牛顿第二定律——连接体问题(整体法与隔离法)
一、连接体:当两个或两个以上的物体通过绳、杆、弹簧相连,或多个物体直接叠放在一起的系统
二、处理方法——整体法与隔离法
系统运动状态相同
整体法
问题不涉及物体间的内力
使用原则
隔离法
三、连接体题型:
1
【例1】A、B
力
N
F
A
6
=推A,用水平力N
F
B
3
=拉B,A、B
【练1】如图所示,质量为M的斜面A 在水平向左的推力F作用下,A与B
B的质量为m,则它们的加速度a及推力
A.
(
)
(
,
sinμ
θ+
+
=
=g
m
M
F
g
a
B.
θ
θcos
)
(
,
cos g
m
M
F
g
a+
=
=
C.
(
)
(
,
tanμ
θ+
+
=
=g
m
M
F
g
a
D.
g
m
M
F
g
a)
(
,
cot+
=
=μ
θ
【练2】如图所示,质量为2
m的物体2定滑轮连接质量为1
m的物体,与物体1
A. 车厢的加速度为
θ
sin
g
B. 绳对物体1的拉力为θ
cos
1
g
m
C. 底板对物体2的支持力为g
m
m)
(
1
2
-
D. 物体2所受底板的摩擦力为
θ
tan
2
g
m
m
g
B.23
C.0 N
】如图所示,A、B的质量分别为m A=0.2kg,m B=0.4kg,盘C的质量m C=0.6kg,
处,处于静止状态。当用火柴烧断O处的细线瞬间,木块A的加
的压力F BC多大?(g取10m/s2)
A
B
C
O
连接体作业
1、如图所示,小车质量均为M ,光滑小球P 的质量为m ,绳的质量不计,水平地面光滑。要使小球P 随车一起匀加速运动(相对位置如图所示),则施于小车的水平拉力F 各是多少?(θ已知)
球刚好离开斜面 球刚好离开槽底 F= F= F= F= 2、如图所示,A 、B 质量分别为m1,m2,它们在水平力F 的作用下均一起加速运动,甲、乙中水平面光滑,两物体间动摩擦因数为μ,丙中水平面光滑,丁中两物体与水平面间的动摩擦因数均为μ,求A 、B 间的
摩擦力和弹力。
f= f= F AB = F AB = 3、如图所示,在光滑水平桌面上,叠放着三个质量相同的物体,用力推物体a ,使
三个物体保持静止,一起作加速运动,则各物体所受的合外力 ( ) A .a 最大 B .c 最大 C .同样大 D .b 最小
4、如图所示,小车的质量为M,
的前端相对于车保持静止,A.在竖直方向上,B.在水平方向上,C.若车的加速度变小,D.若车的加速度变大,5、物体A 、B 叠放在斜面体C 上,物体的作用下一起随斜面向左匀加速运动的过程中,物体
A 、
B 擦力为
2
f F ,(
2≠f F ),则( A. 01=f F B.
2f F C.
1
f F 水平向左 D.
