数值由F、m、a的单位决定C.在国际单位制中k=1D.取的单位制不同, k的值也不同【答案】A【解析】物理公式在确定物理量之间的数量关系的同时也确定了物理量的单位关系,在F=kma中,只有m的单位取kg,a的单位取m/s2,F的单位取N时,k才等于1,即在国际单位制中k=1,故B、C 、D正确。
二、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.表达式F=ma的理解(1)单位统一:表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位.(2)F的含义:F是合力时,加速度a指的是合加速度,即物体的加速度;F是某个力时,加速度a是该力产生的加速度.4.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.小试牛刀:例:关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是()A.牛顿第二定律的表达式F= ma在任何情况下都适用B.物体的运动方向一定与物体所受合力的方向一致C.由F= ma可知,物体所受到的合外力与物体的质量成正比D.在公式F= ma中,若F为合力,则a等于作用在该物体上的每一个力产生的加速度的矢量和【答案】D【解析】A、牛顿第二定律只适用于宏观物体,低速运动,不适用于物体高速运动及微观粒子的运动,故A错误;B、根据Fam合,知加速度的方向与合外力的方向相同,但运动的方向不一定与加速度方向相同,所以物体的运动方向不一定与物体所受合力的方向相同,故B错误;C、F= ma表明了力F、质量m、加速度a之间的数量关系,但物体所受外力与质量无关,故C错误;D、由力的独立作用原理可知,作用在物体上的每个力都将各自产生一个加速度,与其它力的作用无关,物体的加速度是每个力产生的加速度的矢量和,故D正确;故选D。
牛顿第二定律练习题及答案解析
(本栏目内容,在学生用书中以活页形式分册装订!) 1.由牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为() A.牛顿第二定律不适用于静止的物体B.桌子的加速度很小,速度增量极小,眼睛不易觉察到C.推力小于静摩擦力,加速度是负的D.桌子所受的合力为零解析:F=ma中F指合力,用很小的力推桌子时,合力为零,故无加速度.答案: D2.关于速度、加速度和合外力之间的关系,下述说法正确的是()A.做匀变速直线运动的物体,它所受合外力是恒定不变的B.做匀变速直线运动的物体,它的速度、加速度、合外力三者总是在同一方向上C.物体受到的合外力增大时,物体的运动速度一定加快D.物体所受合外力为零时,一定处于静止状态解析:匀变速直线运动就是加速度恒定不变的直线运动,所以做匀变速直线运动的物体的合外力是恒定不变的,选项A正确;做匀变速直线运动的物体,它的加速度与合外力的方向一定相同,但加速度与速度的方向就不一定相同了.加速度与速度的方向相同时做匀加速运动,加速度与速度的方向相反时做匀减速运动,选项B错误;物体所受的合外力增大时,它的加速度一定增大,但速度不一定增大,选项C错误;物体所受合外力为零时,加速度为零,但物体不一定处于静止状态,也可以处于匀速运动状态,选项D错误.答案: A3.如右图所示,质量为10 kg的物体在水平面上向左运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2,与此同时,物体还受到一个水平向右的推力F=20 N,则物体产生的加速度是(g=10 m/s2)()A.0B.4m/s2,水平向右C.2 m/s2,水平向左D.2 m/s2,水平向右答案: B4.搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时,物体的加速度为a2,则()A.a1=a2B.a1<a2<2a1C.a2=2a1D.a2>2a1解析:设总的阻力为F′,第一次推时F-F′=ma1,式子两边同乘以2,得2F-2F′=m·2a1第二次推时,2F-F′=ma2,比较两个式子可以看出a2>2a1,所以D正确.答案: D5.力F1单独作用于某物体时产生的加速度是3 m/s2,力F2单独作用于此物体时产生的加速度是4 m/s2,两力同时作用于此物体时产生的加速度可能是() A.1 m/s2B.5 m/s2C.4 m/s2D.8m/s2解析:由题意,力F1作用于物体的加速度a1=3 m/s2,F2作用于物体的加速度a2=4 m/s2,F1与F2的合力F的范围|F1-F2|≤F≤F1+F2,故两力同时作用于此物体的加速度|a1-a2|≤a≤a1+a2.即1 m/s2≤a≤7 m/s2,故选项A、B、C正确.答案:ABC6.如右图所示,位于水平地面上的质量为m的小木块,在大小为F,方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做匀加速运动.若木块与地面之间的动摩擦因数为μ,则木块的加速度为()A.F/mB.F cos α/mC.(F cos α-μmg)/mD.[F cos α-μ(mg-F sin α)]/m解析:对木块作受力分析,如右图所示,在竖直方向上合力为零,即F sin α+F N=mg,在水平方向上由牛顿第二定律有F cos α-μF N=ma.联立可得a=F cos α-μ?mg-F sin α?m,故选项D正确.答案: D7.如右图所示,物体在水平拉力F的作用下沿水平地面做匀速直线运动,速度为v.现让拉力F逐渐减小,则物体的加速度和速度的变化情况应是() A.加速度逐渐变小,速度逐渐变大B.加速度和速度都在逐渐变小C.加速度和速度都在逐渐变大D.加速度逐渐变大,速度逐渐变小解析:物体向右做匀速直线运动,滑动摩擦力F f=F=μF N=μmg,当F逐渐减小时,F f=μmg不变,所以产生与v方向相反即向左的加速度,加速度的数值a=F f-Fm随F逐渐减小而逐渐增大.因为a与v方向相反,所以v减小.答案: D8.在倾角为37°的光滑斜面上,质量为m的物体以加速度a匀加速下滑.现用沿斜面向上的推力,使物块以1.2a的加速度匀加速向上滑动,则推力的大小是(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)()A.1.2mg B.1.32mgC.1.96mg D.2.2mg解析:在沿斜面方向上,物块匀加速下滑时,有mg sin 37°=ma,①匀加速上滑时,有F-mg sin 37°=1.2ma.②①②联立解得推力F=1.32mg.答案: B9.如右图所示,水平面上质量相等的两木板A、B用一轻质弹簧相连,整个系统处于静止状态.现用一竖直向上的力F拉动木块A,使木块A向上做匀加速直线运动.研究从力F刚作用在木块A上的瞬间到木块B刚离开地面的瞬间这一过程,并且选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点,则下列图中可以表示力F和木块A 的位移x之间的关系的是()解析:弹簧的形变量用x′表示,系统处于静止状态时,易知弹簧的压缩量为mg/k;研究从F刚作用在木板A上的瞬间到弹簧刚恢复原长的瞬间这个过程,由牛顿第二定律得:F+kx′-mg=ma,又因为x+x′=mg/k,所以得F=kx+ma;研究从弹簧恢复原长时到木块B刚离开地面的瞬间这个过程,同理得到F=kx+ma.故选项A正确.答案: A10.质量均为m的A、B两个小球之间系一个质量不计的弹簧,放在光滑的台面上.A 紧靠墙壁,如右图所示,今用恒力F将B球向左挤压弹簧,达到平衡时,突然将力撤去,此瞬间()A.A球的加速度为F/(2m)B.A球的加速度为零C.B球的加速度为F/(2m)D.B球的加速度为F/m解析:恒力F作用时,A和B都平衡,它们的合力都为零,且弹簧弹力为F.突然将力F撤去,对A来说水平方向依然受弹簧弹力和墙壁的弹力,二力平衡,所以A球的合力为零,加速度为零,A项错,B项对.而B球在水平方向只受水平向,故C项错,D项对.右的弹簧的弹力作用,加速度a=Fm答案:BD11.如右图所示,电梯与水平面夹角为30°,当电梯加速向上运动时,梯面对人的支持力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?解析:本题分解加速度比分解力更显方便.