系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律)精品资料
系统牛顿第二定律
系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律)主讲:黄冈中学教师郑成1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上,如图,动摩擦因数μ=,在木楔的倾角α=30°的斜面上,有一质量m=的物块,由静止开始沿斜面下滑,当滑行至s=时,速度v=s,在这过程木楔没有动.求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力.(g=10m/s2)解法一:(隔离法)先隔离物块m,根据运动学公式得:v2=2as=s2<gsinθ=5m/s2可见物块m受到沿斜面向上的滑动摩擦力,对物体m为对象对斜面M:假设地面对M静摩擦力向右:f地+N′sin30°-f′cos30°=0而N′=N=,f′=f=地=-Nsin30°+fcos30°=-说明地面对斜面M的静摩擦力f地=,负号表示方向水平向左.可求出地面对斜面M的支持力N地N地-f′sin30°-N′cos30°-Mg=0N地= fsin30°+Ncos30°+Mg=<(M+m)g=110N因m有沿斜面向下的加速度分量,故整体可看作失重状态方法二:当连接体各物体加速度不同时,常规方法可采用隔离法,也可采用对系统到牛顿第二定律方程.=m1a1x+m2a2x+…+m n a nx =m1a1y+m2a2y+…+m n a ny解法二:系统牛顿第二定律:把物块m和斜面M当作一个系统,则:x:f地=M×0 +macos30°=水平向左y:(M+m)g-N地=M×0+masin30°N地=(M+m)g-ma sin30°=例2:如图所示,一质量为M的楔形木块放在水平桌面上,它的顶角为90°,两底角为α和β;a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块.已知所有接触面都是光滑的,现发现a、b沿斜面下滑,而楔形木块静止不动,求楔形木块对水平桌面的压力和静摩擦力解法一:隔离法N a=mgcosαN b=mgcosβN地=mg+mgcosβsinα+mgcosαsinβ=Mg+mg(sin2α+cos2α)=Mg+mgf地=N b′cosα-N a′cosβ=mgcosβcosα-mgcosαcosβ=0N解法二:系统牛顿第二定律列方程:(M+2m)g-N地=M×0+mgsin2α+mgsin2βN地=(M+m)g向右为正方向:f地= M×0+mgsinαcosα-mgsinβcosβ=0。
系统牛顿第二定律质点系牛顿第二定律
系统牛顿第二定律质点系牛顿第二定律The pony was revised in January 2021系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律)主讲:黄冈中学教师郑成1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上,如图,动摩擦因数μ=0.02,在木楔的倾角α=30°的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块,由静止开始沿斜面下滑,当滑行至s=1.4m时,速度v=1.4m/s,在这过程木楔没有动.求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力.(g=10m/s2)解法一:(隔离法)先隔离物块m,根据运动学公式得:v2=2as=0.7m/s2<gsinθ=5m/s2可见物块m受到沿斜面向上的滑动摩擦力,对物体m为对象对斜面M:假设地面对M静摩擦力向右:f地+N′sin30°-f′cos30°=0而N′=N=,f′=f=4.3N f地=-Nsin30°+fcos30°=-0.61N说明地面对斜面M的静摩擦力f地=0.61N,负号表示方向水平向左.可求出地面对斜面M的支持力N地N地-f′sin30°-N′cos30°-Mg=0N地= fsin30°+Ncos30°+Mg=109.65N<(M+m)g=110N因m有沿斜面向下的加速度分量,故整体可看作失重状态方法二:当连接体各物体加速度不同时,常规方法可采用隔离法,也可采用对系统到牛顿第二定律方程.