牛顿第二定律经典例题
必修一牛顿第二定律典型例题(含答案)

【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 [ ]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【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、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?【例3】沿光滑斜面下滑的物体受到的力是 [ ]A.重力和斜面支持力 B.重力、下滑力和斜面支持力C.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【例4】图中滑块与平板间摩擦系数为μ,当放着滑块的平板被慢慢地绕着左端抬起,α角由0°增大到90°的过程中,滑块受到的摩擦力将 [ ]A.不断增大 B.不断减少C.先增大后减少D.先增大到一定数值后保持不变【例5】如图,质量为M的凹形槽沿斜面匀速下滑,现将质量为m的砝码轻轻放入槽中,下列说法中正确的是 [ ]A.M和m一起加速下滑B.M和m一起减速下滑C.M和m仍一起匀速下滑【例6】图1表示某人站在一架与水平成θ角的以加速度a向上运动的自动扶梯台阶上,人的质量为m,鞋底与阶梯的摩擦系数为μ,求此时人所受的摩擦力。
【例7】在粗糙水平面上有一个三角形木块abc,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量m1和m2的木块,m1>m2,如图1所示。
已知三角形木块和两个物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块[ ]A.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右B.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左C.有摩擦力作用,但摩擦力方向不能确定D.以上结论都不对【例8】质量分别为m A和m B的两个小球,用一根轻弹簧联结后用细线悬挂在顶板下(图1),当细线被剪断的瞬间,关于两球下落加速度的说法中,正确的是 [ ]A.a A=a B=0 B.a A=a B=gC.a A>g,a B=0 D.a A<g,a B=0【例9】在车箱的顶板上用细线挂着一个小球(图1),在下列情况下可对车厢的运动情况得出怎样的判断:(1)细线竖直悬挂:______;(2)细线向图中左方偏斜:___;(3)细线向图中右方偏斜:___________ 。
牛顿第二定律典型例题

牛顿第二定律典型例题一、力的瞬时性1、无论绳所受拉力多大,绳子的长度不变,由此特点可知,绳子中的张力可以突变.2、弹簧和橡皮绳受力时,要发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变,但是,当弹簧或橡皮绳被剪断时,它们所受的弹力立即消失.【例1】如图3-1-2所示,质量为m 的小球与细线和轻弹簧连接后被悬挂起来,静止平衡时AC 和BC 与过C 的竖直线的夹角都是600,则剪断AC 线瞬间,求小球的加速度;剪断B 处弹簧的瞬间,求小球的加速度.练习1、(2010年全国一卷)15.如右图,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坂上,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1a 、2a ︒重力加速度大小为g ︒则有A. 10a =,2a g =B. 1a g =,2a g =C. 120,m M a ag M +==D. 1a g =,2m Ma g M+=2、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3、如图3-1-13所示的装置中,中间的弹簧质量忽略不计,两个小球质量皆为m ,当剪断上端的绳子OA 的瞬间.小球A 和B 的加速度多大?4、如图3-1-14所示,在两根轻质弹簧a 、b 之间系住一小球,弹簧的另外两端分别固定在地面和天花板上同图3-1-13图3-1-2图3-1-14一竖直线上的两点,等小球静止后,突然撤去弹簧a ,则在撤去弹簧后的瞬间,小球加速度的大小为2.5米/秒2,若突然撤去弹簧b ,则在撤去弹簧后的瞬间,小球加速度的大小可能为( ) A .7.5米/秒2,方向竖直向下 B .7.5米/秒2,方向竖直向上 C .12.5米/秒2,方向竖直向下 D .12.5米/秒2,方向竖直向上二、临界问题的分析与计算【例2】如图3-2-3所示,斜面是光滑的,一个质量是0.2kg 的小球用细绳吊在倾角为53o的斜面顶端.斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行;当斜面以8m/s 2的加速度向右做匀加速运动时,求绳子的拉力及斜面对小球的弹力.假设斜面向右加速运动时,斜面对小球的弹力恰好为0,这时绳中的拉力F 与小球的重力mg 的合力使它具有加速度a ,因此有:mgcotα=ma ,即0.2×10×cot53°=0.2a , ∴a=7.5m/s^2,由于这一加速度<10m/s^2,所以当斜面以10m/s2的加速度向右运动时,小球已离开斜面向上了。