对人进行受力分析:重力mg、支持力F N、摩擦力F f(摩擦力的方向一定与接触面平行,由加速度的方向可推知F f水平向右).建立直角坐标系:取水平向右(即F f 方向)为x 轴正向,此时只需分解加速度,其中a x =a cos 30°,a y =a sin 30°(如下图所示). 建立方程并求解:x 方向:F f =ma cos 30°y 方向:F N -mg =ma sin 30°所以F f /(mg )=3/5.答案: 3512.某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目.该山坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名游客连同滑草装置总质量m =80 kg ,他从静止开始匀加速下滑,在时间t =5 s 内沿斜面滑下的位移x =50 m .(不计空气阻力,取g =10 m/s 2,结果保留2位有效数字)问(1)游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力F 为多大?(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数μ为多大?解析: (1)由位移公式x =12at 2 沿斜面方向,由牛顿第二定律得mg sin θ-F f =ma联立并代入数值后,得F f =m ⎝ ⎛⎭⎪⎫g sin θ-2x t 2=80 N (2)在垂直斜面方向上,F N -mg cos θ=0,又F f =μF N联立并代入数值后,得μ=F f mg cos θ=0.12. 答案: (1)80 N (2)0.12。
牛顿第二定律练习题和答案
牛顿第二定律练习题一、选择题1.关于物体运动状态的改变,下列说法中正确的是[ ]A.物体运动的速率不变,其运动状态就不变B.物体运动的加速度不变,其运动状态就不变C.物体运动状态的改变包括两种情况:一是由静止到运动,二是由运动到静止D.物体的运动速度不变,我们就说它的运动状态不变2.关于运动和力,正确的说法是[ ]A.物体速度为零时,合外力一定为零B.物体作曲线运动,合外力一定是变力C.物体作直线运动,合外力一定是恒力D.物体作匀速运动,合外力一定为零3.在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作[ ]A.匀减速运动B.匀加速运动C.速度逐渐减小的变加速运动D.速度逐渐增大的变加速运动4.在牛顿第二定律公式F=km·a中,比例常数k的数值: [ ]A.在任何情况下都等于1B.k值是由质量、加速度和力的大小决定的C.k值是由质量、加速度和力的单位决定的D.在国际单位制中,k的数值一定等于15.如图1所示,一小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质弹簧接触,直至速度为零的过程中,关于小球运动状态的下列几种描述中,正确的是[ ] A.接触后,小球作减速运动,加速度的绝对值越来越大,速度越来越小,最后等于零B.接触后,小球先做加速运动,后做减速运动,其速度先增加后减小直到为零C.接触后,速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处,加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处D.接触后,小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方6.在水平地面上放有一三角形滑块,滑块斜面上有另一小滑块正沿斜面加速下滑,若三角形滑块始终保持静止,如图2所示.则地面对三角形滑块[ ]A.有摩擦力作用,方向向右B.有摩擦力作用,方向向左C.没有摩擦力作用D.条件不足,无法判断7.设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力f和其速度v成正比.则雨滴的运动情况是[ ]A.先加速后减速,最后静止B.先加速后匀速C.先加速后减速直至匀速D.加速度逐渐减小到零8.放在光滑水平面上的物体,在水平拉力F的作用下以加速度a运动,现将拉力F 改为2F(仍然水平方向),物体运动的加速度大小变为a′.则[ ] A.a′=a B.a<a′<2a C.a′=2a D.a′>2a9.一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二、填空题10.如图3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A球加速度为____;B球加速度为________.11.如图4所示,放在斜面上的长木板B的上表面是光滑的,给B一个沿斜面向下的初速度v0,B沿斜面匀速下滑.在B下滑的过程中,在B的上端轻轻地放上物体A,若两物体的质量均为m,斜面倾角为θ,则B的加速度大小为____,方向为_____;当A的速度为(设该时A没有脱离B,B也没有到达斜面底端),B的速度为______.三、计算题12.一个质量m=2kg的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N、与桌面平行、互成120°角的拉力作用,则物体的加速度多大?若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少?13.地面上放一木箱,质量为40kg,用100N的力与水平成37°角推木箱,如图5所示,恰好使木箱匀速前进.若用此力与水平成37°角向斜上方拉木箱,木箱的加速度多大?(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)14.如图13所示,质量60kg的人站在水平地面上,通过定滑轮和绳子(不计其摩擦和绳子质量)竖直向上提起质量为10kg的货物.(1)货物以a1=2m/s2匀加速上升,人对地面压力多大?(2)货物匀加速上升时,其最大加速度为多大(g取10m/s2)?15、(8分)如图所示,质量为lkg的小球穿在斜杆上,斜杆与水平方向的夹角为θ=300,球恰好能在杆上匀速滑动。
最新高中物理牛顿第二定律经典例题(精彩4篇)
最新高中物理牛顿第二定律经典例题(精彩4篇)(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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牛顿第二定律练习题
牛顿第二定律练习题牛顿第二定律练习题牛顿第二定律是力学中的基本定律之一,它描述了物体的运动与所受力的关系。
根据牛顿第二定律的表达式F=ma,我们可以通过一些练习题来巩固和应用这一定律。
下面,我们就来看几个关于牛顿第二定律的练习题。
练习题一:一个质量为2 kg的物体受到一个力为10 N的作用力,求物体的加速度是多少?解析:根据牛顿第二定律的表达式F=ma,我们可以将已知的数值代入计算。
力F=10 N,质量m=2 kg,代入公式得到a=F/m=10/2=5 m/s²。
所以,物体的加速度是5 m/s²。
练习题二:一个质量为0.5 kg的物体受到一个力为4 N的作用力,求物体的加速度是多少?解析:同样地,我们将已知的数值代入牛顿第二定律的表达式F=ma。
力F=4 N,质量m=0.5 kg,代入公式得到a=F/m=4/0.5=8 m/s²。
因此,物体的加速度是8 m/s²。
练习题三:一个物体质量为10 kg,受到一个力为20 N的作用力,求物体的加速度是多少?解析:按照牛顿第二定律的表达式F=ma,我们可以将已知的数值代入计算。
力F=20 N,质量m=10 kg,代入公式得到a=F/m=20/10=2 m/s²。
所以,物体的加速度是2 m/s²。
通过上面的练习题,我们不仅巩固了牛顿第二定律的公式,还能够应用这一定律解决实际问题。
牛顿第二定律告诉我们,物体的加速度与所受力成正比,与物体的质量成反比。
当物体所受力增大时,加速度也会增大;当物体质量增大时,加速度会减小。
除了计算加速度,我们还可以利用牛顿第二定律来计算物体所受的力。
例如,如果我们已知一个物体的质量和加速度,可以通过F=ma来计算作用力。
这样的练习题有助于我们理解力学中的基本定律,并能够在实际问题中运用它们。
