人教版高中物理必修一牛顿第二定律典型题归纳
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。
牛顿第二定律典型题习题与答案
2.光滑斜面上,放有质量为M的木板,木板上表面粗糙,为使木板能在斜面上静止不动,今有一质量为m的猫在上面奔跑,求猫的运动方向和加速度大小。
解:木板不动,其受力平衡。
设斜面夹角为α则木板受到猫给的沿着斜面向上的力大小为Mgsinα。
则猫受到沿着斜面向下的力总共是(m+M)gsinα其加速度为 a = (m+M)gsinα/m3.在倾斜角α=30°的光滑斜面上,通过定滑轮连接着质量mA=mB=1kg的两个物体,开始使用手拖住A,其离地高h=5m,B位于斜面底端撤去手后,求(1)A即将着地时A的动能(2)物体B离低端的最远距离(斜面足够长)解:1,将AB看作整体,用动能地理,设A的动能为E,则B的动能也为E。
有2E = mgh - mgh/2,带入数据求的E =2,机械能守恒,B的动能完全转化为重力势能,设上升高度为H,则mgH = E ,对应的斜面长度L = 2H =所以,物体B离低端的最远距离为 5+L =4.质量为一千克的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的摩擦因素为,在木板左端放置一块质量为一千克,大小不算的铁块,铁块与动摩擦因素为,取g等于10。
求,当木板长为1m,在铁块上加一个水平向右的恒力8N,多少时间铁块运动到木板右端?解:已知μ=,μ′= 对铁块分析,设铁块的加速度为a ma=F拉-μ′mg 解得a=4m/s²对木板分析,设木板加速度为a′ ma′=μ′mg-μ(m+m)g 解得a′=2m/s² 根据S= 1/2 (a-a′)t² 已知S=1m 将a ,a′ 解得t=1s铁块对地的加速度a1 = (8 - *1*g)/1 = 4木板对地的加速度a2 = (*1*g - *2*g)/1 = 2则铁块对木板的相对加速度a = a1 - a2 = 2 ,铁块对木板的初速度为0有 *at^2 = 1 ,得t = 1s5.如图所示。
已知斜面倾角30°,物体A质量mA=㎏,物体B质量mB=㎏,H=。
高中物理(新人教版)必修第一册同步习题:牛顿第二定律(同步习题)【含答案及解析】
第四章运动和力的关系3牛顿第二定律基础过关练题组一对牛顿第二定律的理解1.(2019甘肃武威中学高一上期末)下列对牛顿第二定律及表达式F=ma的理解,正确的是()A.在牛顿第二定律公式F=kma中,比例系数k的数值在任何情况下都等于1B.合力方向、速度方向和加速度方向始终相同C.由F=ma可知,物体受到的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比D.物体的质量与所受的合外力、运动的加速度无关2.(2019广西南宁八中高一上期末)在光滑水平面上,一个质量为m的物体,受到的水平拉力为F。
物体由静止开始做匀加速直线运动,经过时间t,物体的位移为s,速度为v,则()A.由公式a=vt可知,加速度a由速度的变化量和时间决定B.由公式a=Fm可知,加速度a由物体受到的合力和物体的质量决定C.由公式a=v 22s可知,加速度a由物体的速度和位移决定D.由公式a=2st2可知,加速度a由物体的位移和时间决定题组二牛顿第二定律的简单应用3.(2019北京四中高一上期末)质量不同的甲、乙两辆实验小车,在相同的合外力的作用下,甲车产生的加速度为2m/s2,乙车产生的加速度为6m/s2,则甲车的质量是乙车的()A.13B.3倍 C.12倍 D.1124.(2019陕西西安长安一中高一上月考)(多选)力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为10m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为4m/s2,那么,力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a的大小可能是() A.5m/s2 B.2m/s2C.8m/s2D.6m/s25.如图所示,质量为2kg的物块沿水平地面向左运动,水平向右的恒力F的大小为10N,物块与地面间的动摩擦因数为0.2,g取10m/s2。
取水平向左为正方向,则物块的加速度为()A.-7m/s2B.3m/s2C.-3m/s2D.5m/s26.如图所示,质量分别为2m和3m的两个小球置于光滑水平面上,且固定在劲度系数为k的轻质弹簧的两端。
高中 牛顿第二定律 (1) 试题
牛顿第二定律 (1)类型一、对牛顿第二定律的理解例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C .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 例2、质量为M 的物块位于粗糙的水平面上,若用大小为F 的水平恒力拉物块,其加速度为a ,当拉力的方向不变,大小变为2F 时,物块的加速度为a '则( )A .a '=aB . a '<2aC .a '>2aD .a '=2a【变式】如图所示,物体P 置于光滑的水平面上,用轻细线跨过质量不计的光滑定滑轮连接一个重力G=10N 的重物,物体P 向右运动的加速度为a 1;若细线下端不挂重物,而用F=10N 的力竖直向下拉细线下端,这时物体P 的加速度为a 2,则:( )A. a 1<a 2B.a 1=a 2C. a 1>a 2D.条件不足,无法判断类型二、牛顿第二定律的应用例3、一个质量为20kg 的物体,只受到两个互成角度90°,大小分别为30N 和40N 的力的作用,两个力的合力多大?产生的加速度多大?【变式1】一个质量为2kg 的物体在三个力的作用下处于平衡,撤去一个大小为10N 向东的力,求撤去该力瞬间此时物体的加速度?【变式2】一个空心小球从距离地面16m 的高处由静止开始落下,经2s 小球落地,已知球的质量为0.4kg ,求它下落过程中所受空气阻力多大?(g=10m/s 2)【变式3】如图,质量m=2kg 25.0=μ的物体静止在水平面上,物体与水平面间的滑动摩擦因数,现在对物体施加一个大小F=8N 、与水平方向夹角θ=37°角的斜向上的拉力.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s 2,求:(1)物体运动的加速度;(2)物体在拉力作用下5s 内通过的位移大小。
高中物理必修一牛顿第二定律典型例题
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 [ ]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【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.【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、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?【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.(1)由于同一平面内、大小相等、互成120°角的三个力的合力等于零,所以木块的加速度a=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,所以其加速度为: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 [ ]A.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【误解一】选(B)。
【误解二】选(C)。
【正确解答】选(A)。
【错因分析与解题指导】 [误解一]依据物体沿斜面下滑的事实臆断物体受到了下滑力,不理解下滑力是重力的一个分力,犯了重复分析力的错误。
[误解二]中的“正压力”本是垂直于物体接触表面的力,要说物体受的,也就是斜面支持力。
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。
高中物理牛顿第二定律经典习题训练含答案
牛顿第二定律典型题型及练习一、巧用牛顿第二定律解决连接体问题所谓的“连接体”问题,就是在一道题中出现两个或两个以上相关联的物体,研究它们的运动与力的关系。
1、连接体与隔离体:两个或几个物体相连接组成的物体系统为连接体。
如果把其中某个物体隔离出来,该物体即为隔离体。
2、连接体问题的处理方法(1)整体法:连接体的各物体如果有共同的加速度,求加速度可把连接体作为一个整体,运用牛顿第二定律列方程求解。
(2)隔离法:如果要求连接体间的相互作用力,必须隔离出其中一个物体,对该物体应用牛顿第二定律求解,此方法为隔离法。
隔离法目的是实现内力转外力的,解题要注意判明每一隔离体的运动方向和加速度方向。
(3)整体法解题或隔离法解题,一般都选取地面为参照系。