2
f F 6、如图3所示,质量为M
A. 地面对物体M
B. 地面对物体M
C. 物块m
D. 地面对物体M 7、如图所示,质量M =8kg 到1.5m/s 0.2
8、如图6所示,质量为A m 的物体A 沿直角斜面C
9、如图10所示,质量为M 的滑块C B B 2a F a b c
相互作用 1.如图所示,横截面为直角三角形的斜劈A ,底面靠在粗糙的竖直墙面上,力F 通过球心水平作用在光滑球B 上,系统处于静止状态.当力F 增大时,系统还保持静止,则下列说法正确的是( ) A .A 所受合外力增大 B .A 对竖直墙壁的压力增大 C .B 对地面的压力一定增大 D .墙面对A 的摩力可能变为零 2.在竖直墙壁间有质量分别是m 和2m 的半圆球A 和圆球B ,其中B 球球面光滑,半球A 与左侧墙壁之间存在摩擦.两球心之间连线与水平方向成30°的夹角,两球恰好不下滑,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,(g 为重力加速度),则半球A 与左侧墙壁之间的动摩擦因数为( ) A. 23 B.3 3 C.43 D.332 3.如图甲所示,在粗糙水平面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈A ,其质量为M ,两个底角均为30°.两个完全相同的、质量均为m 的小物块p 和q 恰好能沿两侧面匀速下滑.若现在对两物块同时各施加一个平行于斜劈侧面的恒力F1,F2,且F1>F2,如图乙所示,则在p 和q 下滑的过程中,下列说法正确的是( ) A .斜劈A 仍保持静止 B .斜劈A 受到地面向右的摩擦力作用 C .斜劈A 对地面的压力大小等于(M+2m )g D .斜劈A 对地面的压力大于(M+2m )g 4.如图所示,在质量为m=1kg 的重物上系着一条长30cm 的细绳,细绳的另一端连着一个轻质圆环,圆环套在水平的棒上可以滑动,环与棒间的动摩擦因数μ为0.75,另有一条细绳,在其一端跨过定滑轮,定
滑轮固定在距离圆环50cm的地方,当细绳的端点挂上重物G,而圆环将要开始滑动时,(g取10/ms2)试问: (1)角?多大? (2)长为30cm的细绳的张力是多少: (3)圆环将要开始滑动时,重物G的质量是多少? 4.如图所示,质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定,杆的A端用铰链固定,光滑轻小滑轮在A点正上方,B端吊一重物G,现将绳的一端拴在杆的B端,用拉力F将B端缓缦上拉, 在AB杆达到竖直前(均未断),关于绳子的拉力F和杆受的弹力FN的变化,判断正 确的是() A.F变大B.F变小C.F N变大D.F N变小 5.如图所示,绳与杆均轻质,承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可不计),B端吊一重物。现施拉力F将B缓慢上拉(均未断),在AB杆达到竖直前() A.绳子越来越容易断, B.绳子越来越不容易断, C.AB杆越来越容易断,
A 级 基础巩固题 1.如右图所示,长木板静止在光滑的水平地面上,一木块以速度v 滑上木板,已知木板质量是M ,木块质量是m ,二者之间的动摩擦因数为μ,那么,木块在木板上滑行时 ( ) A .木板的加速度大小为μmg /M B .木块的加速度大小为μg C .木板做匀加速直线运动 D .木块做匀减速直线运动 答案:ABCD 解析:木块所受的合力是摩擦力μmg ,所以木块的加速度为 μmg m =μg ,做匀减速直线运动;木板同样受到摩擦力作用,其加速度为μmg M ,做匀加速直线运动,故A 、B 、C 、D 均正确. 2.如下图所示,质量均为m 的A 、B 两球之间系着一条不计质量的轻弹簧放在光滑水平面上,A 球紧靠墙壁,今用力F 将B 球向左推压弹簧,平衡后,突然将力F 撤去的瞬间,则 ( ) 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 m D .B 球的加速度为零 答案:BC 解析:用力F 压B 球平衡后,说明在水平方向上,弹簧对B 球的弹力与力F 平衡,而A 球是弹簧对A 球的弹力与墙壁对A 球的弹力相平衡,当撤去了力F 的瞬间,由于弹簧的弹力是弹簧形变而产生的,这一瞬间,弹簧的形变没有消失,弹簧的弹力还来不及变化,故弹力大小仍为F ,所以B 球的加速度a B =F m ,而A 球受力不变,加速度为零,B 、C 两选项正确. 