牛顿第二定律经典例题

牛顿第二定律应用的典型问题1. 力和运动的关系力是改变物体运动状态的原因,而不是维持运动的原因。
由知,加速度与力有直接关系,分析清楚了力,就知道了加速度,而速度与力没有直接关系。
速度如何变化需分析加速度方向与速度方向之间的关系,加速度与速度同向时,速度增加;反之减小。
在加速度为零时,速度有极值。
例1. 如图1所示,轻弹簧下端固定在水平面上。
一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。
在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是()图1A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大例2. 一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是()A. 探测器加速运动时,沿直线向后喷气B. 探测器加速运动时,竖直向下喷气C. 探测器匀速运动时,竖直向下喷气D. 探测器匀速运动时,不需要喷气解析:小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。
从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后增大,因此加速度先减小后增大。
当合力与速度同向时小球速度增大,所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。
故选CD。
解析:受力分析如图2所示,探测器沿直线加速运动时,所受合力方向与运动方向相同,而重力方向竖直向下,由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方,由牛顿第三定律可知,喷气方向斜向下方;匀速运动时,所受合力为零,因此推力方向必须竖直向上,喷气方向竖直向下。
故正确答案选C。
图22. 力和加速度的瞬时对应关系(1)物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系。
每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力,而与这一瞬时之间或瞬时之后的力无关。
牛顿第二定律(传送带)

37 °
斜面传送带
例5:如图所示,传送带与地面倾角为37 ° ,从A到B长 度为16m,传送带以v=20m/s,变:(v= 10m/s)的速 率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个质量为m= 0.5kg的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5.求 物体从A运动到B所需时间是多少.(sin37°=0.6)
ABLeabharlann 例题分析:例2:如图所示,一平直的传送带以速度V=2m/s匀速 运动,传送带把A处的工件运送到B处,A、B相 距L=10m.从A处把工件无初速地放到传送带上,经 时间t=6s能传送到B处,欲用最短时间把工件从 A处传到B处,求传送带的运行速度至少多大.
A
B
例题分析:
例3:如图所示,一水平方向足够长的传送带以恒定的速度V =2m/s沿顺时针方向匀速转动,传送带传送带右端有一与传 送带等高的光滑水平面,一物体以恒定的速率V’=4m/s沿直线 向左滑上传送带,求物体的最终速度多大?
例题分析:
例 1: 如图所示为水平传送带装置,绷紧的皮带始终 保持以υ=3m/s (变: 1m/s )的速度移动,一质量 m=0.5kg的物体(视为质点)。从离皮带很近处轻轻 落到一端A处。若物体与皮带间的动摩擦因素 µ =0.1。 AB 两端间的距离为 L=2.5m。试求:物体从 A运动到 B 的过程所需的时间为多少?
37 °
练习1:图1,某工厂用传送带传送零件,设两轮 圆心的距离为S,传送带与零件的动摩擦因数 为 ,传送带的速度为V,在传送带的最左端P处, 轻放一质量为m的零件,并且被传送到右端的Q处, 设 零件运动一段与传送带无相对滑动,则传送零 件所需的时间为多少?
• 练习2:如图2所示,传送端的带与地面的倾角 =370 ,从A端到B长度为16m,传送带以v=10m/s 的速度沿逆时针方向转动,在传送带上端A处无初 速地放置一个质量为0.5kg的物体,它与传送带之 间的动摩擦因数为=0.5,求物体从A端运动到B端 所需的时间是多少?