练习题四:一个质量为3 kg的物体受到一个加速度为4 m/s²的作用力,求作用力的大小是多少?解析:根据牛顿第二定律的表达式F=ma,我们将已知的数值代入计算。
牛顿第二定律两类动力学问题及答案解析
牛顿第二定律两类动力学问题知识点、两类动力学问题1 •动力学的两类基本问题第一类:已知受力情况求物体的运动情况。
第二类:已知运动情况求物体的受力情况。
2 •解决两类基本问题的方法以加速度为桥梁”由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解,具体逻辑关系如图:对牛顿第二定律的理解1 •牛顿第二定律的五个性质”2 •合力、加速度、速度的关系(1) 物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系。
(2) 合力与速度夹角为锐角,物体加速;合力与速度夹角为钝角,物体减速。
A/一 F 一(3归=仪是加速度的定义式,a与v、A/无直接关系;a=m是加速度的决定式3.[应用牛顿第二定律定性分析]如图1所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O 点并系住质量为m的物体,现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体可以一直运动到B 点。
如果物体受到的阻力恒定,则()图1A. 物体从A到0先加速后减速B. 物体从A到0做加速运动,从0到B做减速运动C. 物体运动到0点时,所受合力为零D. 物体从A到0的过程中,加速度逐渐减小解析物体从A到0,初始阶段受到的向右的弹力大于阻力,合力向右。
随着物体向右运动,弹力逐渐减小,合力逐渐减小,由牛顿第二定律可知,加速度向右且逐渐减小,由于加速度与速度同向,物体的速度逐渐增大。
当物体向右运动至A0间某点(设为点0'时,弹力减小到与阻力相等,物体所受合力为零,加速度为零,速度达到最大。
此后,随着物体继续向右运动,弹力继续减小,阻力大于弹力,合力方向变为向左。
至0 点时弹力减为零,此后弹力向左且逐渐增大。
所以物体越过0'点后,合力(加速度)方向向左且逐渐增大,由于加速度与速度反向,故物体做加速度逐渐增大的减速运动。
综合以上分析,只有选项A正确。
答案A牛顿第二定律的瞬时性A. a i = g,a2 = gC. a i= g,a2 = 0解析由于绳子张力可以突变,故剪断B. a i = 0,a2= 2gD. a i = 2g,a2 = 0OA后小球A、B只受重力,其加速度a i【典例】(2016安徽合肥一中二模)两个质量均为m的小球,用两条轻绳连接, 处于平衡状态,如图2所示。
牛顿第二定律讲解和例题解析
一、应用牛顿第二定律的基本步骤
1、分析题意,明确已知条件和所求量 2、选取研究对象;所选取的对象可以是一个物体, 也可以是几个物体组成的系统,同一个题目,根据题意 和解题需要也可以先后选取不同的研究对象
3、对其进行受力情况分析和运动情况分析(切莫多 力与缺力)
4、根据牛顿第二定律列出方程 5..求出结果后,要养成检验的好习惯,看看结果是否 符合题意或实际情况
皮带的滑动摩擦系数,皮带沿图示方向运动,速率为
2m/s。若把物体A轻轻放到a点处,它将被皮带送到c点,
且物体A一直没有脱离皮带。求物体A从a点被传送到c
点所用的时间。
A
b a
α c
题型六、叠放体问题 例8:如图所示,放在水平地面上的木板长1m,质量为2
kg,B与地面间的动摩擦因数为.一质量为3kg的小铁块 A放在B的左端,A、B之间的动摩擦因数为.当A以3m/s 的初速度向右运动后,求最终A对地的位移和A对B的位 移.
解析:对木箱受力分析如图. 物体匀速运动,有: 竖直方向:N-mg-Fsin300=0 水平方向:Fcos300一f= 0
y fNx
mg
F
而f=μN
所以μ=Fcos300/(mg+Fsin300) 当力斜向上拉时: 竖直方向:N=mg一 Fsin300 水平方向:Fcos300-μN=ma
yF fNx mg
设子弹射穿木块的时间极短,且每次射入点各不相同, 取g=10m/s2。求: 1)在被第二颗子弹击中前,木块向右运动离A点的最 大距离? 2)木块在传送带上最多能被多少颗子弹击中? 3)从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过
程中,子弹、木块和传送带这一系统所产生的热能是 多少?
有关牛顿第二定律的动力学问题(解析版)-2023年高考物理压轴题专项训练(全国通用)
压轴题01有关牛顿第二定律的动力学问题考向一/选择题:有关牛顿第二定律的连接体问题考向二/选择题:有关牛顿第二定律的动力学图像问题考向二/选择题:有关牛顿第二定律的临界极值问题考向一:有关牛顿第二定律的连接体问题1.处理连接体问题的方法:①当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。
②当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。
2.处理连接体问题的步骤:3.特例:加速度不同的连接体的处理方法:①方法一(常用方法):可以采用隔离法,对隔离对象分别做受力分析、列方程。
②方法二(少用方法):可以采用整体法,具体做法如下:此时牛顿第二定律的形式:+++=x x x x a m a m a m F 332211合;+++=y y y y a m a m a m F 332211合说明:①F 合x 、F 合y 指的是整体在x 轴、y 轴所受的合外力,系统内力不能计算在内;②a 1x 、a 2x 、a 3x 、……和a 1y 、a 2y 、a 3y 、……指的是系统内每个物体在x 轴和y 轴上相对地面的加速度。
考向二:有关牛顿第二定律的动力学图像问题常见图像v t 图像、a t 图像、F t 图像、F a 图像三种类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线,求解物体的运动情况。
(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线,求解物体的受力情况。
(3)由已知条件确定某物理量的变化图像。
解题策略(1)问题实质是力与运动的关系,要注意区分是哪一种动力学图像。
(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断。
破题关键(1)分清图像的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图像所反映的物理过程,会分析临界点。
(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义:图线与横、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等。
(完整版)高一物理牛顿第二定律典型例题答案及讲解
高一物理牛顿第二定律典型例题讲解与错误分析【例1】在光滑水平面上的木块受到一个方向不变,大小从某一数值逐渐变小的外力作用时,木块将作将作 [ ] [ ]A .匀减速运动.匀减速运动B .匀加速运动.匀加速运动C .速度逐渐减小的变加速运动.速度逐渐减小的变加速运动D .速度逐渐增大的变加速运动.速度逐渐增大的变加速运动【分析】 木块受到外力作用必有加速度,已知外力方向不变,数值变小,根据牛顿第二定律可知,木块加速度的方向不变,大小在逐渐变小,也就是木块每秒增加的速度在减少,由于加速度方向与速度方向一致,木块的速度大小仍在不断增加,即木块作的是加速度逐渐减小速度逐渐增大的变加速运动.的变加速运动. 【答】 D .【例2】 一个质量m=2kg 的木块,放在光滑水平桌面上,受到三个大小均为F=10N F=10N、与桌面平、与桌面平行、互成120120°角的拉力作用,则物体的加速度多大?若把其中一个力反向,物体的加速度又为多°角的拉力作用,则物体的加速度多大?若把其中一个力反向,物体的加速度又为多少?少?【分析】 物体的加速度由它所受的合外力决定.放在水平桌面上的木块共受到五个力作用:竖直方向的重力和桌面弹力,水平方向的三个拉力.由于木块在竖直方向处于力平衡状态,因此,只需由水平拉力算出合外力即可由牛顿第二定律得到加速度.只需由水平拉力算出合外力即可由牛顿第二定律得到加速度.(1)由于同一平面内、大小相等、互成120120°角的三个力的合力等于零,所以木块的加速度°角的三个力的合力等于零,所以木块的加速度a=0a=0..(2)物体受到三个力作用平衡时,其中任何两个力的合力必与第三个力等值反向.如果把某一个力反向,则木块所受的合力F 合=2F=20N =2F=20N,所以其加速度为:,所以其加速度为:,所以其加速度为:它的方向与反向后的这个力方向相同.它的方向与反向后的这个力方向相同.【例3】 沿光滑斜面下滑的物体受到的力是沿光滑斜面下滑的物体受到的力是 [ ] [ ] A .力和斜面支持力.力和斜面支持力B .重力、下滑力和斜面支持力.重力、下滑力和斜面支持力C .重力、正压力和斜面支持力.重力、正压力和斜面支持力D .重力、正压力、下滑力和斜面支持力.重力、正压力、下滑力和斜面支持力【误解一】选(选(B B )。