例题1 跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板,另一端被吊板上的人拉住,如图1所示. 已知人的质量为70kg,吊板的质量为10kg,绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计.取重力加速度g=lOm/s2.当人以440 N的力拉绳时,人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为( )A.a=1.0m/s,F=260N B.a=1.0m/s,F=330NC.a=3.0m/s,F=110N D.a=3.0m/s,F=50N二、巧用牛顿第二定律解决瞬时性问题当一个物体(或系统)的受力情况出现变化时,由牛顿第二定律可知,其加速度也将出现变化,这样就将使物体的运动状态发生改变,从而导致该物体(或系统)对和它有联系的物体(或系统)的受力发生变化。
例题2如图4所示,木块A与B用一轻弹簧相连,竖直放在木块C上。
三者静置于地面,它们的质量之比是1∶2∶3。
设所有接触面都光滑,当沿水平方向迅速抽出木块C的瞬时,A和B的加速度a A、a B分别是多少?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 =2 kg 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=3 N ,F 2=4 N .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2 kg 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10 m/s 2,则物体在t =0至t =12 s 这段时间的位移大小为( )A .18 mB .54 mC .72 mD .198 m题型五 牛顿第二定律的应用5、质量为2 kg 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10 N 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10 m/s.)【变式】.一只装有工件的木箱,质量m =40 kg.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9.8 m/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2 kg 的物体产生2 m/s 2加速度的力,叫做1 NB .使质量是0.5 kg 的物体产生1.5 m/s 2的加速度的力,叫做1 NC .使质量是1 kg 的物体产生1 m/s 2的加速度的力,叫做1 ND .使质量是2 kg 的物体产生1 m/s 2的加速度的力,叫做1 N3.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 =13g ,则F f 的大小是( ) A .F f =13mg B .F f =23mg C .F f =mg D .F f =43mg 5.如图1所示,底板光滑的小车上用两个量程为20 N 、完全相同的弹簧测力计甲和乙系住一个质量为1 kg 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10 N ,当小车做匀加速直线运动时,弹簧测力计甲的示数变为8 N ,这时小车运动的加速度大小是( ) A .2 m/s 2 B .4 m/s 2C .6 m/s 2D .8 m/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 1C .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2 kg 的物体,运动的加速度为1 m/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10 m/s 2)11.质量为2 kg 物体静止在光滑的水平面上,若有大小均为10 2 N 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=10 kg 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,拉力F 多大?若将拉力F 作用在另一物体上,物体能以a 2=2 m/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0.2 g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:D2答案:B 球瞬间加速度aB =0. aA =2g ,方向向下.答案c3 2.5 m/s 2 答案4、【答案】 BD 答案:B5、【答案】 2.6 m/s 2强化练习1析:物体所受的合外力产生物体的加速度,两者是瞬时对应关系,方向总是一致的.力的作用产生的效果与速度没有直接关系.答案:D2、答案:C3、解析:有力的作用,才产生加速度;力与加速度的方向总相同;力和加速度都是矢量,都可合成.答案:ABCD4、解析:由牛顿第二定律a =F 合m =mg -F f m =13g 可得空气阻力大小F f =23mg ,B 选项正确. 答案:B5、解析:因弹簧的弹力与其形变量成正比,当弹簧测力计甲的示数由10 N 变为8 N 时,其形变量减少,则弹簧测力计乙的形变量必增大,且甲、乙两弹簧测力计形变量变化的大小相等,所以,弹簧测力计乙的示数应为12 N ,物体在水平方向受到的合外力F =F T 乙-F T 甲=12N -8 N =4 N .根据牛顿第二定律,得物块的加速度为4 m/s 2. 答案:B6、解析:根据牛顿第二定律F -mgsin θ-μmgcos θ=ma 1①2F -mgsin θ-μmgcos θ=ma 2②由①②两式可解得:a 2=2a 1+gsin θ+μgcos θ,所以a 2>2a 1. 答案:D7、解析:剪断A 、B 间的细绳时,两弹簧的弹力瞬时不变,故C 所受的合力为零,a C =0.A物体受重力和下方弹簧对它的拉力,大小都为mg ,合力为2mg ,故a A =2mg m=2g ,方向向下.对于B 物体来说,受到向上的弹力,大小为3mg ,重为mg ,合力为2mg ,所以a B =2mg m=2g ,方向向上. 答案:2g 2g 08、解析:由牛顿第二定律,得a 甲∶a 乙∶a 丙=25∶33∶52=4∶10∶25. 答案:4∶10∶259、解析:直接运用牛顿第二定律来处理求解.答案:2N 4 m/s210、解析:直接运用牛顿第二定律来处理求解.答案:4.5 m/s211、解析:求合力,用牛顿第二定律直接求解.答案:a=10 m/s2,方向东偏南45°12、解析:由牛顿第二定律F-m1g=m1a1,代入数据得F=120N.若作用在另一物体上m2g-F=m2a2,代入数据得m2=15 kg. 答案:120N 15kg13、(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。
高中物理 必修1【牛顿第二定律的应用】典型题(带解析)
高中物理 必修二【牛顿第二定律的应用】典型题1. (多选)如图所示,一木块在光滑水平面上受一恒力F 作用,前方固定一足够长的水平轻弹簧,则当木块接触弹簧后,下列判断正确的是( )A .木块立即做减速运动B .木块在一段时间内速度仍增大C .当F 等于弹簧弹力时,木块速度最大D .弹簧压缩量最大时,木块速度为零但加速度不为零解析:选BCD .木块刚开始接触弹簧时,弹簧对木块的作用力小于外力F ,木块继续向右做加速度逐渐减小的加速运动,直到二力相等,而后,弹簧对木块的作用力大于外力F ,木块继续向右做加速度逐渐增大的减速运动,直到速度为零,但此时木块的加速度不为零,故选项A 错误,B 、C 、D 正确.2.质量为1 t 的汽车在平直公路上以10 m/s 的速度匀速行驶,阻力大小不变,从某时刻开始,汽车牵引力减少2 000 N ,那么从该时刻起经过6 s ,汽车行驶的路程是( )A .50 mB .42 mC .25 mD .24 m解析:选C .汽车匀速行驶时,F =F f ①,设汽车牵引力减小后加速度大小为a ,牵引力减少ΔF =2 000 N 时,F f -(F -ΔF )=ma ②,解①②得a =2 m/s 2,与速度方向相反,汽车做匀减速直线运动,设经时间t 汽车停止运动,则t =v 0a =102 s =5 s ,故汽车行驶的路程x =v 02t =102×5 m =25 m ,故选项C 正确.3. (多选)建设房屋时,保持底边L 不变,要设计好屋顶的倾角θ,以便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速度、无摩擦的运动.下列说法正确的是( )A .倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大B.倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越大C.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的速度越大D.