牛顿第二定律典型题型

牛顿第二定律典型题型题型1:矢量性:加速度的方向总是与合外力的方向相同。
在解题时,可以利用正交分解法进行求解。
1、如图所示,物体A放在斜面上,与斜面一起向右做匀加速运动,物体A受到斜面对它的支持力和摩擦力的合力方向可能是 ( )A.斜向右上方 B.竖直向上C.斜向右下方 D.上述三种方向均不可能1、A 解析:物体A受到竖直向下的重力G、支持力F N和摩擦力三个力的作用,它与斜面一起向右做匀加速运动,合力水平向右,由于重力没有水平方向的分力,支持力F N和摩擦力F f的合力F一定有水平方向的分力,F在竖直方向的分力与重力平衡,F向右斜上方,A正确。
2、如图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在摩擦因数为的水平地面上做匀减速运动,(不计其它外力及空气阻力),则其中一个质量为m的土豆A受其它土豆对它的总作用力大小应是 ( )A.mg B.mgC.mg D.mg2、C 解析:像本例这种物体系的各部分具有相同加速度的问题,我们可以视其为整体,求关键信息,如加速度,再根据题设要求,求物体系内部的各部分相互作用力。
选所有土豆和箱子构成的整体为研究对象,其受重力、地面支持力和摩擦力而作减速运动,且由摩擦力提供加速度,则有mg=ma,a=g。
而单一土豆A的受其它土豆的作用力无法一一明示,但题目只要求解其总作用力,因此可以用等效合力替代。
由矢量合成法则,得F总=,因此答案C正确。
例3、如图所示,电梯与水平面夹角为300,当电梯加速向上运动时,人对梯面压力是其重力的6/5,则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍?拓展:如图,动力小车上有一竖杆,杆端用细绳拴一质量为m的小球.当小车沿倾角为30°的斜面匀加速向上运动时,绳与杆的夹角为60°,求小车的加速度和绳中拉力大小.题型2:必须弄清牛顿第二定律的瞬时性牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律,描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。
物体在某一时刻加速度的大小和方向,是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。
牛顿第二定律(精品试题及参考答案)

牛顿第二定律精品试题1.关于物体的加速度和所受合外力的关系,有下列几种说法,其中正确的是()A.物体所受的合外力为零,加速度一定为零B.合外力发生变化时,物体的加速度一定改变C.物体所受合外力的方向一定和物体加速度的方向相同D.物体所受合外力的方向可能和物体加速度的方向相反2.给静止在光滑水平面上的物体施加一个水平拉力,当拉力刚开始作用的瞬间,下列说法正确的是()A.物体同时获得速度和加速度B.物体立即获得加速度,但速度仍为零C.物体立即获得速度,但加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零3.下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解正确的是()A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比B.由m=Fa可知,物体的质量与其所受的合力成正比,与其运动的加速度成反比C.由a=Fm可知,物体的加速度与其所受的合力成正比,与其质量成反比D.由m=Fa可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力而求出4.在牛顿第二定律的表达式F=kma中,有关比例系数k 的下列说法中正确的是()A.在任何情况下k都等于1B .k 的数值由质量、加速度和力的大小决定C .k 的数值由质量、加速度和力的单位决定D .在国际单位制中k =15.一个质量为m =2 kg 的物体静止于光滑的水平面上,现在作用在物体上两个水平拉力F 1、F 2,已知F 1=3 N ,F 2=4 N ,则物体的加速度大小可能是( ) A .0.5 m/s 2 B .2.5 m/s 2 C .4 m/s 2 D .3.5 m/s 26.如图所示,两个质量相同的物体1和2,紧靠在一起放在光滑的水平面上,如果它们分别受到水平推力F 1和F 2的作用,而且F 1>F 2,则1施于2的作用力的大小为( ) A .F 1 B .F 2 C .(F 1+F 2)/2 D .(F 1-F 2)/27.如图所示,A 、B 两条直线是在A 、B 两地分别用竖直向上的力F 拉质量分别为m A 、m B 的物体得出的两个加速度a 与力F 的关系图线,由图线分析可知( ) A .两地的重力加速度g A >g B B .m A <m BC .两地的重力加速度g A <g BD .m A >m B 8.12F 1F 2A aBFO图3如图3所示,一个铁球从竖直立在地面上的轻质弹簧正上方某处自由落下,接触弹簧后弹簧做弹性压缩.从它接触弹簧开始到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度和受到的合力的变化情况是( )A .合力变小,速度变小B .合力变小,速度变大C .合力先变大后变小,速度先变小后变大D .