牛顿第二定律经典题型(高一物理第15次课)
牛顿第二定律一、牛顿第二定律:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
公式F=ma.理解要点:第一节牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律研究其效果,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础;(2)牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果,即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬时效果是加速度而不是速度;(3)牛顿第二定律是矢量关系,加速度的方向总是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,F x=ma x,F y=ma y, 若F为物体受的合外力,那么a表示物体的实际加速度;若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力,那么a表示物体在该方向上的分加速度;若F为物体受的若干力中的某一个力,那么a仅表示该力产生的加速度,不是物体的实际加速度。
(4)牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位——牛顿(使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.(5)应用牛顿第二定律解题的步骤:①明确研究对象。
可以以某一个物体为对象,也可以以几个物体组成的质点组为对象。
设每个质点的质量为m i,对应的加速度为a i,则有:F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+m n a n对这个结论可以这样理解:先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律:∑F1=m1a1,∑F2=m2a2,……∑F n=m n a n,将以上各式等号左、右分别相加,其中左边所有力中,凡属于系统内力的,总是成对出现并且大小相等方向相反的,其矢量和必为零,所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和,即合外力F。
②对研究对象进行受力分析。
同时还应该分析研究对象的运动情况(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。
③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动,一般用平行四边形定则(或三角形定则)解题;若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动,一般用正交分解法解题(注意灵活选取坐标轴的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)。
牛顿第二定律练习题(经典好题)
牛顿第二定律练习题(经典好题)1、当质量为m的物体受到水平拉力F作用时,其产生的加速度为a。
若水平拉力变为2F,则物体产生的加速度为2a,即选项C。
2、根据牛顿第二定律,单独作用于某一物体上的力和加速度之间成正比,因此F1/F2=3/1,即F1=3F2.两个力同时作用于该物体时,根据牛顿第二定律,加速度等于合力除以物体质量,因此可得加速度为4m/s2,即选项D。
3、根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体质量乘以加速度。
已知合力为F1+F2=14N,加速度为2.5m/s2,因此可得物体质量为5.6kg。
4、因为弹簧对两球的拉力大小相等,根据牛顿第二定律可得F/2=ma,其中a为两球的加速度。
因此A球的加速度为F/2m,B球的加速度为F/2m,即选项A和C。
5、由于两小球质量相等,因此在细绳烧断的瞬间,它们受到的合力相等,根据牛顿第二定律可得加速度大小相等,即aA=aB=g,即选项A。
6、(1)根据牛顿第一定律,匀速运动时物体所受合力为零,因此F=μG=0.3×200N=60N。
(2)根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体质量乘以加速度加上摩擦力,即F=ma+μmg。
代入已知数据可得F=ma+60N。
因为题目给定了加速度为10m/s2,因此可得F=ma+60N=200N。
7、根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体质量乘以加速度加上摩擦力,其中摩擦力的大小为物体与斜面间的滑动摩擦因数乘以物体所受垂直于斜面的支持力。
因为物体在斜面上匀速下滑,所以合力为零,即mgcosθ=μmgsinθ,解得滑动摩擦因数为μ=tanθ。
8、根据牛顿第一定律,球所受合力为零,因此挡板和斜面所受支持力大小相等,即F1=F2=G/2=10N。
9、物体受到的合力分解成水平方向和竖直方向的分力,其中竖直方向的分力等于物体重力,水平方向的分力等于恒力F的投影。
因为物体做匀速运动,所以水平方向的分力等于摩擦力,即Fcosθ=μmg,解得摩擦力大小为F=μmg/cosθ。
牛顿第二定律(含答案)
牛顿第二定律1.内容:物体的加速度与所受合外力成正比,跟物体的质量成反比.2.表达式:F=ma.3.力的单位:当质量m的单位是kg、加速度a的单位是m/s2时,力F的单位就是N,即1 kg•m/s2=1 N.4.物理意义:反映物体运动的加速度大小、方向与所受合外力的关系,且这种关系是瞬时的.5.适用范围:(1)牛顿第二定律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)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况.一、牛顿第二定律的理解牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系.联系物体的受力情况和运动情况的桥梁是加速度.可以从以下角度进一步理解牛顿第二定律.二、应用牛顿运动定律解题的基本方法1.当物体只受两个力作用而做变速运动时,通常根据加速度和合外力方向一致,用平行四边形定则先确定合外力后求解,称为合成法.2.当物体受多个力作用时,通常采用正交分解法.为减少矢量的分解,建立坐标系,确定x 轴正方向有两种方法:(1)分解力不分解加速度,此时一般规定a 方向为x 轴正方向.(2)分解加速度不分解力,此种方法以某种力的方向为x 轴正方向,把加速度分解在x 轴和y 轴上.【例1】如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O 点,自由伸长到B 点,今将一小物体m 把弹簧压缩到A 点,然后释放,小物体能运动到C 点静止。
物体与水平地面间的动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是( )A .物体在B 点所受合外力为零B .物体从A 点到B 点速度越来越大,从B 点到C 点速度越来越小C .物体从A 点到B 点速度越来越小,从B 点到C 点加速度不变D .物体从A 点到B 点先加速后减速,从B 点到C 点一直减速运动答案 D【练习1】物体从某一高度自由落下,落在直立于地面的轻弹簧上,如图所示,在A 点物体开始与弹簧接触,到B 点时,物体速度为零,然后被弹回。