倾角θ越大,雨滴从顶端O下滑至屋檐M时的时间越短解析:选AC.设屋檐的底角为θ,底边长度为L,注意底边长度是不变的,屋顶的坡面长度为x,雨滴下滑时加速度为a,对雨滴受力分析,只受重力mg和屋顶对雨滴的支持力F N,垂直于屋顶方向:mg cos θ=F N,平行于屋顶方向:ma=mg sin θ.雨滴的加速度为:a=g sin θ,则倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大,故A正确;雨滴对屋顶的压力大小:F N′=F N=mg cos θ,则倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越小,故B错误;根据三角关系判断,屋顶坡面的长度x=L2cos θ,由x=12g sin θ·t2,可得:t=2Lg sin 2θ,可见当θ=45°时,用时最短,D错误;由v=g sin θ·t可得:v=gL tan θ,可见θ越大,雨滴从顶端O下滑至M时的速度越大,C正确.4.如图所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用.一架质量为m=2 kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F=36 N,运动过程中所受空气阻力大小恒定,无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞,在t=5 s时离地面的高度为75 m(g取10 m/s2).(1)求运动过程中所受空气阻力大小;(2)假设由于动力设备故障,悬停的无人机突然失去升力而坠落.无人机坠落地面时的速度为40 m/s,求无人机悬停时距地面高度;(3)假设在第(2)问中的无人机坠落过程中,在遥控设备的干预下,动力设备重新启动提供向上的最大升力.为保证安全着地,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间.解析:(1)根据题意,在上升过程中由牛顿第二定律得:F-mg-F f=ma由运动学规律得,上升高度:h =12at 2联立解得:F f =4 N.(2)下落过程由牛顿第二定律: mg -F f =ma 1 得:a 1=8 m/s 2 落地时的速度v 2=2a 1H 联立解得:H =100 m.(3)恢复升力后向下减速,由牛顿第二定律得: F -mg +F f =ma 2 得:a 2=10 m/s 2设恢复升力后的速度为v m ,则有 v 2m 2a 1+v 2m2a 2=H 得:v m =4053 m/s由:v m =a 1t 1 得:t 1=553s.答案:(1)4 N (2)100 m (3)553s5.一质量为m =2 kg 的滑块能在倾角为θ=30°的足够长的斜面上以加速度a =2.5 m/s 2匀加速下滑.如图所示,若用一水平向右的恒力F 作用于滑块,使之由静止开始在t =2 s 内能沿斜面运动位移x =4 m .求:(g 取10 m/s 2)(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ; (2)恒力F 的大小.解析:(1)对滑块,根据牛顿第二定律可得: mg sin θ-μmg cos θ=ma ,解得:μ=36.(2)使滑块沿斜面做匀加速直线运动,有加速度沿斜面向上和向下两种可能.由x=12a1t2,得a1=2 m/s2,当加速度沿斜面向上时:F cos θ-mg sin θ-μ(F sin θ+mg cos θ)=ma1,代入数据解得:F=7635N;当加速度沿斜面向下时:mg sin θ-F cos θ-μ(F sin θ+mg cos θ)=ma1,代入数据解得:F=437N.答案:(1)36(2)7635N或437N6.(多选)一个质量为2 kg的物体,在5个共点力作用下处于平衡状态.现同时撤去大小分别为15 N和10 N的两个力,其余的力保持不变,关于此后该物体的运动的说法中正确的是()A.一定做匀变速直线运动,加速度大小可能是5 m/s2B.一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度的大小C.可能做匀减速直线运动,加速度大小是2.5 m/s2D.可能做匀速圆周运动,向心加速度大小是5 m/s2解析:选BC.根据平衡条件得知,其余力的合力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反,则撤去大小分别为15 N和10 N的两个力后,物体的合力大小范围为5 N≤F合≤25 N,根据牛顿第二定律a=Fm得:物体的加速度范围为2.5 m/s2≤a≤12.5 m/s2.若物体原来做匀速直线运动,撤去的两个力的合力方向与速度方向不在同一直线上,物体做匀变速曲线运动,加速度大小可能为5 m/s2,故A错误.由于撤去两个力后其余力保持不变,则物体所受的合力不变,一定做匀变速运动,加速度大小可能等于重力加速度的大小,故B正确.若物体原来做匀速直线运动,撤去的两个力的合力方向与速度方向相同时,物体做匀减速直线运动,故C正确.由于撤去两个力后其余力保持不变,在恒力作用下不可能做匀速圆周运动,故D错误.7.如图所示,几条足够长的光滑直轨道与水平面成不同角度,从P 点以大小不同的初速度沿各轨道发射小球,若各小球恰好在相同的时间内到达各自的最高点,则各小球最高点的位置( )A .在同一水平线上B .在同一竖直线上C .在同一抛物线上D .在同一圆周上解析:选D .设某一直轨道与水平面成θ角,末速度为零的匀减速直线运动可逆向看成初速度为零的匀加速直线运动,则小球在直轨道上运动的加速度a =mg sin θm =g sin θ,由位移公式得l =12at 2=12g sin θ·t 2,即l sin θ=12gt 2,不同的倾角θ对应不同的位移l ,但l sin θ相同,即各小球最高点的位置在直径为12gt 2的圆周上,选项D 正确.8.如图所示,B 是水平地面上AC 的中点,可视为质点的小物块以某一初速度从A 点滑动到C 点停止.小物块经过B 点时的速度等于它在A 点时速度的一半.则小物块与AB 段间的动摩擦因数μ1和BC 段间的动摩擦因数μ2的比值为( )A .1B .2C .3D .4解析:选C .物块从A 到B 根据牛顿第二定律,有μ1mg =ma 1,得a 1=μ1g .从B 到C 根据牛顿第二定律,有μ2mg =ma 2,得a 2=μ2g .设小物块在A 点时速度大小为v ,则在B 点时速度大小为v 2,由于AB =BC =l ,由运动学公式知,从A 到B :⎝⎛⎭⎫v 22-v 2=-2μ1gl ,从B到C ∶0-⎝⎛⎭⎫v22=-2μ2gl ,联立解得μ1=3μ2,故选项C 正确,A 、B 、D 错误.9.有一个冰上滑木箱的游戏节目,规则是:选手们从起点开始用力推箱一段时间后,放手让箱向前滑动,若箱最后停在有效区域内,视为成功;若箱最后未停在有效区域内就视为失败.其简化模型如图所示,AC 是长度为L 1=7 m 的水平冰面,选手们可将木箱放在A 点,从A 点开始用一恒定不变的水平推力推木箱,BC 为有效区域.已知BC 长度L 2=1 m ,木箱的质量m =50 kg ,木箱与冰面间的动摩擦因数μ=0.1.某选手作用在木箱上的水平推力F =200 N ,木箱沿AC 做直线运动,若木箱可视为质点,g 取10 m/s 2.那么该选手要想游戏获得成功,试求:(1)推力作用在木箱上时的加速度大小; (2)推力作用在木箱上的时间满足的条件.解析:(1)设推力作用在木箱上时的加速度大小为a 1,根据牛顿第二定律得 F -μmg =ma 1, 解得a 1=3 m/s 2.(2)设撤去推力后,木箱的加速度大小为a 2,根据牛顿第二定律得 μmg =ma 2, 解得a 2=1 m/s 2.推力作用在木箱上时间t 内的位移为x 1=12a 1t 2.撤去推力后木箱继续滑行的距离为x 2=(a 1t )22a 2.为使木箱停在有效区域内,要满足 L 1-L 2≤x 1+x 2≤L 1, 解得1 s ≤t ≤76s. 答案:(1)3 m/s 2 (2)1 s ≤t ≤76s 10.如图所示,一儿童玩具静止在水平地面上,一名幼儿用沿与水平面成30°角的恒力拉着它沿水平地面运动,已知拉力F =6.5 N ,玩具的质量m =1 kg ,经过时间t =2.0 s ,玩具移动的距离x =2 3 m ,这时幼儿将手松开,玩具又滑行了一段距离后停下.(g 取10 m/s 2)求:(1)玩具与地面间的动摩擦因数. (2)松手后玩具还能滑行多远?(3)幼儿要拉动玩具,拉力F 与水平方向夹角θ为多少时拉力F 最小? 解析:(1)玩具做初速度为零的匀加速直线运动,由位移公式可得 x =12at 2,解得a = 3 m/s 2,对玩具,由牛顿第二定律得 F cos 30°-μ(mg -F sin 30°)=ma , 解得μ=33. (2)松手时,玩具的速度v =at =2 3 m/s 松手后,由牛顿第二定律得μmg =ma ′, 解得a ′=1033m/s 2.由匀变速运动的速度位移公式得 玩具的位移x ′=0-v 2-2a ′=335 m.(3)设拉力与水平方向的夹角为θ,玩具要在水平面上运动,则 F cos θ-F f >0,F f =μF N , 在竖直方向上,由平衡条件得 F N +F sin θ=mg , 解得F >μmgcos θ+μsin θ.因为cos θ+μsin θ=1+μ2sin(60°+θ),所以当θ=30°时,拉力最小. 答案:(1)33 (2)335m (3)30°。