=m1a1x+m2a2x+…+mnanx=m1a1y+m2a2y+…+mnany解法二:系统牛顿第二定律:把物块m和斜面M当作一个系统,则:x:f地=M×0 +macos30°=0.61N水平向左 y:(M+m)g-N地=M×0+masin30°N地=(M+m)g-ma sin30°=109.56N例2:如图所示,一质量为M的楔形木块放在水平桌面上,它的顶角为90°,两底角为α和β;a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块.已知所有接触面都是光滑的,现发现a、b沿斜面下滑,而楔形木块静止不动,求楔形木块对水平桌面的压力和静摩擦力解法一:隔离法Na =mgcosα Nb=mgcosβN地=mg+mgcosβsinα+mgcosαsinβ=Mg+mg(sin2α+cos2α)=Mg+mgf地=Nb′cosα-Na′cosβ=mgcosβcosα-mgcosαcosβ=0N解法二:系统牛顿第二定律列方程:(M+2m)g-N地=M×0+mgsin2α+mgsin2β=(M+m)gN地向右为正方向:f= M×0+mgsinαcosα-mgsinβcosβ=0地。
高一物理讲义《牛顿第二定律》
考试要求内容基本要求略高要求较高要求牛顿第二定律理解牛顿第二定律用牛顿第二定律分析力和运动的问题在复杂问题中应用牛顿第二定律,如在以后的曲线运动、电磁学中应用牛顿第二定律一、牛顿第二定律 引言:通过上面的学习,我们知道了“力是改变物体运动状态的原因”, 而描述物体运动状态的物理量是速度,运动状态的改变,即速度的改变,速度改变说明物体具有加速度,所以,力是使物体产生加速度的原因。
那么加速度除了与力有关,还与哪些物理量有关呢?通过上面的学习,我们知道,物体的质量越大,惯性就越大,运动状态就越难改变,所以,加速度还与质量有关。
这就是我们牛顿第二定律所研究的问题。
知识点四:牛顿第二定律的内容及性质(一)、内容:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同. 表达式:F ma =合或者F a m=合.(其中F m a 合、、均取国际制单位) 变形式F a m=合是运动加速度的决定式,要与加速度的定义式v a t ∆=∆区别开来.(二)、性质:1、因果性:力是产生加速度的原因。
若不存在力,则没有加速度。
2、矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。
牛顿第二定律数学表达式∑=ma F 中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同。
我们在做题时应注意选好正方向。
3、瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小或方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零,加速度与合外力保持一一对应关系。
牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应。
知识讲解牛顿第二定律4、相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系。
地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立。
牛顿第二定律ppt课件
弹力能突变
(形变量微小) 恢复需要时间短
五、瞬时性问题 3.基本思路
①分析原状态下物体受力 ➢ 列方程(平衡;F=ma)
②分析当状态变化瞬间,哪些力变化,哪些力不变
剪断细绳、剪断弹簧、抽出木板、撤去某力等 ③分析状态变化瞬间的F合,利用F合=ma求瞬时a
【例】(多选)甲、乙二个小球均处于静止状态,甲、乙间通过轻
③瞬时性:a与F合对应同一时刻,同时产生、变化、消失。 ④同体性:F=ma中,F、m和a对应同一物体(同一系统)。
物体受到的每一个力都产生加速度,且彼此 ⑤独立性:独立互不影响。
物体的实际加速度是这些加速度的矢量和。
2.加速度二个公式的比较
决定式 a F
大小: a F, a 1
m
m 方向: a与F合方向一致