九年级物理牛顿第二定律拓展提高(牛顿第二定律)拔高练习
九年级物理牛顿第二定律拓展提高(牛顿第二定律)拔高练习牛顿第二定律是物理学中的基本定律之一,描述了物体受力引起的加速度变化。
通过深入理解和掌握牛顿第二定律,我们可以更好地解决物体运动和力学问题。
以下是一些拓展练,旨在提高对牛顿第二定律的理解和应用能力:1. 问题一:一个质量为2千克的物体受到一个15牛的恒力作用,开始时的速度为0。
求物体经过2秒钟后的速度是多少?问题一:一个质量为2千克的物体受到一个15牛的恒力作用,开始时的速度为0。
求物体经过2秒钟后的速度是多少?解答:根据牛顿第二定律,力等于质量乘以加速度。
在本题中,力为15牛,质量为2千克,未知的是加速度。
可以使用下面的公式来解答:F = m * a将已知值代入公式,解出加速度:15 = 2 * aa = 15 / 2 = 7.5 m/s^2根据加速度的定义,加速度等于速度变化量除以时间。
因此,可以使用下面的公式来解答:a = (v - u) / t将已知值代入公式,解出速度:7.5 = (v - 0) / 2v = 7.5 * 2 = 15 m/s所以,经过2秒钟后,物体的速度为15 m/s。
2. 问题二:一个质量为5千克的物体受到一个20牛的恒力作用,开始时的速度为10米/秒。
求物体在作用力作用下的加速度是多少?问题二:一个质量为5千克的物体受到一个20牛的恒力作用,开始时的速度为10米/秒。
求物体在作用力作用下的加速度是多少?解答:根据牛顿第二定律的公式,可以得到:F = m * a将已知值代入公式,解出加速度:20 = 5 * aa = 20 / 5 = 4 m/s^2所以,物体在作用力作用下的加速度为4 m/s^2。
通过以上的练习,我们可以更好地理解和运用牛顿第二定律,进一步拓展和提高物理学习的能力。
希望以上内容对你有帮助!。
牛顿第二定律经典习题训练含答案
精心整理题型一对牛顿第二定律的理解1、关于牛顿第二定律,下列说法正确的是( ) A .公式F =ma 中,各量的单位可以任意选取B .某一瞬间的加速度只决定于这一瞬间物体所受合外力,而与这之前或之后的受力无关C .公式F =ma 中,a 实际上是作用于该物体上每一个力所产生的加速度的矢量和D .物体的运动方向一定与它所受合外力方向一致 【变式】.从牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为( ) A .牛顿的第二定律不适用于静止物体B .桌子的加速度很小,速度增量极小,眼睛不易觉察到C .推力小于静摩擦力,加速度是负的D .桌子所受的合力为零题型二 牛顿第二定律的瞬时性2、如图所示,质量均为m 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 两球的瞬间加速度各是多少? 【变式】.(2010·全国卷Ⅰ)如图4—3—3,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.a1=0,a2=gB.a1=g,a2=gC.a1=0,a2=(m+M)g/MD.a1=g,a2=(m+M)g/M 题型三 牛顿第二定律的独立性3 如图所示,质量m =2kg 的物体放在光滑水平面上,受到水平且相互垂直的两个力F 1、F 2的作用,且F 1=3N ,F 2=4N .试求物体的加速度大小. 【变式】.如图所示,电梯与水平面夹角为30°,当电梯加速向上运动时,梯面对人的支持力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍? 题型四 运动和力的关系4 如图所示,一轻质弹簧一端固定在墙上的O 点,自由伸长到B 点.今用一小物体m 把弹簧压缩到A 点(m 与弹簧不连接),然后释放,小物体能经B 点运动到C 点而静止.小物体m 与水平面间的动摩擦因数μ恒定,则下列说法中正确的是( ) A .物体从A 到B 速度越来越大 B .物体从A 到B 速度先增加后减小 C .物体从A 到B 加速度越来越小D .物体从A 到B 加速度先减小后增加 【变式】.(2010·福建理综高考)质量为2kg 的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t =0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用,F 随时间t 的变化规律如图所示.重力加速度g 取10m/s 2,则物体在t =0至t =12s 这段时间的位移大小为( ) A .18mB .54m C .72mD .198m题型五 牛顿第二定律的应用5、质量为2kg 的物体与水平面的动摩擦因数为0.2,现对物体用一向右与水平方向成37°、大小为10N 的斜向上拉力F ,使之向右做匀加速直线运动,如图甲所示,求物体运动的加速度的大小.(g 取10m/s.)牛顿第二定律经典习题训练班级姓名【变式】.一只装有工件的木箱,质量m =40kg.木箱与水平地面的动摩擦因数μ=0.3,现用200N 的斜向右下方的力F 推木箱,推力的方向与水平面成θ=30°角,如下图所示.求木箱的加速度大小.(g 取9.8m/s 2) 强化练习 一、选择题1.下列说法中正确的是( )A .物体所受合外力为零,物体的速度必为零B .物体所受合外力越大,物体的加速度越大,速度也越大C .物体的速度方向一定与物体受到的合外力的方向一致D .物体的加速度方向一定与物体所受到的合外力方向一致 2.关于力的单位“牛顿”,下列说法正确的是( ) A .使2kg 的物体产生2m/s 2加速度的力,叫做1NB .使质量是0.5kg 的物体产生1.5m/s 2的加速度的力,叫做1NC .使质量是1kg 的物体产生1m/s 2的加速度的力,叫做1N D .使质量是2kg 的物体产生1m/s 2的加速度的力,叫做1N 3.关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是( )A .加速度和力的关系是瞬时对应关系,即a 与F 是同时产生,同时变化,同时消失B .物体只有受到力作用时,才有加速度,但不一定有速度C .任何情况下,加速度的方向总与合外力方向相同,但与速度v 不一定同向D .当物体受到几个力作用时,可把物体的加速度看成是各个力单独作用所产生的分加速度的合成 4.质量为m 的物体从高处静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为F f ,加速度a =g ,则F f 的大小是( )A .F f =mgB .F f =mgC .F f =mgD .F f =mg5.如图1所示,底板光滑的小车上用两个量程为20N 、完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1kg 的物块,在水平地面上当小车做匀速直线运动时,两弹簧测力计的示数均为10N ,当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8N ,这时小车运动的加速度大小是( ) A .2m/s 2B .4m/s 2 C .6m/s 2D .8m/s 26.搬运工人沿粗糙斜面把一物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F 时,物体的加速度为a 1;若保持力的方向不变,大小变为2F 时,物体的加速度为a 2,则( ) A .a 1=a 2B .a 1<a 2<2a 1 C .a 2=2a 1D .a 2>2a 1 二、非选择题7.如图2所示,三物体A 、B 、C 的质量均相等,用轻弹簧和细绳相连后竖直悬挂,当把A 、B 之间的细绳剪断的瞬间,求三物体的加速度大小为a A 、a B 、a C .8.甲、乙、丙三物体质量之比为5∶3∶2,所受合外力之比为2∶3∶5,则甲、乙、丙三物体加速度大小之比为________.9.质量为2kg 的物体,运动的加速度为1m/s 2,则所受合外力大小为多大?若物体所受合外力大小为8N ,那么,物体的加速度大小为多大?10.