高中物理必修1《牛顿第二定律》难题有答案解析
例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答案:D变式1、例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. 以上说法都不对答案:A变式2、例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. 一直减速答案:A问题2:牛顿第二定律的基本应用问题:例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。
解析:本题考查牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律在实际中的应用,首先应对火箭进行受力分析,因火箭发射在竖直方向上,一定不要漏掉重力,再利用牛顿第二定律求出火箭加速度,利用匀变速直线运动规律求时间。
(1)如图所示,根据牛顿第二定律:∴(2)设火箭在发射塔上运动的时间为t,则:∴。
答案:(1)(2)例5. 如图(1)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。
高中物理必修一 牛顿第二定律 (含练习解析)
牛顿第二定律【学习目标】1.深刻理解牛顿第二定律,把握Fam=的含义.2.清楚力的单位“牛顿”是怎样确定的.3.灵活运用F=ma解题.【要点梳理】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:Fam∝或者F ma∝,写成等式就是F=kma.(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1kg的物体产生1 m/s2加速度的力,叫做1N.即1N=1kg·m/s2.②比例系数k的含义.根据F=kma知k=F/ma,因此k在数值上等于使单位质量的物体产生单位加速度的力的大小,k的大小由F、m、a三者的单位共同决定,三者取不同的单位,k的数值不一样,在国际单位制中,k=1.由此可知,在应用公式F=ma进行计算时,F、m、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位.要点二、对牛顿第二定律的理解(1)同一性【例】质量为m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a=F/m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=ma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,原来的运动状态被改变.并以a=F/m加速运动.撤去拉力F后,物体所受合力为零,所以保持原来(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化而变化,存在着瞬时对应的关系.F =ma 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a 都是矢量,所以牛顿第二定律的表达式F =ma 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——力的独立作用原理①什么是力的独立作用原理,如何理解它的含义?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理.②对力的独立作用原理的认识a .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=. 在以后的学习过程中,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学的出发点,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理.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,多数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x 轴或y 轴上;④分别沿x 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,计算数值.【注意】在建立直角坐标系时,不管选取哪个方向为x 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来选取.【典型例题】类型一、对牛顿第二定律的理解例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C .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。
(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 )。
高中物理牛顿第二定律经典例题
牛顿第二运动定律(一)【例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3-2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,则以下说法正确的是:A、物体从A下降和到B的过程中,速率不断变小B、物体从B上升到A的过程中,速率不断变大C、物体从A下降B,以及从B上升到A的过程中,速率都是先增大,后减小D、物体在B点时,所受合力为零的对应关系,弹簧这种【解析】本题主要研究a与F合特殊模型的变化特点,以及由物体的受力情况判断物体的运动性质。
对物体运动过程及状态分析清楚,同时对物体正确的受力分析,是解决本题的关键,找出AB之=0,由A→C的过程中,由mg>kx1,得a=g-kx1/m,物体间的C位置,此时F合做a减小的变加速直线运动。
在C位置mg=kx c,a=0,物体速度达最大。
由C→B的过程中,由于mg<kx2,a=kx2/m-g,物体做a增加的减速直线运动。
同理,当物体从B→A时,可以分析B→C做加速度度越来越小的变加速直线运动;从C→A做加速度越来越大的减速直线运动。
C正确。
例2如图3-10所示,在原来静止的木箱内,放有A物体,A被一伸长的弹簧拉住且恰好静止,现突然发现A被弹簧拉动,则木箱的运动情况可能是A、加速下降B、减速上升肥C、匀速向右运动D、加速向左运动【解析】木箱未运动前,A物体处于受力平衡状态,受力情况为:重力mg,箱底的支持力N,弹簧拉力F和最大的静摩擦力f m(向左)由平衡条件知:N=mg F=f m。
由于发现A弹簧向右拉动(已知),可能有两种原因,一种是由A向右被拉动推知,F>f m′,(新情况下的最大静摩擦力),可见f m>f m′即是最大静摩擦力减小了,由f m=μN知正压力N减小了,即发生了失重现象,故物体运动的加速度必然竖直向下,所以木箱的运动情况可能是加速下降或减速上升,故A、B正确。
另一种原因是木箱向左加速运动,由于惯性原因,木块必然向中滑动,故D正确。
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)。
牛顿第二定律的应用(瞬时性问题+等时圆问题+临界和极值问题) 高一上学期物理人教版(2019)必修
D.150 N
临界和极值问题——测
16.如图所示,小物块质量为m=1kg,在与水平方向成 角
的力F的作用下以的初速度沿直线在水平面上做匀加速运动
,经t=2.5s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离
s=10m。物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.5,若物块可
二、等时圆
特点:等时圆模型是高中物理中的一个经典模
型,指的是一个圆上面延伸出无数条轨道,物体在
每一条轨道上运动的时间相等。这个模型可以用来
解决一些关于运动时间、速度、加速度、能量等方
面的问题。
等时圆——讲
8.如图所示,A、B、C是同一半径为R的竖直圆周
上的三个点,C为最低点,AC、BC为两条分别与
6.如图所示,在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量
m=1kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角
的不可伸长的轻绳一端相连,此时小球处于静止状态,且水
平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间(g取10 m/s2),
下列说法中正确的是(
A.g
2
3g
3
C.