合力先变小后变大,速度先变大后变小9.如图6所示,光滑水平面上,水平恒力F 拉小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M ,木块质量为m ,它们的共同加速度为a ,木块与小车间的动摩擦因数为μ,则在运动过程中( )图6A .木块受到的摩擦力大小一定为μmgB .木块受到的合力大小为maC .小车受到的摩擦力大小为mFm +MD .小车受到的合力大小为(m +M)aE .小车受到的合力大小为F F .小车受到的合力大小为F-maG .小车受到的合力大小为Ma10.(2012·江苏单科·5)如图9所示,一夹子夹住木块,在力F 作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m 、M ,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f ,若木块不滑动,力F 的最大值是 ( )A.2f (m +M )MB.2f (m +M )mC.2f (m +M )M -(m +M )gD.2f (m +M )m+(m +M )g 11.(2012·安徽理综·17)如图11所示,放在固定斜面上的物块以加速度a 沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F ,则 ( ) 图11A .物块可能匀速下滑B .物块仍以加速度a 匀加速下滑C .物块将以大于a 的加速度匀加速下滑D .物块将以小于a 的加速度匀加速下滑12.如图4所示,A 、B 两小球分别连在弹簧两端,B 端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A 、B 两球的加速度分别为( )A.都等于g2 B.g2和0 图4C.M A+M BM B·g2和0 D.0和M A+M BM B·g213.图4如图4所示,质量为4 kg的物体静止在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5.物体受到大小为20 N与水平方向成37°角斜向上的拉力F作用时,沿水平面做匀加速运动,求物体加速度的大小.(g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos 37°=0.8)14.图2如图2所示,沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中,小球的悬线偏离竖直方向37°,球和车厢相对静止,球的质量为1 kg.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(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.15.质量为m人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上加速运动,a与水平方向夹角为θ。
高中物理牛顿第二定律经典练习题专题训练(含答案)

高中物理牛顿第二定律经典练习题专题训
练(含答案)
高中物理牛顿第二定律经典练题专题训练(含答案)
1. Problem
已知一个物体质量为$m$,受到一个力$F$,物体所受加速度为$a$。
根据牛顿第二定律,力、质量和加速度之间的关系可以表示为:
$$F = ma$$
请计算以下问题:
1. 如果质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2,求所受的力
$F$的大小。
2. 如果质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N,求物体的加速度$a$。
2. Solution
使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来解决这些问题。
1. 问题1中,已知质量$m$为2kg,加速度$a$为3m/s^2。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$F = 2 \times 3 = 6 \,\text{N}$$
所以,所受的力$F$的大小为6N。
2. 问题2中,已知质量$m$为5kg,力$F$的大小为10N。
将这些值代入牛顿第二定律的公式,可以得到:
$$10 = 5a$$
解方程可以得到:
$$a = \frac{10}{5} = 2 \,\text{m/s}^2$$
所以,物体的加速度$a$为2m/s^2。
3. Conclusion
通过计算题目中给定的质量、力和加速度,我们可以使用牛顿第二定律的公式$F = ma$来求解相关问题。
掌握这一定律的应用可以帮助我们更好地理解物体运动的规律和相互作用。
牛顿第二定律经典例题及答案

牛顿第二定律经典例题及答案
例题:如图,质量的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8N。
当小车向右运动速度达到3m/s时,在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,假定小车足够长,问:
(1)经过多长时间物块停止与小车间的相对运动?