3.如下图所示,有一箱装得很满的土豆,以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平地面上做匀减速运动,不计其它外力及空气阻力,则中间一质量为m 的土豆A 受到其他土豆对它的作用力大小应是 ( ) A .mg B .μmg C .mg 1+μ2 D .mg 1-μ2 答案:C 解析:对箱子及土豆整体分析知. μMg =Ma ,a =μg . 对A 土豆分析有 F =m 2(a 2+g 2)
例1.如图所示,一质量为M=5 kg的斜面体放在水平地面上,斜面体与地面的动摩擦因数为μ1=0.5,斜面高度为h=0.45 m,斜面体右侧竖直面与小物块的动摩擦因数为μ2=0.8,小物块的质量为m=1 kg,起初小物块在斜面的竖直面上的最高点。现在从静止开始在M上作用一水平恒力F,并且同时释放m,取g=10 m/s2,设小物块与斜面体右侧竖直面间最大静摩擦力等于它们之间的滑动摩擦力,小物块可视为质点。问: (1)要使M、m保持相对静止一起向右做匀加速运动,加速度至少多大? (2)此过程中水平恒力至少为多少? 例1解析:(1)以m为研究对象,竖直方向有: mg-F f=0 水平方向有:F N=ma 又F f=μ2F N 得:a=12.5 m/s2。 (2)以小物块和斜面体为整体作为研究对象,由牛顿第二定律得:F-μ1(M+m)g=(M+m)a 水平恒力至少为:F=105 N。 答案:(1)12.5 m/s2(2)105 N 例2.如图所示,质量为m的光滑小球,用轻绳连接后,挂在三角劈的顶端,绳与斜面平行,劈置于光滑水平面上,求: (1)劈的加速度至少多大时小球对劈无压力?加速度方向如何? (2)劈以加速度a1= g/3水平向左加速运动时,绳的拉力多大? (3)当劈以加速度a3= 2g向左运动时,绳的拉力多大? 例2解:(1)恰无压力时,对球受力分析,得 (2),对球受力分析,得
(3),对球受力分析,得(无支持力) 练习: 1.如图所示,质量为M的木板上放着质量为m的木块,木块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与水平地面间的动摩擦因数为μ2,求加在木板上的力F为多大时,才能将木板从木块下抽出?(取最大静摩擦力与滑动摩擦力相等) 1解:只有当二者发生相对滑动时,才有可能将M从m下抽出,此时对应的临界状态是:M与m间的摩擦力必定是最大静摩擦力,且m运动的加速度必定是二者共同运动时的最大加速度 隔离受力较简单的物体m,则有:,a m就是系统在此临界状态的加速度 设此时作用于M的力为F min,再取M、m整体为研究对象,则有: F min-μ2(M+m)g=(M+m)a m,故F min=(μ1+μ2)(M+m)g 当F> F min时,才能将M抽出,故F>(μ1+μ2)(M+m)g 2.一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮,绳的一端系一质量M=15kg的重物,重物静止于地面上,有一质量m=10kg的猴从绳子另一端沿绳向上爬,如图所示,不计滑轮摩擦,在重物不离开地面条件下,猴子向上爬的最大加速度为(g=10m/s2)() A.25m/s2 B.5m/s2 C.10m/s2 D.15m/s2 2.分析:当小猴以最大加速度向上爬行时,重物对地压力为零,故小猴对细绳的拉力等于重物的重力,对 小猴受力分析,运用牛顿第二定律求解加速度. 解答:解:小猴以最大加速度向上爬行时,重物对地压力为零,故小猴对细绳的拉力等于重物的重力,即F=Mg; 小猴对细绳的拉力等于细绳对小猴的拉力F′=F; 对小猴受力分析,受重力和拉力,根据牛顿第二定律,有