B. 3 g
3
D.0.5g
)
变,往往可以看成是瞬间不变的.
轻弹簧模型(橡皮绳)——讲
3.如图所示,质量均为m的A、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两球的瞬时加速
度各是多少?
轻弹簧模型(橡皮绳)——练
4.如图所示,一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上,另一端连着
A小球,同时水平细线一端连着A球,另一端固定在右侧竖直墙
m2=2kg,A、B之间的动摩擦因数μ=0.2,水平面
新教材高中物理第4章第3节牛顿第二定律练习含解析新人教版必修第一册
新教材高中物理第4章第3节牛顿第二定律练习含解析新人教版必修第一册一、单项选择题1.(2019·昆明高一检测)由牛顿第二定律知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个力推桌子没有推动时是因为( )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,速度增量很小,眼睛不易觉察到C.推力小于摩擦力,加速度是负值D.推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零,物体的加速度为零,所以物体仍静止解析:选D.牛顿第二定律中的力应理解为物体所受的合力.用一个力推桌子没有推动,是由于桌子所受推力、重力、地面的支持力与摩擦力的合力等于零,物体的加速度为零,所以物体仍静止,故选项D正确,选项A、B、C错误.2.(2019·浙江期中)来自北京工业大学的一群大学生,受“蜘蛛侠”的启发,研发出了独特的六爪攀壁机器人(如图甲).六爪攀壁蜘蛛机器人如同排球大小,“腹部”底盘较低,并且安装了驱动风扇.假设所攀爬的墙体为一张纸,当纸靠近运转的电风扇时,由于压力差的改变,纸会被紧紧吸附在电扇表面.正是运用了这个原理,当机器人腹部的驱动风扇开始运转,它便可以稳稳地吸附于墙体上.假设“蜘蛛侠”在竖直玻璃墙面上由A点沿直线匀加速“爬行”到B点.在此过程中,重力之外的其他力的合力用F表示,则“机器人”受力情况分析正确的是( )解析:选C.“蜘蛛侠”在竖直玻璃墙面上由A点沿直线匀加速“爬行”到B点,加速度从A指向B,根据牛顿第二定律可知,在竖直平面内“蜘蛛侠”的合力方向应该是从A指向B,结合平行四边形定则知:F与mg的合力沿A到B方向,故C正确,A、B、D错误.3.如图所示,放在光滑水平面上的一个物体,同时受到两个水平方向力的作用,其中水平向右的力F1=5 N,水平向左的力F2=10 N,当F2由10 N逐渐减小到零的过程中,物体的加速度大小是( )A.逐渐减小B.逐渐增大C.先减小后增大D.先增大后减小解析:选C.一开始,物体所受合力为F=10 N-5 N=5 N,方向向左,当F2由10 N逐渐减小,F也逐渐减小,当F2减小到5 N时,F值变为0,随着F2的继续减小,F方向变为向右,从0逐渐增大,当F2变为0的时候,F变为最大5 N,由牛顿第二定律,物体的加速度也是先减小后增大,故C正确.4.(2019·泰安高一检测)“儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性橡皮绳.质量为m的小丽静止悬挂时,两橡皮绳的拉力大小均恰为mg,若此时小丽左侧橡皮绳断裂,则小丽此时的( )A.加速度为零B.加速度a=g,沿断裂橡皮绳的方向斜向下C.加速度a=g,沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D.加速度a=g,方向竖直向下解析:选B.当小丽处于静止状态时,拉力F=mg,两绳之间的夹角为120°,若小丽左侧橡皮绳断裂,则小丽此时所受合力沿断裂橡皮绳的方向斜向下,由牛顿第二定律F=ma知mg =ma,a=g,故选项B正确.5.如图所示,天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的质量相同的小球.两小球均保持静止.当突然剪断细绳时,上面的小球A与下面的小球B的加速度为( )A.a A=g,a B=g B.a A=g,a B=0C.a A=2g,a B=0 D.a A=0,a B=g解析:选C.分别以A、B为研究对象,分析剪断前和剪断时的受力.剪断前A、B静止,A球受三个力:绳子的拉力F T、重力mg和弹簧弹力F,B球受两个力:重力mg和弹簧弹力F′,如图甲.A球:F T-mg-F=0B球:F′-mg=0,F=F′解得F T=2mg,F=mg.剪断瞬间,因为绳无弹性,瞬间拉力不存在,而弹簧瞬间形状不可改变,弹力不变.如图乙,A球受重力mg、弹簧弹力F.同理B球受重力mg和弹力F′.A球:mg+F=ma AB球:F′-mg=ma B=0,F′=F解得a A=2g,a B=0.6.(2019·福建模拟)早在公元前4世纪末,我国的《墨经》中就有关于力和运动的一些见解,如“绳下直,权重相若则正矣.收,上者愈丧,下者愈得”,这句话所描述的与下述物理现象相似.如图,一根跨过定滑轮的轻绳两端各悬挂一重物,当两重物质量均为m 时,系统处于平衡状态.若减小其中一个重物的质量,系统就无法保持平衡,上升的重物减小的质量Δm 越多,另一个重物下降的加速度a 就越大.已知重力加速度为g ,则a 与Δm 的关系图象可能是( )解析:选C.不妨假设右边的物体质量减少Δm ,则右边的物体向上做匀减速运动,左边的物体做向下做匀加速运动,它们的加速度大小a 相同,绳子的拉力大小F 相等.对右边物体,根据牛顿第二定律:F -mg =(m -Δm )a ①对左边物体,根据牛顿第二定律:mg -F =ma ②联合①②式可得:a =Δm 2m -Δm ·g =12m Δm-1·g ,根据上式知,Δm 和a 并非是线性化关系,故A 、B 错误;当Δm =m 时,可得 a =g ,故C 正确,D 错误.7.(2019·封丘校级月考)如图所示,质量相等的A 、B 两小球分别连在轻绳两端,A 球的一端与轻弹簧相连,弹簧的另一端固定在倾角为30°的光滑斜面顶端,重力加速度大小为g .下列说法正确的是( )A .剪断轻绳的瞬间,A 的加速度为零,B 的加速度大小为gB .剪断轻绳的瞬间,A 、B 的加速度大小均为g2C .剪断轻绳的瞬间,A 、B 的加速度均为零D .剪断轻绳的瞬间,A 的加速度为零,B 的加速度大小为g解析:选B.设小球的质量为m ,对整体分析,弹簧的弹力F =2mg sin 30°=mg ,剪断细线的瞬间,弹簧的弹力不变,对A 分析,a A =F -mg sin 30°m =12g ,B 的加速度为:a B =mg sin 30°m=12g ,故B 正确,A 、C 、D 错误. 8.如图甲所示,某人正通过定滑轮将质量为m 的货物提升到高处.滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a 与绳子对货物竖直向上的拉力T 之间的关系图象如图乙所示.由图可以判断下列说法错误的是(重力加速度为g )( )A .