2.牛顿的定义:使质量为1kg的物体产生1m/s2的 加速度的力叫1N。
3.国际单位制中,牛顿第二定律的表达式 F ma 注:①利用牛二 F ma 计算时,统一为国际单位
②a一般以地面为参考系 ③F一般指合力
三、对牛顿第二定律的理解 1.五个性质 ①因果性:F是产生a的原因。
②矢量性:F=ma是矢量式,应用时应先规定正方向。 a与F合的方向相同
为2m、m,重力加速度为g,将甲与乙间的弹簧剪断瞬间,二个小球
的加速度大小为( BC )
A.a甲=1.5g C.a乙=g
B.a甲=0 D.a乙=0
➢ 合成法 (适用于二力)
利用 F合 ma ,由a的方向确定F合
的方向,以F合为对角线做平行四 边形
【例】某同学在列车车厢的顶部用细线悬挂一个小球, 在列车以某一加速度渐渐启动的过程中,细线就会偏 过一定角度并相对车厢保持静止,通过测定偏角的大 小就能确定列车的加速度在某次测定中,悬线与竖直 方向的夹角为θ,求列车的加速度。
(完整word版)质点系牛顿第二定律-分析
(完整word版)质点系牛顿第二定律-分析质点系牛顿第二定律的讨论浙江邮电职业技术学院徐超明《中学物理》24卷第7期《质点系牛顿第二定律的简单应用》(简称吴文)讨论了质点系部分质点有相对加速度时的求解方法,提出了用质点系牛顿第二定律求解连接体要比隔离法简单。
是的,吴文实际上将质点系的质点加速度在正交直角坐标系两个方向上进行分解,并整体列方程进行求解。
质点系牛顿第二定律可叙述为:质点系的合外力等于系统内各质点的质量与加速度乘积的矢量和。
即:F 合=m 1a 1+m 2a 2+m 3a 3+……+m n a n (1)这里假定质点系中有n 个质点具有对地的相对加速度。
(上见吴文)将(1)式再变形,可得:F 合-m 1a 1-m 2a 2-m 3a 3-……-m n a n =0 (2)若令F 1’=-m 1a 1,F 2’=-m 2a 2,F 3’=-m 3a 3,……,F n ’=-m n a n则 F 合+∑=ni 1F i ’=0 (3)从(3)式可得:如果将第i 个质点的加速度效应用F i ’来代替,则就可以用力合成的静力学方法来求解具有加速度的动力学问题,使质点系部分质点具有加速度的求解比吴文更简单。
值得注意的是F i ’为人为假设力,不是真实存在的,它没有施力体,其大小等于该质点质量与质点加速度的乘积,方向与加速度方向相反。
例1 如图1,质量为M 、倾角为α的斜面静止在粗糙的水平面上,质量为m的滑块沿M 粗糙的斜面以加速度a 下滑,求地面对M 的支持力和摩擦力。
图1解:在M 、m 两质点组成的系统中,受到竖直向下的重力(M +m )g ;地面对质点系的支持力N;F1’是质点m因具有加速度a而转换成的假设力,其大小为ma,方向与加速度a相反;f是地面对质点系的摩擦力,如图2。
这样我们就可马上求得:f=F1’cosα=ma cosαN =(M+m)g-F1’sinα=(M+m)g-ma sinα图2例2:如图3,静止在水平面上的木箱M中央有一根竖直的杆,小环m沿杆有摩擦地以加速度a下滑,求M对地面的压力的大小。
高一物理《牛顿第二定律》(课件)
单位与比例关系
【例】矩形的面积与长,宽成正比。长为a, 宽为b的矩形,面积S∝ab
S的单位恰好用a与b的单位运算结果来表示时, 有S=ab
湖南长郡卫星远程学校
制作10
2014年下学期
【力的单位】1N=1kg· m/s2
1N的含义:1千克的物体获得1米每平方秒的加 速度,需要的力就是1牛顿。
练习
下列说法正确的是: 1. 物体合外力减小时,加速度一定减小; 2. 物体速度为零,合外力一定为零; 3. 物体合外力为零时,速度一定为零; 4. 物体合外力减小时,速度一定减小; 5. 物体的运动方向一定跟合外力的方向相同; 6. 物体的加速度大小不变一定受恒力作用; 7. 根据m=F/a,物体的质量跟外力成正比, 跟加速度成反比。
汽车减速时受力情况
[课本例1] 某质量为1100kg的汽车在平直 路面上试车,当达到100km/h的速度时关闭发 动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多 大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的 加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的 阻力不变。