牛顿运动定律的应用(张胜富) 一、知识归纳: 1、牛顿第二定律 (1)定律内容:物体的加速度跟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. (2)定义式:F 合=ma 2、对牛顿第二定律的理解 (1)瞬时性.根据牛顿第二定律,对于质量确定的物体而言,其加速度的大小和方向完全由物体受到的合外力的大小和方向所决定.加速度和物体所受的合外力是瞬时对应关系,即同时产生、同时变化、同时消失,保持一一对应关系. (2)矢量性.F=ma 是一个矢量式.力和加速度都是矢量,物体的加速度的方向由物体所受合外力的方向决定.已知F 合的方向,可推知a的方向,反之亦然. (3)同体性:a = m F 合各量都是属于同一物体的,即研究对象的统一性. (4)独立性:F合产生的a 是物体的合加速度,x方向的合力产生x 方向的加速度,y 方向的合力产生y 方向的加速度.牛顿第二定律的分量式为F x =ma x,F y =ma y. (5)相对性:公式中的a 是相对地面的而不是相对运动状态发生变化的参考系的. 特别提醒: (1)物体的加速度和合外力是同时产生的,不分先后,但有因果性,力是产生加速度的原因,没有力就没有加速度. (2)不能根据m= m F 得出m∝F ,m ∝a 1 的结论.物体的质量m 与物体受的合外力和运动的加速度无关. 3、合外力、加速度、速度的关系 (1)物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向,合外力与加速度的大小关系是F=ma ,只要有合外力,不管速度是大还是小,或是零,都有加速度,只要合外力为零,则加速度为零,与速度的大小无关.只有速度的变化率才与合外力有必然的联系. (2)合力与速度同向时,物体做加速运动,反之减速. (3)力与运动关系: 力是改变物体运动状态的原因,即力→加速度→速度变化(运动状态变化),物体所受到的合外力决定了物体加速度的大小,而加速度的大小决定了单位时间内速度变化量的大小,加速度的大小与速度大小无必然的联系. (4)加速度的定义式与决定式: a= t v ??是加速度的定义式,它给出了测量物体的加速度的方法,这是物理上用比值定义物理量的方法;a =m F 是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加 速度的因素. 特别提醒:物体的加速度的方向与物体所受的合外力是瞬时对应关系,即a 与合力F方向总是相同,但速度v 的方向不一定与合外力的方向相同. 讨论点一:如图所示,对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力,当力刚开始作用瞬间 ( ) A .物体立即获得速度 B.物体立即获得加速度 C.物体同时获得速度和加速度
物理总复习:正交分解法、整体法和隔离法 编稿:李传安 审稿:张金虎 【考纲要求】 1、理解牛顿第二定律,并会解决应用问题; 2、掌握应用整体法与隔离法解决牛顿第二定律问题的基本方法; 3、掌握应用正交分解法解决牛顿第二定律问题的基本方法; 4、掌握应用合成法解决牛顿第二定律问题的基本方法。 【考点梳理】 要点一、整体法与隔离法 1、连接体:由两个或两个以上的物体组成的物体系统称为连接体。 2、隔离体:把某个物体从系统中单独“隔离”出来,作为研究对象进行分析的方法叫做隔离法(称为“隔离审查对象”)。 3、整体法:把相互作用的多个物体视为一个系统、整体进行分析研究的方法称为整体法。 要点诠释: 处理连接体问题通常是整体法与隔离法配合使用。作为连接体的整体,一般都是运动整体的加速度相同,可以由整体求解出加速度,然后应用于隔离后的每一部分;或者由隔离后的部分求解出加速度然后应用于整体。处理连接体问题的关键是整体法与隔离法的配合使用。隔离法和整体法是互相依存、互相补充的,两种方法互相配合交替使用,常能更有效地解决有关连接体问题。 要点二、正交分解法 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。 要点诠释:正确画出受力图;建立直角坐标系,特别要注意把力或加速度分解在x 轴和y 轴上;分别沿x 轴方向和y 轴方向应用牛顿第二定律列出方程。一般沿x 轴方向(加速度方向)列出合外力等于ma 的方程,沿y 轴方向求出支持力,再列出f N μ=的方程,联立解