图线与纵轴的交点M 的值a M =-gB .图线的斜率等于物体质量的倒数1mC .图线与横轴的交点N 的值T N =mgD .图线的斜率等于物体的质量m解析:选D.对货物受力分析,受mg 和拉力T ,根据牛顿第二定律,有:T -mg =ma ,得:a =1mT -g ;当a =0时,T =mg ,故图线与横轴的交点N 的值T N =mg ,故C 正确;当T =0时,a =-g ,即图线与纵轴的交点M 的值a M =-g ,故A 正确;图线的斜率表示质量的倒数1m ,故B 正确,D 错误.二、多项选择题9.如图所示,某旅游景点的倾斜索道与水平线夹角θ=30°,当载人车厢以加速度a 斜向上加速运动时,人对车厢的压力为体重的1.25倍,此时人与车厢相对静止,设车厢对人的摩擦力为F f ,人的体重为G ,下面正确的是( )A .a =g 4B .a =g2 C .F f =33G D .F f =34G 解析:选BD.由于人对车厢底的正压力为其重力的1.25倍,所以在竖直方向上有F N -mg =ma 上,解得,a 上=0.25g ,设水平方向上的加速度为a 水,则a 上a 水=tan 30°=33,a 水=34g ,a = a 2水+a 2上=g 2,F f =ma 水=34G ,故B 、D 正确. 10.半圆形光滑圆槽内放一质量为m 的小球,今用外力拉着圆槽在水平面上匀加速运动,稳定后小球位置如图所示,则小球受圆槽的支持力F N 和加速度a 为( )A .F N =32mgB .F N =233mg C .a =12g D .a =33g 解析:选BD.小球受力如图,由牛顿第二定律得:F 合=mg tan 30°=maa =g tan 30°=33g , 则F N =mgcos 30°=233mg 故B 、D 正确.11.(2019·辽宁葫芦岛高一月考)如图所示,物块沿固定斜面下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F ,则( )A .若物块原来匀速下降,施加力F 后物块仍将匀速下滑B .若物块原来匀速下滑,施加力F 后物块将加速下滑C .若物块原来以加速度a 匀加速下滑,施加力F 后物块仍将以加速度a 匀加速下滑D .若物块原来以加速度a 匀加速下滑,施加力F 后物块仍将匀加速下滑,加速度大于a 解析:选AD.设斜面倾角为θ,原来物体匀速下滑时有:mg sin θ=μmg cos θ,即sin θ=μcos θ,与物体的重力无关,则施加竖直向下的力F ,物体仍匀速下滑,故A 正确,B 错误;若物块A 原来加速下滑,有mg sin θ>μmg cos θ,将F 分解,则F sin θ>μF cos θ,动力的增加大于阻力的增加,加速度变大,故C 错误,D 正确.三、非选择题12.(2019·武汉高一检测)如图所示,一木块沿倾角θ=37°的光滑固定斜面自由下滑.g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.(1)求木块的加速度大小;(2)若木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,求木块加速度大小.解析:(1)分析木块的受力情况如图甲所示,木块受重力mg 、支持力F N两个力作用,合外力大小为mg sin θ,根据牛顿第二定律得mg sin θ=ma 1,所以a 1=g sin θ=10×0.6 m/s 2=6 m/s 2.(2)若斜面粗糙,木块的受力情况如图乙所示,建立直角坐标系.在x 方向上(沿斜面方向)mg sin θ-F f =ma 2①在y 方向上(垂直斜面方向)F N =mg cos θ②又因为F f =μF N ③由①②③得a 2=g sin θ-μg cos θ=(10×0.6-0.5×10×0.8) m/s 2=2 m/s 2.答案:(1)6 m/s 2 (2)2 m/s 213.2019年1月3日,中国的“嫦娥四号”成为了人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器.“嫦娥四号”探测器在距离月面100 m 高度的A 点时,利用发动机的反推力作用悬停,用自身的三维成像敏感器对着陆区进行障碍检测,选出月面C 点为最安全的着陆点.此时,探测器调整发动机的反推力,沿水平方向从静止匀加速直线运动,然后再以相同加速度大小匀减速直线运动,刚好在C 点正上方的B 点减速为零.已知AB 长10 m ,从A 到B 的运动时间为20 s ,探测器总质量为300 kg(忽略喷气对探测器质量的影响),探测器在月球表面的重力为地球表面的16,求探测器: (1)从A 运动到B 过程中的最大速率;(2)匀加速运动时的加速度大小;(3)匀减速运动时发动机的反推力大小.解析:(1)探测器从A 运动到B 的平均速度为v -=s t =1020m/s =0.5 m/s 最大速度v m =2v -=1.0 m/s ;(2)加速时间t 1=t 2=10 s 加速度大小a =v m t 1=0.1 m/s 2;(3)x 轴方向的合力:F x =ma =30 N根据力的平行四边形法则可得: F =⎝ ⎛⎭⎪⎫16mg 2+F 2x =102509 N ≈500 N. 答案:(1)1.0 m/s (2)0.1 m/s 2 (3)500 N。
人教版高中物理必修1第四章第3节牛顿第二定律经典例题
m2
a
加速度 a
运动学 公式
物体运 动情况
二、从运动情况确定受力
已知物体运动情况确定受力情况,指的是在运动情 况(知道三个运动学量)已知的条件下,要求得出物体 所受的力或者相关物理量(如动摩擦因数等)。
处理这类问题的基本思路是:先分析物体的运动情 况,据运动学公式求加速度,再在分析物体受力情况的
基础上,用牛顿第二定律列方程求所求量(力)。
Fcosθ f
二者联系 f=μN
③
θ
Fsinθ
F
G
a F cos (mg F sin )
m
如果还要求经过 t 秒时木箱的速度vt=a t
连结体问题:
连结体:两个(或两个以上)物体相互连 结参与运动的系统。
隔离法,整体法
光滑的水平面上有质量分别为m1、m2的两物体 静止靠在 一起(如图) ,现对m1施加一个大小为 F 方向向右的推 力作用。求此时物体m2受到物体 m1的作用力F1
牛顿第二定律的应用
一、 从受力确定运动情况
已知物体受力情况确定运动情况,指的是在受力 情况已知的条件下,要求判断出物体的运动状态或求 出物体的速度、位移等。
处理这类问题的基本思路是:先分析物体受力情 况求协力,据牛顿第二定律求加速度,再用运动学公 式求所求量(运动学量)。
物体受 力情况
牛顿第 二定律
间内滑下的路程S=60m,求滑雪人受到的阻力(包括摩
擦和空气阻力)。
由S=v0 t+at2 21得
已知运动情况求 受力情况
a
=
2(S-v0t)
t2
1
FN
F阻
滑雪的人滑雪时受力如图,将G分解得:
F1= mgsinθ
人教高中物理必修一4.3牛顿第二定律-传送带问题讲解及例题集锦(人教版)
的热各是多少?