G
汽车减速时受力情况
[课本例1] 某质量为1100kg的汽车在平直 路面上试车,当达到100km/h的速度时关闭发 动机,经过70s停下来,汽车受到的阻力是多 大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的 加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的 阻力不变。
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2014年下学期
思考
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。可是我 们用力提一个很重的物体时却提不动它, 这跟牛顿第二定律有无矛盾?应该怎样 解释这个现象? 在受到多个力的作用的时候,是合 外力决定加速度
质点系的功能原理
质点系的功能原理
质点系是由多个质点组成的物体系统。
功能原理是指质点系根据物理规律和力的作用而展现出的具体功能。
1. 运动功能:质点系中的质点受到外部力的作用,会产生运动。
根据牛顿第二定律,质点所受合外力等于质量乘以加速度。
因此,通过计算质点系中各个质点的受力和受加速度,可以预测和描述质点系的运动状态。
2. 动能和势能转换功能:质点系中的质点具有动能和势能。
动能是由质点的运动产生的能量,而势能则是由质点所处的位置决定的能量。
质点系中的质点在各个位置之间转换着动能和势能,通过计算和分析质点系中质点的位置和速度,可以确定质点系的动能和势能之间的转换过程。
3. 守恒定律功能:质点系在某些情况下可以满足一些守恒定律,如线动量守恒、角动量守恒和能量守恒等。
通过研究质点系受到的外力和内力,在系统守恒量不变的情况下,可以推导出一些重要的物理规律和结论,进一步理解和描述质点系的功能原理。
4. 相互作用功能:质点系中的质点之间存在相互作用力。
这些相互作用力使得质点系中的质点之间产生相互影响和相互作用。
通过分析和研究质点系中质点之间的相互作用力,可以进一步了解质点系的力学性质和行为。
综上所述,质点系的功能原理是通过计算和分析质点之间的相互作用、力的作用和守恒定律等来描述和预测质点系的运动状态和性质。
牛顿第二定律超全
02 牛顿第二定律的推导
力的定义与性质
总结词
力的定义与性质是牛顿第二定律推导的 基础,包括力的矢量性、单位、分类等 。
VS
详细描述
力是一个矢量,具有大小和方向两个要素。 在国际单位制中,力的单位是牛顿(N), 根据牛顿第二定律的定义,力等于质量乘 以加速度。根据力的作用效果,力可以分 为保守力和非保守力,保守力做功与路径 无关,只与初末位置有关,而非保守力做 功与路径有关。
要点一
总结词
通过在月球上进行实验验证,可以观察到月球上物体运动 的规律与地球上相同,从而间接验证了牛顿第二定律的普 遍适用性。
要点二
详细描述
在月球上进行的实验验证中,科学家们通过测量月球上物 体运动的加速度、质量和力,验证了牛顿第二定律的正确 性。虽然月球上的重力加速度与地球不同,但物体运动的 规律仍然遵循牛顿第二定律的预测结果。因此,可以认为 牛顿第二定律具有普遍适用性。
统总动量保持不变。
牛顿第二定律的推导过程
总结词
牛顿第二定律的推导过程涉及力和加速度的 关系,通过实验和逻辑推理得到。
详细描述
牛顿第二定律是通过实验和逻辑推理得到的 重要物理定律,表述为物体所受合外力等于 其质量乘以加速度。该定律的推导过程可以 从力的定义和动量定理出发,通过实验验证 和逻辑推理得到。牛顿第二定律在经典力学 中占有重要地位,是解决动力学问题的基本 规律之一。
并求解未知量。
天体运动问题包括行星、卫星、 恒星等不同天体的运动规律,需 要结合具体问题进行分析和计算。
天体运动问题还包括万有引力、 太阳辐射压等不同形式的力,需 要结合具体问题进行分析和计算。
04 牛顿第二定律的拓展
非惯性系中的牛顿第二定律
质点系的动量守恒定律
质点系的动量守恒定律一、前言质点系的动量守恒定律是力学中一个非常重要的定律,它描述了质点系在不受外力作用下动量守恒的情况。
本文将从以下几个方面来详细介绍这个定律:定义、公式、证明、应用以及注意事项。
二、定义质点系是指由多个质点组成的系统。
在不受外力作用下,质点系内部的相互作用力使得系统内部各个质点之间的动量发生改变,但是系统整体的动量却保持不变。