(2)小物块从放在车上开始经过t0=3s 所通过的位移是多少?(g 取10m/s2)
【分析与解答】:
(1)依据题意,物块在小车上停止运动时,物块与小车保持相对静止,应具有共同的速度。
设物块在小车上相对运动时间为t,物块、小车受力分析如图:
物块放上小车后做初速度为零加速度为a1的匀加速直线运动,小车做加速度a2的匀加速运动。
其中对物块:由μmg=ma1,
有a1=μg=2m
对小车:F-μmg=Ma2
∴a2=0.5m/s2物块在小车上停止相对滑动时,速度相同
则有:a1t1=v0+a2t1
故答案为:
(1)经多2s物块停止在小车上相对滑动;
(2)小物块从放在车上开始,经过t=3.0s,通过的位移是8.4m.本文网络搜索,如有侵权联系删除。
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牛顿第二定律应用的问题1. 力和运动的关系力是改变物体运动状态的原因,而不是维持运动的原因。
由知,加速度与力有直接关系,分析清楚了力,就知道了加速度,而速度与力没有直接关系。
速度如何变化需分析加速度方向与速度方向之间的关系,加速度与速度同向时,速度增加;反之减小。
在加速度为零时,速度有极值。
例1. 如图1所示,轻弹簧下端固定在水平面上。
一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。
在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是()图1A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大例2. 一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是()A. 探测器加速运动时,沿直线向后喷气B. 探测器加速运动时,竖直向下喷气C. 探测器匀速运动时,竖直向下喷气D. 探测器匀速运动时,不需要喷气解析:小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。
从接触弹簧到到达最低点,弹力从零开始逐渐增大,所以合力先减小后增大,因此加速度先减小后增大。
当合力与速度同向时小球速度增大,所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。
故选CD。
解析:受力分析如图2所示,探测器沿直线加速运动时,所受合力方向与运动方向相同,而重力方向竖直向下,由平行四边形定则知推力方向必须斜向上方,由牛顿第三定律可知,喷气方向斜向下方;匀速运动时,所受合力为零,因此推力方向必须竖直向上,喷气方向竖直向下。
故正确答案选C。
图22. 力和加速度的瞬时对应关系(1)物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系。
每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力,而与这一瞬时之间或瞬时之后的力无关。
若合外力变为零,加速度也立即变为零(加速度可以突变)。
这就是牛顿第二定律的瞬时性。
(2)中学物理中的“绳”和“线”,一般都是理想化模型,具有如下几个特性:①轻,即绳(或线)的质量和重力均可视为零。
由此特点可知,同一根绳(或线)的两端及其中间各点的张力大小相等。
②软,即绳(或线)只能受拉力,不能承受压力(因绳能弯曲)。
由此特点可知,绳与其他物体相互作用力的方向是沿着绳子且背离受力物体的方向。
③不可伸长:即无论绳子所受拉力多大,绳子的长度不变。
由此特点知,绳子中的张力可以突变。
(3)中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”,也是理想化模型,具有如下几个特性:①轻:即弹簧(或橡皮绳)的质量和重力均可视为零。
由此特点可知,同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。
②弹簧既能受拉力,也能受压力(沿弹簧的轴线);橡皮绳只能受拉力,不能承受压力(因橡皮绳能弯曲)。