牛顿第二定律 一、知识与技能 1、掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式; 2、理解公式中各物理量的意义及相互关系。 3、知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的。 4、会用牛顿第二定律的公式实行相关的计算。 1、以实验为基础,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律。 2、培养学生的概括水平和分析推理水平。 三、情感、态度与价值观 1、渗透物理学研究方法的教育。 2、理解到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法。 ★教学重点 牛顿第二定律 ★教学难点 牛顿第二定律的意义 ★教学方法 1、复习回顾,创设情景,归纳总结; 2、通过实例的分析、强化训练,使学生理解牛顿第二定律的意义。 ★教学过程 一、引入新课 教师活动:利用多媒体播放汽车启动、飞机起飞等录像资料。教师提出问题,启发引导学生讨论它们的速度的变化快慢即加速度由哪些因素决定? 学生活动:学生观看,讨论其可能性。 点评:通过实际问题及现象分析,激发学生学习兴趣,培养学生发现问题的水平 教师活动:提出问题让学生复习回顾: l、物体的加速度与其所受的作用力之间存有什么关系? 2、物体的加速度与其质量之间存有什么关系? 学生活动:学生回顾思考讨论。
教师活动:(进一步提出问题,完成牛顿第二定律探究任务的引入)物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存有怎样的关系呢? 学生活动:学生思考讨论,并在教师的引导下,初步讨论其规律. 点评;通过多媒体演示及学生的讨论,复习回顾上节内容,激发学生的学习兴趣。培养学生发现问题、探究问题的水平。 二、实行新课 教师活动:学生分析讨论后,教师进一步提出问题: l、牛顿第二定律的内容应该怎样表述? 2、它的比例式如何表示? 3、各符号表示什么意思? 4、各物理量的单位是什么?其中,力的单位“牛顿”是如何定义的? 学生活动:学生讨论分析相关问题,记忆相关的知识。 教师活动:上面我们研究的是物体受到一个力作用的情况,当物体受到几个力作用时,上述规律又将如何表述? 学生活动:学生讨论分析后教师总结:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。 点评:培养学生发现一般规律的水平 教师活动:讨论a和F合的关系,并判断下面哪些说法不对?为什么? A、只有物体受到力的作用,物体才具有加速度. B、力恒定不变,加速度也恒定不变。 C、力随着时间改变,加速度也随着时间改变。 D、力停止作用,加速度也随即消失。 E、物体在外力作用下做匀加速直线运动,当合外力逐渐减小时,物体的速 度逐渐减小。 F、物体的加速度大小不变一定受恒力作用。 学生活动:学生讨论分析后教师总结:力是使物体产生加速度的原因,力与物体的加速度具有矢量性、瞬时性和独立性 点评:牛顿第二定律是由物体在恒力作用下做匀加速直线运动的情形下导出的,但由力的独立作用原理可推广到几个力作用的情况,以及应用于变力作用的某一瞬时。 教师活动:出示例题引导学生一起分析、解决。
整体法和隔离法习题有 答案 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】
一、选择题(本题共12小题,每题3 1 A B C D 大。 2.如图1所示,重物B 质弹簧与A 连结起来。当A 和B ( A ) A .重力、支持力;C 3A .用50N B .一个真实的力F 可以正交分解为F 1和F 2,分力F 1 和F 2各有一个反作用力 C .地球对苹果的吸引力远大于苹果吸引地球的力 D .刀切菜时,刀给菜的力与菜给刀的力一样大 4.放在光滑平面上的物体受水平向右的力F 1和水平向左的力F 2,原先F 1>F 2,物体向右运动。在F 1逐渐减小到等于F 2的过程中,发生的物理情景是:( B ) 5 63(
C . 21 21m m N N = ; D . 1 2 21m m N N = 。 7.如图4,原来静止在升降机水平地板上的物体A ,被一伸长的弹簧拉着,仍保持静止。突然发现物体A 被弹簧拉动,则此时升降机所作的运动可能是:( BD ) A .匀速上升; B .加速下降; C .加速上升; D .减速上升。 8.如图6(a ),滑块M 在质量为m a 1。若将重物m 撤去,改用拉力F F=mg ,此时滑块加速度为a 2。则:( B A .a 2=a 1; B .a 2>a 1; C .a 2 牛顿第二定律基础理解 不定项选择 1、关于运动和力的关系,下列说法中正确的是 A.