这就是质点系的动量守恒定律。
三、公式根据牛顿第二定律,一个物体所受合外力等于物体的质量乘以加速度。
因此,对于一个由N个质点组成的系统,其总动量可以表示为:P = m1v1 + m2v2 + ... + mNvN其中,mi和vi分别表示第i个质点的质量和速度。
如果该系统不受外力作用,则其总动量保持不变:ΣPi = Σmi vi = 常数这就是质点系的动量守恒定律。
四、证明证明该定律可以采用牛顿第三定律和牛顿第二定律。
具体证明过程如下:1. 假设一个由N个质点组成的系统不受外力作用,其总动量为P0。
2. 假设第i个质点受到第j个质点的作用力Fij,根据牛顿第三定律,Fij = -Fji。
3. 根据牛顿第二定律,Fij = mi ai,其中ai是第i个质点的加速度。
4. 对于整个系统来说,Σmi ai = 0。
因此,Σmi vi = P0是一个常数。
5. 如果该系统在某一时刻发生碰撞或者其他内部相互作用力的变化,则会导致其中某些质点的速度发生改变。
但是由于其他质点对这些质点的作用力仍然满足牛顿第三定律,因此整个系统的总动量仍然保持不变。
6. 因此,在不受外力作用下,质点系的总动量守恒。
五、应用1. 碰撞问题在碰撞问题中,可以利用质点系的动量守恒定律求解碰撞前后物体的速度和方向等信息。
例如,在弹性碰撞中,两个物体碰撞前后总动量保持不变,因此可以通过总动量守恒定律求解碰撞后物体的速度和方向。
2. 火箭推进问题在火箭推进问题中,可以利用质点系的动量守恒定律分析火箭的推进效率。
质点组牛顿第二定律专题
在量子力学中,质点组牛顿第二定律可以表示为算符形式,如动量算符和能量算符。
质点组牛顿第二定律在量子力学中的应用
在研究原子、分子和粒子的运动时,需要考虑量子效应,如电子云和隧道效应。
质点组牛顿第二定律在其他领域的应用
质点组牛顿第二定律在生物学中的应用
01
在研究生物体的运动和行为时,可以利用质点组牛顿第二定律
质点组牛顿第二定律专
• 质点组牛顿第二定律概述 • 质点组牛顿第二定律的应用 • 质点组牛顿第二定律的推导与证明 • 质点组牛顿第二定律的扩展与推广 • 质点组牛顿第二定律的实验验证
01
质点组牛顿第二定律概述
定义与公式
定义
质点组牛顿第二定律描述了质点系中 各质点间的相互作用力和加速度之间 的关系。
实例二:弹簧连接的质点系统
总结词
质点组牛顿第二定律可以用于分析弹簧连接的质点系统中的 力和运动状态。
详细描述
在弹簧连接的质点系统中,质点之间的相互作用力和弹簧的 弹性力可以通过质点组牛顿第二定律进行描述。通过分析系 统的动量和能量守恒,可以得出系统的稳定性和运动规律。
பைடு நூலகம்
实例三:非惯性参考系下的质点组
来描述生物体的运动规律和力学特性。
质点组牛顿第二定律在地球科学中的应用
02
在研究地球的自转、板块运动和气候变化时,可以利用质点组
牛顿第二定律来描述地球的运动规律和力学特性。
质点组牛顿第二定律在经济学中的应用
03
在研究经济系统的动态变化时,可以利用质点组牛顿第二定律
来描述经济系统的运动规律和力学特性。
总结词
质点组牛顿第二定律可以用于分析非惯 性参考系下质点组的运动状态和相互作 用力。
系统牛顿第二定律
系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律)主讲:黄冈中学教师郑成1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上,如图,动摩擦因数μ=0、02,在木楔的倾角α=30°的斜面上,有一质量m=1、0kg的物块,由静止开始沿斜面下滑,当滑行至s=1、4m时,速度v=1、4m/s,在这过程木楔没有动.求地面对木楔的摩擦力的大小、方向与地面对木楔的支持力.(g=10m/s2)解法一:(隔离法)先隔离物块m,根据运动学公式得:v2=2as=0、7m/s2<gsinθ=5m/s2可见物块m受到沿斜面向上的滑动摩擦力,对物体m为对象对斜面M:假设地面对M静摩擦力向右:f地+N′sin30°-f′cos30°=0而N′=N=,f′=f=4、3N f地=-Nsin30°+fcos30°=-0、61N说明地面对斜面M的静摩擦力f地=0、61N,负号表示方向水平向左.