a1
m gsin 370
m gcos370
m
8m / s2
a2
m gsin 370
m gcos370
m
4m / s2
wf wf 1 wf 2 0.8 4.8 4J
wf f s对地
Q Q1 Q2 2.4J
Q f s对皮带
思考题、一传送带装置示意如图,其中传送带经过AB区域时是 水平的,经过BC区域时变为圆弧形(圆弧由光滑模板形成,未画 出),经过CD区域时是倾斜的,AB和CD都与BC相切。现将大量 的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上,放置时初 速为零,经传送带运送到D处,D和A的高度差为h。稳定工作时 传送带速度不变,CD段上各箱等距排列,相邻两箱的距离为L。 每个箱子在A处投放后,在到达B之前已经相对于传送带静止, 且以后也不再滑动(忽略经BC段时的微小滑动)。已知在一段相当 长的时间T内,共运送小货箱的数目为N。这装置由电动机带动, 传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦。求电动机的 平均输出功率P。
带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。求 v
此黑色痕迹的长度。
t1
v0 a0
t2
v0
g
v0
O
t11
l
1 2
v0 (t2t1)来自1 2v0( v0
g
v0 a0
)
v02
(a0 g) 2a0 g
t2 t
对于匀速运动的传送带传送初速为零的物体,传送带应提 供两方面的能量:
一、物体动能的增加 二、物体与传送带间的摩擦所生成的热(即内能)
a1
mg sin
mg
m
cos
10m/s2
最新高中物理牛顿第二定律经典例题
最新高中物理牛顿第二定律经典例题高中物理牛顿第二定律经典例题篇一高一物理牛顿第二定律【1】关于物体运动状态的改变,下列说法中正确的是(d)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(d)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,如图所示.则地面对三角形滑块(b)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【4】设雨滴从很高处竖直下落,所受空气阻力f和其速度υ成正比.则雨滴的运动情况是(bd)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【5】a、b两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上,若两物体的质量ma>mb,两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同,则两物体能滑行的最大距离sa与sb相比为(a)a.sa = sbb.sa sbc.sa sbd.无法确定【6】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(ac)a.物体始终向西运动b.物体先向西运动后向东运动b.物体的加速度先增大后减小d.物体的速度先增大后减小【7】质量是60kg的人站在升降机中的体重计上,当升降机做下列各种运动时,体重计的读数是多少?(g=10m/s2)(1)升降机匀速上升;(2)升降机以4m/s2的加速度匀加速上升;(3)升降机以5m/s2的加速度匀加速下降。
高中物理牛顿第二定律经典例题篇二【例1】一物体放在光滑水平面上,初速为零,先对物体施加一向东恒力f,历时1s;随即把此力改为向西,大小不变,历时1s;接着又把此力改为向东,大小不变,历时1s;如此反复,只改变力的方向,共历时1min,在此1min内()a.物体时而向东运动,时而向西运动,在1min末静止于初始位置之东b.物体时而向东运动,时而向西运动,在1min末静止于初始位置c.物体时而向东运动,时而向西运动,在1min末继续向东运动d.物体一直向东运动,从不向西运动,在1min末静止于初始位置之东【例2】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,求:(1)剪断ac线瞬间小球的加速度;(2)剪断b处弹簧的瞬间小球的加速度.【例3】如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上。
牛顿第二定律(7大题型)(解析版)—2024-2025学年高一物理(人教版2019必修第一册)
牛顿第二定律(7大题型)知识点1 牛顿第二定律1、内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
2、表达式①比例式:Fam ∝。
②等式:F kma=,其中k是比例系数,a是物体运动的加速度。
【注】实际物体所受的力往往不止一个,式中F指的是物体所受的合力。
3、物理意义牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系,还明确了加速度的方向与力的方向一致。
知识点2 力的单位1、牛顿的含义在国际单位制中,力的单位是牛顿,符号为N ,它是根据牛顿第二定律来定义的,使质量为1kg 的物体产生1m/s 的加速度的力为1 N ,即1N=1 kg ·m/s 2。
2、比例系数k 的意义(1)在F kma =中,k 值的大小随F 、m 、a 单位选取的不同而不同。
(2)若F 、m 、a 均使用国际单位制单位,则k =1,牛顿第二定律的表达式为F ma =,式中F 、m 、a 的单位分别为牛顿(N )、千克(kg )、米每二次方秒(m/s 2)。
知识点3 对牛顿第二定律的理解1、基本特性(1)同体性:加速度、合外力和质量是对应于同一个物体(系统)的,所以分析问题时一定要确定好研究对象。
(2)因果性:力是产生加速度的原因,物体的加速度是力这一外因和质量这一内因共同作用的结果。
(3)矢量性:公式F ma =是矢量式,在任意时刻a 的方向都与F 相同,当F 方向变化时,a 的方向也同时变化。
(4)瞬时性:a 与F 同时产生、同时变化、同时消失,为瞬时对应关系。
a 为某时刻的加速度时,F 为该时刻物体所受的合力。
(5每个力产生的加速度的矢量和,分力和加速度在各个方向上的分量关系也遵从牛顿第二定律,即x x F ma =,y y F ma =。
2、合外力、加速度、速度的关系(1)合力与加速度的关系(2)直线运动中加速度与速度的关系加速度与速度同向时,物体加速,反之减速,也可以说合外力与速度同向时,物体加速,反之减速,所以要分析速度如何变,就要看合外力方向与速度方向关系如何。
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牛顿第二定律典型题归纳
【模拟试题】
1. 钢球在盛有足够深油的油罐中由静止开始下落,若油对球的阻力正比于其速率,则球的运动情况是( )