力是维持物体运动的原因 B.力是改变物体运动状态的原因 C.一个物体受到的合力越大,它的速度越大 D.一个物体受到的合力越大,它的加速度越大 2、关于伽利略理想实验,以下说法正确的是() A.理想实验是一种实践活动 B.理想实验是一种思维活动 C.伽利略的理想实验否定了亚里士多德关于力与运动的关系 D.伽利略的理想实验证实牛顿第二定律 3、下列说法中正确的是( ) A.物体在不受外力作用时,保持原有运动状态不变的性质叫惯性,故牛顿运动定律又叫惯性定律 B.牛顿第一定律仅适用于宏观物体,只可用于解决物体的低速运动问题 C.牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a=0条件下的特例 D.伽利略根据理想实验推出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去 4、关于速度、加速度、合外力之间的关系,正确的是( ) A.物体的速度越大,则加速度越大,所受的合外力也越大 B.物体的速度为零,则加速度为零,所受的合外力也为零 C.物体的速度为零,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大 D.物体的速度很大,但加速度可能为零,所受的合外力也可能为零 5、下列对力和运动的认识正确的是() A.亚里士多德认为只有当物体受到力的作用才会运动 B.伽利略认为力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因 C.牛顿认为力是产生加速度的原因 D.伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去 6、由牛顿第二定律表达式F=ma可知 ( ) A.质量m与合外力F成正比,与加速度a成反比 B.合外力F与质量m和加速度a都成正比 C.物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致 D.物体的加速度a跟其所受的合外力F成正比,跟它的质量m成反比 7、关于运动和力的关系,下列说法中正确的是( ) A.当物体所受合外力不变时,运动状态一定不变 B.当物体所受合外力为零时,速度一定不变 C.当物体速度为零时,所受合外力不一定为零 D.当物体运动的加速度为零时,所受合外力不一定为零 8、下列说法正确的是( ) A.物体所受到的合外力越大,其速度改变量也越大 B.物体所受到的合外力不变(F合≠0),其运动状态就不改变 C.物体所受到的合外力变化,其速度的变化率一定变化 D.物体所受到的合外力减小时,物体的速度可能正在增大 9、下列说法正确的是() A.物体受到的合外力方向与速度方向相同时,物体做加速直线运动 B.物体受到的合外力方向与速度方向成锐角时,物体做加速曲线运动 C.物体受到的合外力方向与速度方向成钝角时,物体做减速直线运动 D.物体受到的合外力方向与速度方向相反时,物体做减速直线运动 10、在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中,有关比例系数k的说法正确的是( ) A.在任何情况下k都等于1 B.在国际单位制中k一定等于1 C.k的数值由质量、加速度和力的大小决定 D.k的数值由质量、加速度和力的单位决定 11、力F1单独作用在物体A上时产生的加速度a1大小为5m/s2,力F2单独作用在物体A上时产生的加速度a2大小为2m/s2,那么,力F1和F2同时作用在物体A上时产生的加速度a可能是() A. 5m/s2 B. 2m/s2 C. 8m/s2 D. 6m/s2 一、选择题(本题共12小题,每题3分,共 1.以下对于惯性的认识中不正确的是:( A B .处于完全失重状态的物体惯性消失 C .相同力作用下加速度小的物体惯性大 D 2.如图1所示,重物B 放在光滑的平板车连结起来。当A 和B ( A ) A .重力、支持力;C .重力、支持力、弹簧拉力、摩擦力; 3A .用50N B .一个真实的力F 可以正交分解为F 1和 C D 4.放在光滑平面上的物体受水平向右的力F 1和水平向左的力F 2,原先F 1>F 2,物体向右运动。在F 1 逐渐减小到等于F 2的过程中,发生的物理情景是:( B ) 5 6(牛顿第二定律 基础理解
整体法和隔离法习题有答案)