可求出地面对斜面M的支持力N地N地-f′sin30°-N′cos30°-Mg=0N地= fsin30°+Ncos30°+Mg=109、65N<(M+m)g=110N因m有沿斜面向下的加速度分量,故整体可瞧作失重状态方法二:当连接体各物体加速度不同时,常规方法可采用隔离法,也可采用对系统到牛顿第二定律方程.=m1a1x+m2a2x+…+m n a nx =m1a1y+m2a2y+…+m n a ny解法二:系统牛顿第二定律:把物块m与斜面M当作一个系统,则:x:f地=M×0 +macos30°=0、61N水平向左y:(M+m)g-N地=M×0+masin30°N地=(M+m)g-ma sin30°=109、56N例2:如图所示,一质量为M的楔形木块放在水平桌面上,它的顶角为90°,两底角为α与β;a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块.已知所有接触面都就是光滑的,现发现a、b沿斜面下滑,而楔形木块静止不动,求楔形木块对水平桌面的压力与静摩擦力解法一:隔离法N a=mgcosαN b=mgcosβN地=mg+mgcosβsinα+mgcosαsinβ=Mg+mg(sin2α+cos2α)=Mg+mgf地=N b′cosα-N a′cosβ=mgcosβcosα-mgcosαcosβ=0N解法二:系统牛顿第二定律列方程:(M+2m)g-N地=M×0+mgsin2α+mgsin2βN地=(M+m)g向右为正方向:f地= M×0+mgsinαcosα-mgsinβcosβ=0。
质点系牛顿第二定律例题
质点系牛顿第二定律例题牛顿第二定律(Newton’sSecondLaw)是物体运动的基本定律,由牛顿发现,它表示:质点系统中运动物体的运动是被外力的作用所决定的。
它可以表示为这样一个学术表达式:F=ma。
下面我们就以一道物理中的常规练习题来解析牛顿第二定律。
假设有一个质量为0.25kg的球在x轴上行走,被一个力F=4N向正x轴方向作用,它的加速度a=?解:根据牛顿第二定律,F=ma,由于质点系的运动受外力的作用所决定,由上述条件可得:F=4Nm=0.25kg则a=F/m=4/0.25=16m/s所以加速度a=16m/s上述的例题只是一个简单的计算题,但从中我们可以看到牛顿第二定律的重要性,它描述了质点系的物理规律。
牛顿第二定律可分为三个部分:动量定理,牛顿-莱布尼兹定理和牛顿第二定律,它们构成了现代力学的基础。
动量定理描述了物体运动规律。
它表示,一个质点系统中物体合力施于该物体的总力等于物体的动量变化率,即F=dp/dt。
牛顿-莱布尼兹定理表示,物体所受到的合力可由多个作用于物体上的力组成,即$F_{total}=sum F_{i}$;牛顿第二定律正是由此推出。
将上述三部分定理加以总结,我们可以获得:合力与物体的动量变化率之间的关系F=dp/dt;合力由多个力的合力组成$F_{total}=sum F_{i}$;F=ma,即外力与物体的加速度之间的关系。
牛顿第二定律的发现为物体的运动规律提供了可靠的数学原理,使人们可以准确的计算物体的运动情况,特别是关于外力对物体运动的影响。
这种定律不仅应用于物理学,而且也可以运用到航空、机械、微动力学等工程学领域中。
以上就是牛顿第二定律的基本内容,最后再以一道质点系牛顿第二定律的实际应用题来展示下它的重要性:假设一个汽车的质量m=1400kg,向正Z轴面受到一个力F=88N,那么汽车的加速度a=?解:根据牛顿第二定律,F=ma,由于质点系的运动受外力的作用所决定,由上述条件可得:F=88Nm=1400kg则a=F/m=88/1400=0.063m/s所以加速度a=0.063m/s本题说明了牛顿第二定律在实践中的应用,强调了外力对物体运动的重要性。
(整理)系统牛二定律
系统中牛顿第二定律及其在整体法中的应用一、创新拓展 若系统由2个物体组成,两物体受到的外力分别为F1,F2,两物体的质量分别为m1,m2,对应的加速度分别为a1,a2,. 该系统受到的合外力为F,则对两个物体用牛顿第二定律有:F1=m 1 a 1 , F 2= m 2 a 2, 上式两边相加得:F 1+F 2=m 1 a 1+ m 2 a 2 即F= m 1 a 1+ m 2 a 2 这就是系统中的牛顿第二定律的数学表达式,其表述为:系统受到的合外力等于系统内各物体的质量与其加速度乘积的矢量和。