③由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变较大,发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。
但是,当弹簧和橡皮绳被剪断时,它们所受的弹力立即消失。
例3. 如图3所示,竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧,两弹簧的一端各与小球相连,另一端分别用销钉M、N固定于杆上,小球处于静止状态,设拔去销钉M瞬间,小球加速度的大小为。
若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间,小球的加速度可能是()图3A. ,竖直向上B. ,竖直向下C. ,竖直向上D. ,竖直向下解析:原来小球处于静止状态时,若上面的弹簧为压缩状态,则拔去M瞬间小球会产生向上的加速度,拔去N瞬间小球会产生向下加速度。
设上下弹簧的弹力分别为。
在各瞬间受力如图4所示。
图4拔M前静止:拔M瞬间:拔N瞬间:联立<1><2><3>式得拔去N瞬间小球产生的加速度可能为,方向竖直向下。
原来小球处于静止状态时,若上面的弹簧为拉伸状态,则拔去M瞬间小球会产生向下的加速度,拔去N瞬间小球会产生向上加速度,如图5所示。
图5拔M前静止:拔M瞬间:拔N瞬间:联立<1><2><3>式得:拔去N瞬间小球产生的加速度可能为,方向竖直向上。
综合以上分析,可知正确答案为BC。
3. 力的独立作用原理一个物体可以同时受几个力的作用,每一个力都使物体产生一个效果,如同其他力不存在一样,即力与它的作用效果完全是独立的,这就是力的独立作用原理。
力可以合成和分解,效果也可以合成和分解,其运算法则均为平行四边形定则。
为此,合力与其合效果对应,分力与其分效果对应,对物体的运动往往看到的是合效果,在研究具体问题时,可根据受力的特点求合力,让合效果与合力对应;也可将效果分解,让它与某一方向上的分力对应。
正因为力的作用是相互独立的,所以牛顿第二定律在运用中常按正交法分解为例4. 某型航空导弹质量为M,从离地面H高处水平飞行的战斗机上水平发射,初速度为,发射之后助推火箭便给导弹以恒定的水平推力F作用使其加速,不计空气阻力和导弹质量的改变,下列说法正确的有()A. 推力F越大,导弹在空中飞行的时间越长B. 不论推力F多大,导弹在空中飞行的时间一定C. 推力F越大,导弹的射程越大D. 不论推力F多大,导弹的射程一定4. 连结体问题此类问题,在高考中只限于两个物体的加速度相同的情况。
通常是对两个物体组成的整体运用牛顿第二定律求出整体的加速度,然后用隔离法求出物体间的相互作用力。
例5. 如图6所示,质量为2m的物块A,与水平地面的摩擦不计,质量为m 的物块B与地面的摩擦因数为μ,在已知水平推力F的作用下,A、B做加速运动,则A和B之间的作用力为____________。
图6解析:推力F和重力G分别在两个正交的方向上,均单独对导弹产生各自的加速度,因高度H一定,在竖直方向上,导弹是自由落体运动,故落地时间与F无关,为一定值。
而水平方向导弹的射程由决定,显然F越大,a越大,水平射程越大。
即本题的正确答案为BC。
解析:由题意知,地面对物块A的摩擦力为0,对物块B的摩擦力为。
对A、B整体,设共同运动的加速度为a,由牛顿第二定律有:对B物体,设A对B的作用力为,同理有联立以上三式得:5. 超重和失重问题当物体处于平衡状态时,物体对水平支持物的压力(或竖直悬挂物的拉力)大小等于物体受到的重力,即。
当物体m具有向上或向下的加速度a 时,物体对水平支持物的压力(或竖直悬挂物的拉力)大小大于或小于物体受到的重力G的现象,分别叫做超重和失重,并且超出或失去部分为。
具体应用可分两种情况。
(1)定性分析对于一些只需作定性分析的问题,利用超重或失重的概念能够巧妙地使问题得到解决。
在具体分析过程中,关键是正确判断系统的超重与失重现象,清楚系统的重心位置的变化情况。
当系统的重心加速上升时为超重,当系统的重心加速下降时为失重。