质量为6×103kg 的车,在水平力F =3×104N 的牵引下,沿水平地面前进,如果阻力为车重的0.05倍,求车获得的加速度是多少?(g 取10m/s 2)11.质量为2kg 物体静止在光滑的水平面上,若有大小均为10N 的两个外力同时作用于它,一个力水平向东,另一个力水平向南,求它的加速度.12.质量m 1=10kg 的物体在竖直向上的恒定拉力F 作用下,以a 1=2m/s 2的加速度匀加速上升,拉图1 图力F 多大?若将拉力F 作用在另一物体上,物体能以a 2=2m/s 2的加速度匀加速下降,该物体的质量m 2应为多大?(g 取10m/s 2,空气阻力不计)13.在无风的天气里,一质量为0.2g 的雨滴在空中竖直下落,由于受到空气的阻力,最后以某一恒定的速度下落,这个恒定的速度通常叫收尾速度.(1)雨滴达到收尾速度时受到的空气阻力是多大?(g =10m/s 2)(2)若空气阻力与雨滴的速度成正比,试定性分析雨滴下落过程中加速度和速度如何变化. 参考答案1【答案】 BC 答案:D 2答案:B 球瞬间加速度aB =0.aA =2g ,方向向下.答案c 32.5m/s 2答案 4、【答案】 BD 答案:B 5、1234答案:562F 7物体受2g 0 89101112由牛顿第二定律F -m 1g =m 1a 1,代入数据得F =120N.若作用在另一物体上m 2g -F =m 2a 2,代入数据得m 2=15kg.答案:120N 15kg 13、解析:(1)雨滴达到收尾速度时受到的空气阻力和重力是一对平衡力,所以F f =mg =2×10-3N.(2)雨滴刚开始下落的瞬间,速度为零,因而阻力也为零,加速度为重力加速度g ;随着速度的增大,阻力也逐渐增大,合力减小,加速度也减小;当速度增大到某一值时,阻力的大小增大到等于重力,雨滴所受合力也为零,速度将不再增大,雨滴匀速下落.答案:(1)2×10-3N (2)加速度由g 逐渐减小直至为零,速度从零增大直至最后不变5。
牛顿第二定律实验总结、习题(含答案)
实验:验证牛顿第二定律【实验目的】验证牛顿第二定律,就是验证:(1)物体质量一定时,加速度与合外力成正比;(2)合外力一定时,物体的加速度与质量成反比。
【实验原理】1、保持研究对象(小车)的质量(M)不变,改变砂桶内砂的质量(m),即改变牵引力测出小车的对应加速度,用图像法验证加速度是否正比于作用力。
2、保持砂桶内砂的质量(m)不变,改变研究对象的质量(M),即往小车内加减砝码,测出小车对应的加速度,用图像法验证加速度是否反比于质量。
【实验器材】附有定滑轮的长木板、薄木垫、小车、细线、小桶及砂、打点计时器、低压交流电源、导线、天平(带一套砝码)、毫米刻度尺、纸带及复写纸等。
【实验步骤】1、用天平测出小车和小桶的质量M0和m0,并记录数值;2、按照要求安装实验器材,此时不把悬挂小桶用的细绳系在车上,即不给小车加牵引力;3、平衡摩擦力,在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木板,并反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后,小车在斜面上的运动可以保持匀速直线运动状态为止。
4、记录小车及车内所加砝码的质量;称好砂子后将砂倒入小桶,把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶;此时要调整定滑轮的高度使绳与木板平行;接通电源,放开小车,待打点计时器在纸带上打好点后,取下纸带,做好标记。
5、保持小车的总质量不变,改变砂的质量(均要用天平称量),按步骤4中方法打好纸带,做好标记。
6、在每条纸带上选取一段比较理想的部分,分别计算出加速度值。
7、用纵坐标表示加速度,横坐标表示作用力(即砂和砂桶的总重力mg),根据实验结果画出相应的点,如果这些点在一条直线上,便证明了质量一定的情况下,加速度与合外力成正比。
8、保持砂和桶的质量不变,在小车上加砝码(需记录好数据),重复上面的实验步骤,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度,横坐标表示小车及砝码的总质量的倒数1M,根据实验结果画出相应的点,如果这些点在一条直线上,就证明了合外力一定的情况下,加速度与质量成反比。
牛顿第二定律专题(含经典例题)
牛顿第二定律专题1.考纲解读2.考点整合考点一牛顿第二定律1.定律内容:物体的加速度跟物体成正比,跟物体的成反比,加速度的方向跟合外力的方向 .2.牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性.“矢量性”是指加速度的方向取决,“瞬时性”是指加速度和合外力存在着关系,合外力改变,加速度相应改变,“独立性”是指作用在物体上的每个力都独立的产生各自的加速度,合外力的加速度即是这些加速度的矢量和.3.牛顿第二定律的分量式:ΣFx=max,ΣFy=may[特别提醒]:F是指物体所受到的合外力,即物体所有受力的合力.加速度与合外力是瞬时对应关系,即有合外力就有加速度,没有合外力就没有加速度.【例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F1至F4变化表示)可能是下图中的(OO'沿杆方向)【解析】对小球进行受力分析,小球受重力和杆对小球的弹力,弹力在竖直方向的分量和重力平衡,小球在水平方向的分力提供加速度,故C正确.【答案】C【方法点评】本题考查牛顿第二定律,只要能明确研究对象,进行受力分析,根据牛顿第二定律列方程即可.考点二力、加速度和速度的关系在直线运动中当物体的合外力(加速度)与速度的方向时,物体做加速运动,若合外力(加速度)恒定,物体做运动,若合外力(加速度)变化,则物体做运动,当物体的合外力(加速度)方向与速度的方向时,物体做减速运动.若合外力(加速度)恒定,物体做运动,若合外力(加速度)变化,则物体做运动.[特别提醒]:要分析清楚物体的运动情况,必须从受力着手,因为力是改变运动状态的原因,求解物理问题,关键在于建立正确的运动情景,而这一切都必须从受力分析开始.[例2] 如图3-12-1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?(实际平衡位置,等效成简谐运动)图3-12-1[解析]小球接触弹簧后受两个力,向下的重力mg和向上的弹力.(如图3-12-2(a)所示刚开始时,当<mg时,小球合力向下,,合力不断变小,因而加速度减小,由于a方向与v0同向,因此速度继续变大.当=mg时,如图3-12-2(b)所示,合力为零,加速度为零,速度达到最大值.之后小球由于惯性仍向下运动,继续压缩弹簧,但>mg,合力向上,由于加速度的方向和速度方向相反,小球做加速度增大的减速运动,因此速度减小到零弹簧被压缩到最短.如图3-12-2(c)所示[答案]小球压缩弹簧的过程,合外力的方向先向下后向上,大小是先变小至零后变大,加速度的方向也是先向下后向上,大小是先变小后变大,速度的方向始终向下,大小是先变大后变小. (还可以讨论小球在最低点的加速度和重力加速度的关系)[方法技巧]要分析物体的运动情况一定要从受力分析着手,再结合牛顿第二定律进行讨论、分析.对于弹簧类问题的求解,最好是画出弹簧的原长,现在的长度,这样弹簧的形变长度就一目了然,使得求解变得非常的简单明了.考点三瞬时问题瞬时问题主要是讨论细绳(或细线)、轻弹簧(或橡皮条)这两种模型.细绳模型的特点:细绳不可伸长,形变,故其张力可以,弹簧(或橡皮条)模型的特点:形变比较,形变的恢复需要时间,故弹力 .[特别提醒]求解瞬时问题,首先一定要分清类型,然后分析变化之前的受力,再分析变化瞬间的受力,这样就可以很快求解.[例3]如图5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B.弹簧的拉力C.小球的加速度为零D.小球的加速度[解析]烧断OA之前,小球受3个力,如图所示,烧断细绳的瞬间,绳子的张力没有了,但由于轻弹簧的形变的恢复需要时间,故弹簧的弹力不变,A正确。
[精品]新人教版必修一高中物理知识讲解牛顿第二定律提高及答案