A. 先加速后匀速
B. 先加速后减速最后静止
C. 先加速后减速最后匀速
D. 加速度逐渐减小到零
2. 如图所示,一木块在水平恒力的作用下,沿光滑水平面向右做加速运动,前方墙上固定有一劲度系数足够大的弹簧,当木块接触弹簧后,将( )
A. 立即做减速运动
B. 立即做匀速运动
C. 在一段时间内速度继续增大
D. 当弹簧压缩量为最大时,物体速度为零,处于平
衡状态
3. 如图所示,一物体从曲面上的Q 点由静止开始下滑,通过一段粗糙的传送带,传送带静止,从A 运动到B 的时间为1t ;若传送带的皮带在轮子转动的带动下,上表面向左匀速运动,再次把物体从曲面的Q 点由静止开始下滑,达到A 点时速度与第一次相同,从A 到B 运动的时间为2t ,则( )
A. 21t t =
B. 21t t >
C. 21t t <
D. 无法确定
4. 质量为1m 的物体放在A 地,用竖直向上的力F 拉物体,物体的加速度a 与拉力F 的关系如图中的①所示;质量为2m 的物体在B 地做类似实验,测得F a -关系如图中的②所示,设两地重力加速度分别为1g 和2g 由图可判定( )
A. 2121g g ,m m =>
B. 2121g g ,m m =<
C. 2121g g ,m m >=
D. 2121g g ,m m <=
5. 匀速上升的升降机顶部悬有一轻质弹簧,弹簧下端挂一小球,若升降机突然停止,在地面观察者看来,小球在继续上升的过程中( )
A. 速度逐渐减小
B. 速度先增大后减小
C. 加速度先减小后增大
D. 加速度逐渐减小
6. 从加速竖直上升的气球上落下一个物体,在物体刚离开气球的瞬间,下列说法正确的是( )
A. 物体立即向下做自由落体运动
B. 物体具有竖直向上的加速度
C. 物体的速度为零,但具有竖直向下的加速度
D. 物体具有竖直向上的速度和竖直向下的加速度
7. 如图所示,用细线拉着小球A 向上做加速运动,小球A 、B 间用弹簧相连,两球的质量分别为m 和2m ,加速度的大小为a ,若拉力F 突然撤去,则A 、B 两球的加速度大小分别为=A a _______________,B a =_____________。
8. 2008年奥运会将在我国北京举行,为此北京交通部门规定市区内某些区域汽车行驶速度不得超过30km/h 。
一辆汽车在规定的范围内行驶,突然采取车轮抱死紧急刹车,沿直线滑行了10m 而停止,查得汽车与该路面的动摩擦因数为0.72,试判断该汽车是否违章超速行驶并说明理由。
(g 取2s /m 10)
9. 如图所示,几个不同倾角的光滑斜面底边相同,顶点在同一竖直面内,物体从哪个斜面的顶端由静止滑下时,滑到底端所用时间最短?(θθ=θcos sin 22sin )
10. 如图所示的传送皮带,其水平部分AB 长,m 2s AB =BC 与水平面夹角︒=θ37,长度m 4s BC =,一小物体P 与传送带的动摩擦因数25.0=μ,皮带沿A 至B 方向运行,速率为s /m 2v =,若把物体P 放在A 点处,它将被传送带送到C 点,且物体P 不脱离皮带,求物体从A 点被传送到C 点所用的时间。
(2s /m 10g ,6.037sin ==︒)
【试题答案】
1. A 、D (钢球开始速率较小,阻力较小,球的加速度向下,随着速率增大,加速度减小,当0a =时,v 最大,最后保持匀速下沉。
)
2. C (当F 等于弹簧弹力时,物体速度最大,此时加速度为零,故从接触弹簧到F 等于弹力这一段时间内,速度继续增大;当弹簧压缩量最大时,物体速度为零,但加速度不为零(水平向左),不能说速度为零是平衡状态。
)
3. A (两次初速度A v 相间,摩擦力mg F 'F N μ=μ=也相同,则加速度a 也相同,所以通过相同的位移AB 的时间一定相同。
)
4. B
(由牛顿第二定律:ma mg F =-,故g m
F
a -=
为图线的函数关系式,由式知,当F=0时,g a -=;由题图知,2121g g ,g g =∴-=-;由式知,直线斜率m
1
k =,由题图知21k k >,21m m <∴。
“式”和“图”结合分
析。
)
5. A (由于惯性小球继续上升,开始阶段弹簧伸长量减小,若继续上升,可能会出现弹簧被压缩的情况。
若是弹簧伸长量减小的情况,则重力大于弹力,合力向下;若出现压缩弹簧的情况,弹力向下,合力也向下,可见小球向上做加速度增大的减速运动。
)
6. D (物体离开时,由于惯性仍具有竖直向上的速度,A 项错。
而加速度是由重力产生的,B 项错。
离开气球的物体只受重力故加速度竖直向下,C 项错、D 项正确。
)
7. a 2g 3+ a [去掉力F 的瞬间,B 受力情况不变,故加速度大小仍为a ,方向向上,由牛顿第二定律得ma 2mg 2F N =-。
所以弹簧弹力)a g (m 2F N +=。
对A 球,由牛顿第二定律得'ma mg 'F N =+,所以A 球的加速度a 2g 3m /]mg )a g (m 2['a +=++=。
]
8. 解:车轮抱死刹车后,汽车受摩擦力mg F F N μ=μ=,其匀减速加速度2s /m 2.7g m
mg
a =μ=μ=,设汽车刹车
时初速度为0v ,由as 2v 2
0=,得h /km 30h /km 2.43s /m 12s /m 102.72as 2v 0>==⨯⨯==,故汽车违章超速。
9. 倾角为45°的斜面所用时间最短(设斜面底边长为l (为定值),这个斜面的长为θcos /l ,沿这个斜面下滑的
加速度为θsin g ,利用匀变速直线运动公式2at 21s =就可得2t sin g 21
cos l ⋅θ=θ,则θ=θθ=
2s i n g l 4c o s s i n g l 2t 这是一个时间t 随θ角变化的函数式,可反映沿每一个斜面下滑的结果,不难看出,当︒=θ45时,最小为g /l 2,即沿倾角为45°的斜面下滑用时最短。
)
10. 解:物体P 随传送带做匀加速直线运动,当速度与传送带相等时若未到达B ,即做一段匀速运动;P 从B 至C 段进行受力分析后求加速度,再计算时间,各段运动相加为所求时间。
P 在AB 段先做匀加速运动,由牛顿第二定律 11N 111t a v ,mg F F ,ma F 1=μ=μ==,
得P 匀加速运动的时间s 8.0g
v a v t 11=μ==
2
1AB 2
12111vt s s ,
m 8.0gt 2
1t a 21s =-=μ==
匀速运动时间s 6.0v
s s t 1
AB 2=-=
P 以速率v 开始沿BC 下滑,此过程重力的下滑分量mg 6.037sin mg =︒;滑动摩擦力沿斜面向上,其大小为mg 2.037cos mg =︒μ,可见其加速下滑。
由牛顿第二定律
)
,s 2't (s 1t t a 2
1vt s s /m 4g 4.0a ,ma 37cos mg 37sin mg 332
3
33BC 2
33舍去另解解得-==+=∴===︒μ-︒ 从A 至C 经过时间s 4.2t t t t 321=++=。