其正交分解的表达式为:F x =m 1 a 1x +m 2 a 2x ;F y =m 1 a 1y +m 2 a 2y . 若系统内有n 个物体,则系统中的牛顿第二第律的数学表达式为:F =m 1 a 1 +m 2 a 2 +…+m n a n 或正交分解式为F x =m 1 a 1x +m 2 a 2x +…+m n a nx ; F y =m 1 a 1y +m 2 a 2y +…+m n a ny二、应用范例整体法是物理中常用的一种思维方法。
它是将几个物体看作一个整体来作为研究对象即系统,这样就暂时回避了这些物体间的相互作用的内力,只考虑整体受到的外力,整体法列出的方程数目较少,解题变的简明快捷。
但运用整体法的条件是暂不求物体间的相互作用力,各个物体的加速度要相同,没有相对运动。
当各个物体的加速度不相同时,运用整体法求解就遇到了困难。
由于系统中的牛顿第二定律对系统中的物体无论有无相对运动,都可以求解,不受各个物体的加速度一定相同的限制。
对于由多个物体组成的系统,如果所求问题暂不涉及或不涉及系统内的作用力,系统中只有一个物体有加速度,而其它物体无加速度(静止或匀速),或者多个物体的加速度在同一直线上,不会出现繁琐的矢量运算时,可以运用系统中的牛顿第二定律求解。
故系统中的牛顿第二定律在原整体法的基础上使解题的范围扩大,给整体法赋予了新的生命力,对于解答多体动力学问题,简单方便,迅速准确,能起到出奇制胜的效果。
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系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律)
主讲:黄冈中学教师郑成
1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上,如图,动摩擦因数μ=0.02,在木楔的倾角α=30°的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块,由静止开始沿斜面下滑,当滑行至s=1.4m时,速度v=1.4m/s,在这过程木楔没有动.求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力.(g=10m/s2)
解法一:(隔离法)先隔离物块m,根据运动学公式得:
v2=2as=0.7m/s2<gsinθ=5m/s2
可见物块m受到沿斜面向上的滑动摩擦力,对物体m为对象
对斜面M:假设地面对M静摩擦力向右:
f地+N′sin30°-f′cos30°=0
而N′=N=,f′=f=4.3N f地=-Nsin30°+fcos30°=-0.61N
说明地面对斜面M的静摩擦力f地=0.61N,负号表示方向水平向左.
可求出地面对斜面M的支持力N地
N地-f′sin30°-N′cos30°-Mg=0
N地= fsin30°+Ncos30°+Mg=109.65N<(M+m)g=110N
因m有沿斜面向下的加速度分量,故整体可看作失重状态
方法二:当连接体各物体加速度不同时,常规方法可采用隔离法,也可采用对系统到牛顿第二定律方程.=m1a1x+m2a2x+…+m n a nx =m1a1y+m2a2y+…+m n a ny
解法二:系统牛顿第二定律:
把物块m和斜面M当作一个系统,则:
x:f地=M×0 +macos30°=0.61N水平向左y:(M+m)g-N地=M×0+masin30°N地=(M+m)g-ma sin30°=109.56N
例2:如图所示,一质量为M的楔形木块放在水平桌面上,它的顶角为90°,两底角为α和β;a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块.已知所有接触面都是光滑的,现发现a、b沿斜面下滑,而楔形木块静止不动,求楔形木块对水平桌面的压力和静摩擦力
解法一:隔离法
N a=mgcosαN b=mgcosβ
N地=mg+mgcosβsinα+mgcosαsinβ=Mg+mg(sin2α+cos2α)=Mg+mg
f地=N b′cosα-N a′cosβ=mgcosβcosα-mgcosαcosβ=0N
解法二:系统牛顿第二定律列方程:
(M+2m)g-N地=M×0+mgsin2α+mgsin2β
N地=(M+m)g
向右为正方向:f地= M×0+mgsinαcosα-mgsinβcosβ=0。