牛顿第二定律【习目标】1深刻解牛顿第二定律,把握F a m=的含义. 2清楚力的单位“牛顿”是怎样确定的.3灵活运用F =解题.【要点梳】要点一、牛顿第二定律(1)内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比.(2)公式:F a m∝或者F ma ∝,写成等式就是F =. (3)力的单位——牛顿的含义.①在国际单位制中,力的单位是牛顿,符号N ,它是根据牛顿第二定律定义的:使质量为1g 的物体产生1 /2加速度的力,叫做1N .即1N =1g ·/2. ②比例系的含义.根据F =知=F/,因此在值上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小,的大小由F 、、三者的单位共同决定,三者取不同的单位,的值不一样,在国际单位制中,=1.由此可知,在应用公式F =进行计算时,F 、、的单位必须统一为国际单位制中相应的单位.要点二、对牛顿第二定律的解(1)同一性【例】质量为的物体置于光滑水平面上,同时受到水平力F 的作用,如图所示,试讨论:①物体此时受哪些力的作用?②每一个力是否都产生加速度?③物体的实际运动情况如何?④物体为什么会呈现这种运动状态?【解析】①物体此时受三个力作用,分别是重力、支持力、水平力F.②由“力是产生加速度的原因”知,每一个力都应产生加速度.③物体的实际运动是沿力F的方向以=F/加速运动.④因为重力和支持力是一对平衡力,其作用效果相互抵消,此时作用于物体的合力相当于F.从上面的分析可知,物体只能有一种运动状态,而决定物体运动状态的只能是物体所受的合力,而不能是其中一个力或几个力,我们把物体运动的加速度和该物体所受合力的这种对应关系叫牛顿第二定律的同一性.因此,牛顿第二定律F=中,F为物体受到的合外力,加速度的方向与合外力方向相同.(2)瞬时性前面问题中再思考这样几个问题:①物体受到拉力F作用前做什么运动?②物体受到拉力F作用后做什么运动?③撤去拉力F后物体做什么运动?分析:物体在受到拉力F前保持静止.当物体受到拉力F后,原的运动状态被改变.并以=F/加速运动.撤去拉力F后,物体所受合力为零,所以保持原(加速时)的运动状态,并以此时的速度做匀速直线运动.从以上分析知,物体运动的加速度随合力的变而变,存在着瞬时对应的关系.F=对运动过程中的每一瞬间成立,某一时刻的加速度大小总跟那一时刻的合外力大小成正比,即有力的作用就有加速度产生.外力停止作用,加速度随即消失,在持续不断的恒定外力作用下,物体具有持续不断的恒定加速度.外力随着时间而改变,加速度就随着时间而改变.(3)矢量性从前面问题中,我们也得知加速度的方向与物体所受合外力的方向始终相同,合外力的方向即为加速度的方向.作用力F和加速度都是矢量,所以牛顿第二定律的表达式F=是一个矢量表达式,它反映了加速度的方向始终跟合外力的方向相同,而速度的方向与合外力的方向无必然联系.(4)独立性——力的独立作用原①什么是力的独立作用原,如何解它的含义?物体受到几个力的作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就像其他力不存在一样,这个性质叫做力的独立作用原.②对力的独立作用原的认识.作用在物体上的一个力,总是独立地使物体产生一个加速度,与物体是否受到其他力的作用无关.如落体运动和抛体运动中,不论物体是否受到空气阻力,重力产生的加速度总是g.b.作用在物体上的一个力产生的加速度,与物体所受到的其他力是同时作用还是先后作用无关.例如,跳伞运动员开伞前,只受重力作用(忽略空气阻力),开伞后既受重力作用又受阻力作用,但重力产生的加速度总是g .c .物体在某一方向受到一个力,就会在这个方向上产生加速度.这一加速度不仅与其他方向的受力情况无关,还和物体的初始运动状态无关.例如,在抛体运动中,不论物体的初速度方向如何,重力使物体产生的加速度总是g ,方向总是竖直向下的.d .如果物体受到两个互成角度的力F 1和F 2的作用,那么F 1只使物体产生沿F 1方向的加速度11F a m =,F 2只使物体产生沿F 2方向的加速度22F a m=. 在以后的习过程中,我们一般是先求出物体所受到的合外力,然后再求出物体实际运动的合加速度.(5)牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例吗?牛顿第一定律说明维持物体的速度不需要力,改变物体的速度才需要力.牛顿第一定律定义了力,而牛顿第二定律是在力的定义的基础上建立的,如果我们不知道物体在不受外力情况下处于怎样的运动状态,要研究物体在力的作用下将怎样运动,显然是不可能的,所以牛顿第一定律是研究力的出发点,是不能用牛顿第二定律代替的,也不是牛顿第二定律的特例.要点三、利用牛顿第二定律解题的一般方法和步骤(1)明确研究对象.(2)进行受力分析和运动状态分析,画出示意图.(3)求出合力F 合.(4)由F ma =合列式求解.用牛顿第二定律解题,就要对物体进行正确的受力分析,求合力.物体的加速度既和物体的受力相联系,又和物体的运动情况相联系,加速度是联系力和运动的纽带.故用牛顿第二定律解题,离不开对物体的受力情况和运动情况的分析.【说明】①在选取研究对象时,有时整体分析、有时隔离分析,这要根据实际情况灵活选取.②求出合力F 合时,要灵活选用力的合成或正交分解等手段处.一般受两个力时,用合成的方法求合力,当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时,常用正交分解法解题,多情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上有:x F ma =(沿加速度方向).0y F =(垂直于加速度方向).特殊情况下分解加速度比分解力更简单.应用步骤一般为:①确定研究对象;②分析研究对象的受力情况并画出受力图;③建立直角坐标系,把力或加速度分解在轴或y 轴上;④分别沿轴方向和y 轴方向应用牛顿第二定律列出方程;⑤统一单位,计算值.【注意】在建立直角坐标系时,不管选取哪个方向为轴正方向,所得的最后结果都应是一样的,在选取坐标轴时,应以解题方便为原则选取.【典型例题】类型一、对牛顿第二定律的解例1、物体在外力作用下做变速直线运动时:( )A .当合外力增大时,加速度增大B .当合外力减小时,物体的速度也减小.当合外力减小时,物体的速度方向与外力方向相反 D .当合外力不变时,物体的速度也一定不变【思路点拨】对同一物体,合外力的大小决定了加速度大小,但是,加速度与速度没有必然的联系。
牛顿第二定律难题例题及解答
1. 在粗糙的水平面上,物体在水平推力的作用下,由静止开始做匀加速直线运动,经过一段时间后,将水平推力逐渐减小到零(物体不停止),那么,在水平推力减小到零的过程中A. 物体的速度逐渐减小,加速度逐渐减小B. 物体的速度逐渐增大,加速度逐渐减小C. 物体的速度先增大后减小,加速度先增大后减小D. 物体的速度先增大后减小,加速度先减小后增大变式1、2. 如下图所示,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. 物体运动到O点时,所受合力为零D. 以上说法都不对变式2、3. 如图所示,固定于水平桌面上的轻弹簧上面放一重物,现用手往下压重物,然后突然松手,在重物脱离弹簧之前,重物的运动为A. 先加速,后减速B. 先加速,后匀速C. 一直加速D. 一直减速问题2:牛顿第二定律的基本应用问题:4. 2003年10月我国成功地发射了载人宇宙飞船,标志着我国的运载火箭技术已跨入世界先进行列,成为第三个实现“飞天”梦想的国家,在某一次火箭发射实验中,若该火箭(连同装载物)的质量,启动后获得的推动力恒为,火箭发射塔高,不计火箭质量的变化和空气的阻力。
(取)求:(1)该火箭启动后获得的加速度。
(2)该火箭启动后脱离发射塔所需要的时间。
5. 如图所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,悬挂小球的悬线偏离竖直方向角,球和车厢相对静止,球的质量为1kg。
(g取,,)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况。
(2)求悬线对球的拉力。
6. 如图所示,固定在小车上的折杆∠A=,B端固定一个质量为m的小球,若小车向右的加速度为a,则AB杆对小球的作用力F为()A. 当时,,方向沿AB杆B. 当时,,方向沿AB杆C. 无论a取何值,F都等于,方向都沿AB杆D. 无论a取何值,F都等于,方向不一定沿AB杆问题3:整体法和隔离法在牛顿第二定律问题中的应用:7. 一根质量为M的木杆,上端用细线系在天花板上,杆上有一质量为m的小猴,如图所示,若把细线突然剪断,小猴沿杆上爬,并保持与地面的高度不变,求此时木杆下落的加速度。