例6. 如图7所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘,电磁铁A和秤盘C(包括支架)的总质量为M,B为铁片,质量为m,整个装置用轻绳悬挂于O点。
当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳中拉力F的大小为()图7A. B. C. D.(2)定量分析超重并不是重力增加,失重也不是失去重力或重力减少,在同一地点地球作用于物体的重力始终存在且没有发生变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化,看起来好像物重有所增大或减小。
当物体相对于地面有向上的加速度或相对于地面的加速度竖直向上的分量不为零时,物体处于超重状态,超出的部分在数值上等于或(为加速度的竖直分量)。
当物体相对于地面有向下的加速度或相对于地面的加速度竖直向下的分量不为零时,物体处于失重状态,失去的部分在数值上等于或,利用上述结论可以进行定量计算。
例7. 如图8所示,一根弹簧上端固定,下端挂一质量为的秤盘,盘中放有质量为m的物体,当整个装置静止时,弹簧伸长了L,今向下拉盘使弹簧再伸长△L,然后松手放开,设弹簧总是在弹性范围内,则刚松手时,物体m对盘压力等于多少?图8解析:以A、B、C组成的系统为研究对象,A、C静止,铁片B由静止被吸引加速上升。
则系统的重心加速上升,系统处于超重状态,故轻绳的拉力,正确答案为D。
解析:视m、为系统,开始平衡有再伸长△L,系统受的合外力为,故此时系统的加速度a方向向上,系统处于超重状态。
对m来说超重故刚松手时,物体m对盘的压力结合<1>式可得:6. 临界问题在临界问题中包含着从一种物理现象转变为另一种物理现象,或从一物理过程转入另一物理过程的转折状态。
常出现“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述。
例8. 一斜面放在水平地面上,倾角,一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在斜面顶端,如图9所示。
斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计斜面与水平面的摩擦,当斜面以的加速度向右运动时,求细绳的拉力及斜面对小球的弹力。
(g取)图9解析:斜面由静止向右加速运动过程中,当a较小时,小球受到三个力作用,此时细绳平行于斜面;当a增大时,斜面对小球的支持力将会减少,当a增大到某一值时,斜面对小球的支持力为零;若a继续增大,小球将会“飞离”斜面,此时绳与水平方向的夹角将会大于θ角。
而题中给出的斜面向右的加速度,到底属于上述哪一种情况,必须先假定小球能够脱离斜面,然后求出小球刚刚脱离斜面的临界加速度才能断定。
设小球刚刚脱离斜面时斜面向右的加速度为,此时斜面对小球的支持力恰好为零,小球只受到重力和细绳的拉力,且细绳仍然与斜面平行。
对小球受力分析如图10所示。
图10易知代入数据解得:因为,所以小球已离开斜面,斜面的支持力同理,由受力分析可知,细绳的拉力为此时细绳拉力与水平方向的夹角为7. 对系统应用牛顿第二定律设系统内有两个物体,质量分别为和,受到系统以外的作用力分别为,对与对的作用力分别为和,两物体的加速度分别为,由牛顿第二定律得两物体受到的合外力为:由牛顿第三定律得:由以上三式得:其中式中为系统所受的合外力,同理可证,上述结论对多个物体组成的系统也是成立的,即为如按正交分解则得:例9. 如图11所示,质量为M的框架放在水平地面上,一个轻质弹簧固定在框架上,下端拴一个质量为m的小球,当小球上下振动时,框架始终没有跳起,在框架对地面的压力为零的瞬间,小球加速度大小为()图11A. gB.C. 0D.解析:运用牛顿第二定律关键在受力分析,式中各量必须对应同一个研究对象,下面用两种方法解答。
解法一:分别以框架和小球为研究对象,当框架对地面的压力为零时作受力分析如图12、13所示。
对框架:对小球:所以,方向向下。
答案选D。
解法二:以框架和小球整体为研究对象,框架和小球所受的重力为,框架对地的高度不变,其加速度为零,故合外力提供小球做加速运动所需的外力,对系统由牛顿第二定律有:故得,方向向下。