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牛顿第二定律拔高题分类(袁老师整理)
题型一、牛顿第二定律的矢量性和整体性
1、如图,m以v向上滑动,m与M间的摩擦因数为μ,(1)求M受到地面的摩擦力大小和方向(2)求地面给M的支持力大小。
题型二、牛顿第二定律的瞬时性
1、如图,A、B、C三个小球的质量均为m,A、B之间用一根没有弹性的轻绳连在一起,BC之间用轻弹簧拴接,用细线悬挂在天花板上,整个系统均静止,现将A上面的细线烧断,使A的上端失去拉力,则在烧断细线瞬间,ABC 的加速度的大小分别为()
2、如图所示,光滑水平面上放置M、N、P、Q四个木块,其中M、P质量均为m,N、Q质量均为2m,M、P之间用一轻质弹簧相连。
现用水平拉力F拉N,使四个木块以同一加速度a向右运动,则在突然撤去F瞬间,下列说法正确的是()
A. PQ间的摩擦力改变
B. M、P的加速度大小变为a/2
C. MN间的摩擦力不变
D. N的加速度大小仍为a
题型三、连接体问题
1、质量均为m的滑块A. B紧靠着一起从固定斜面顶端由静止开始下滑,它们与斜面之间的摩擦因数分别为μ1和μ2,且μ1>μ2.在此过程中,物块B对A的压力为()
A. (μ1−μ2)mgcosθ2
B. (μ1−μ2)mgcosθ
C. mgsinθ−μ1mgcosθ
D. 0
2、如图所示,B物体的质量为A物体质量的两倍,用轻弹簧连接后放在粗糙的斜面上.A、B与斜面的动摩擦因数均为μ.对B施加沿斜面向上的拉力F,使A. B相对静止地沿斜面向上运动,此时弹簧长度为l1;若撤去拉力F,换成大小仍为F的沿斜面向上的推力推A,A、B保持相对静止后弹簧长度为l2.则下列判断正确的是()
A. 两种情况下A. B保持相对静止后弹簧的形变量相等
B. 两种情况下A. B保持相对静止后两物块的加速度不相等’
C. 弹簧的原长为(l1+l2)/2
D. 弹簧的劲度系数为F/(l1−l2)
3、如图,劲度系数为k的轻弹簧一端系于墙上,另一端连接一物体A. 用质量与A相同的物体B推A使弹簧压缩,A、B与水平面间的动摩擦因数分别μA和μB且μA>μB.释放A. B,二者向右运动一段距离后将会分隔,则A. B分离时()
A. 弹簧形变为零
B. 弹簧压缩量为(μA+μB)mg/k
C. 弹簧压缩量为(μA−μB)mg/k
D. 弹簧伸长量为(μA−μB)mg/
题型四:板块模型
如图所示,在光滑平面上有一静止小车,小车上静止地放置着一小物块,物块和小车间的动摩擦因数为μ=0.3,用水平恒力F拉动小车,下列关于物块的加速度a1和小车的加速度a2.当水平恒力F取不同值时,a1与a2的值可能为(当地重力加速度g取10m/s2)()
A. a1=2m/s2,a2=3m/s2
B.a1=3m/s2,a2=2m/s2
C.a1=5m/s2,a2=3m/s2
D.a1=m/s2,a2=5m/s2
1、如图所示,水平面上紧靠放置着等厚的长木板B. C(未粘连),它们的质量均为M=2kg.在B木板的左端放置着质量为m=1kg的木块A(可视为质点).A与B. C间的动摩擦因数均为μ1=0.4,B、C与水平面间的动摩擦因数均为μ2=0.1,滑动摩擦力等于最大静摩擦力。
开始整个系统处于静止,现对A施加水平向右的恒定拉力F=6N,测得A 在B. C上各滑行了1s后,从C的右端离开木板。
求:
(1)木板B. C的长度l B、l C;
(2)若在木块A滑上C板的瞬间撤去拉力F,木块A从开始运动到再次静止经历的总时间t(此问答案保留3位有效数字).
2、如图甲所示,滑块与足够长的木板叠放在光滑水平面上,开始时均处于静止状态。
作用于滑块的水平力F随时间t
图8 变化图象如图乙所示,t=2.0s 时撤去力F,最终滑块与木板间无相对运动。
已知滑块质量m=2kg,木板质量M=1kg,滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2.求:
(1)t=0.5s 时滑块的速度大小;
(2)0∼2.0s 内木板的位移大小;
(3) 整个过程中因摩擦而产生的热量。
题型五:面接触物体分离的条件及应用。
1、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧,上端固定,下端系一质量为m 的物体,有一水平板将物
体托住,并使弹簧处于自然长度。
如图7所示。
现让木板由静止开始以加速度a(a <g =匀加速向下移
动。
求经过多长时间木板开始与物体分离。
2、如图8所示,一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计,盘内放一个物体P 于静止,P 的质量m=12kg ,弹簧的劲度系数k=300N/m 。
现在给P 施加一个竖直向上的力F ,使P 从静止
开始向上做匀加速直线运动,已知在t=0.2s 内F 是变力,在0.2s 以后F 是恒力,g=10m/s 2,则F 是,F 的最大值是。
3、一弹簧秤的秤盘质量m 1=1.5kg ,盘内放一质量为m 2=10.5kg 的物体P ,弹簧质量不计,
其劲度系数为k=800N/m ,系统处于静止状态,如图9所示。
现给P 施加一个竖直向上的力F ,使P
从静止开始向上做匀加速直线运动,已知在最初0.2s 内F 是变化的,在0.2s 后是恒定的,求F
的最大
值图7
和最小值各是多少?(g=10m/s2)
4、如图甲所示,平行于光滑斜面的轻弹簧劲度系数为k,一端固定在倾角为θ的斜面底端,另一端与物块A连接,两物块A. B质量均为m,初始时均静止,现用平行于斜面向上的力F拉动物块B,使B做加速度为a的匀加速运动,A、B两物块在开始一段时间内的v−t关系分别对应图乙中A. B图线t1时刻A. B的图加速度为g,则下列说法正确的是()
A. tl时刻,弹簧形变量为(2mgsinθ+ma)/k
B. t2时刻,弹簧形变量为2mgsinθ/k
C. tl时刻,A,B刚分离时的速度为a(mgsinθ−ma)k
D. 从开始到t2时刻,拉力F先逐渐增大后不变
题型六:综合类习题
1、如图所示,一木箱在斜向下的推力F作用下以加速度a在粗糙水平地面上做匀加速直线运动。
现将推力F的大小增大到3F,方向不变,则木箱做匀加速直线运动的加速度可能为()
A. 2a
B. 3a
C. 4a
D. 5a
2、在沿斜面方向的拉力F作用下,物体沿倾斜角为θ的斜面向上运动;以沿斜面向上为正方向,0~7s内拉力F 和物体速度v随时间的变化规律如图所示,则下列说法中错误的是()
A.物体的质量m=1kg
B.物体与斜面之间的动摩擦因数μ>tanθ
C.斜面倾斜角sinθ=110
D.7s后若撤去力F,物体将会做匀速直线运动
3、从地面上以初速度v0竖直上抛一质量为m的小球,若运动过程中受到的阻力与其速率成正比,小球运动的速率随时间变化的规律如图所示,小球在t1时刻到达最高点后再落回地面,落地速率为v1,且落地前小球已经做匀速运动,已知重力加速度为g,下列关于小球运动的说法中不正确的是()
A. t1时刻小球的加速度为g
B. 在速度达到v1之前小球的加速度一直在减小
C. 小球抛出瞬间的加速度大小为(1+v0/v1)g
D. 小球加速下降过程中的平均速度小于v1/2
4、如图所示,用一水平外力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图所示,若重力加速度g取10m/s2.根据图象中所提供的信息可以计算出()
A. 斜面的倾角
B. 物体的质量
C. 加速度从2m/s2增加到6m/s2的过程中物体的速度变化量
D. 加速度为6m/s2时物体的速度
5、质量分别为M和m的物块形状大小均相同,将它们通过轻绳和光滑定滑轮连接,如图甲所示,绳子在各处均平行于倾角为α的斜面,M恰好能静止在斜面上,不考虑M、m与斜面之间的摩擦。
若互换两物块位置,按图乙放置,然后释放M,斜面仍保持静止。
则下列说法正确的是()
A. 轻绳的拉力等于Mg
B. 轻绳的拉力等于mg
C. M运动加速度大小为(1−sinα)g
D. M运动加速度大小为M−mM。