高一物理牛顿定律解决问题
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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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用牛顿运动定律解决问题(一)组题人:一、两类动力学问题(1)已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力,然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度,再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况––物体的速度、位移或运动时间。
(2)已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况,应用运动学公式求出物体的加速度,然后再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力,进而求出某些未知力。
求解以上两类动力学问题的思路,可用如下所示的框图来表示:(3)在匀变速直线运动的公式中有五个物理量,其中有四个矢量v0、v1、a、s,一个标量t。
在动力学公式中有三个物理量,其中有两个矢量F、a,一个标量m。
运动学和动力学中公共的物理量是加速度a。
在处理力和运动的两类基本问题时,不论由力确定运动还是由运动确定力,关键在于加速度a,a是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁。
二、应用牛顿第二定律解题的一般步骤:1确定研究对象:依据题意正确选取研究对象2分析:对研究对象进行受力情况和运动情况的分析,画出受力示意图和运动情景图3列方程:选取正方向,通常选加速度的方向为正方向。
方向与正方向相同的力为正值,方向与正方向相反的力为负值,建立方程4解方程:用国际单位制,解的过程要清楚,写出方程式和相应的文字说明,必要时对结果进行讨论三、整体法与隔离法处理连接体问题1.连接体问题所谓连接体就是指多个相互关联的物体,它们一般具有相同的运动情况(有相同的速度、加速度),如:几个物体或叠放在一起,或并排挤放在一起,或用绳子、细杆联系在一起的物体组(又叫物体系).2.隔离法与整体法(1)隔离法:在求解系统内物体间的相互作用力时,从研究的方便性出发,将物体系统中的某部分分隔出来,单独研究的方法.(2)整体法:整个系统或系统中的几个物体有共同的加速度,且不涉及相互作用时,将其作为一个整体研究的方法.3.对连接体的一般处理思路(1)先隔离,后整体.(2)先整体,后隔离典例剖析典例一、由受力情况确定运动情况【例1】将质量为0.5 kg的小球以14 m/s的初速度竖直上抛,运动中球受到的空气阻力大小恒为2.1 N,则球能上升的最大高度是多少?解析通过对小球受力分析求出其上升的加速度及上升的最大高度.以小球为研究对象,受力分析如右图所示.在应用牛顿第二定律时通常默认合力方向为正方向,题目中求得的加速度为正值,而在运动学公式中一般默认初速度方向为正方向,因而代入公式时由于加速度方向与初速度方向相反而代入负值.根据牛顿第二定律得mg +Ff =ma ,a =mg +Ff m=0.5×9.8+2.10.5m/s2=14m/s2上升至最大高度时末速度为0,由运动学公式0-v20=2ax 得最大高度x =02-v202a =0-1422×(-14) m =7 m.答案 7 m 1.受力情况决定了运动的性质,物体具体的运动状况由所受合外力决定,同时还与物体运动的初始条件有关. 2.受力情况决定了加速度,但与速度没有任何关系.【例2】如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定的斜面底端有一质量m =1kg 的物体,物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25.现用轻细绳将物体由静止沿斜面向上拉动,拉力F =10N ,方向平行斜面向上,经时间t =4s 绳子突然断了,求:(1)绳断时物体的速度大小.(2)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间.(sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,g =10 m/s2)解析 (1)物体受拉力向上运动过程中,受拉力F 、斜面的支持力FN 、重力mg 和摩擦力Ff ,如右图所示,设物体向上运动的加速度为a1,根据牛顿第二定律有:F-mgsin θ-Ff=ma1因Ff=μFN ,FN=mgcos θ 解得a1=2 m/s2t=4 s 时物体的速度大小为v1=a1t=8 m/s.(2)绳断时物体距斜面底端的位移m t a x 1621211==绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动,设运动的加速度大小为a2,受力如上图所示,则根据牛顿第二定律,对物体沿斜面向上运动的过程有:mgsin θ+Ff=ma2 Ff=μmgcos θ 解得a2=8 m/s2物体做减速运动的时间s t a v1212==减速运动的位移m t a x 4222212==此后物体将沿着斜面匀加速下滑,设物体下滑的加速度为a3,受力如右图所示,根据牛顿第二定律对物体加速下滑的过程有:mgsin θ-Ff=ma3 Ff=μmgcos θ解得a3=4 m/s2设物体由最高点到斜面底端的时间为t3,所以物体向下匀加速运动的位移:2332121t a x x =+解得s t 2.3103≈= 所以物体返回到斜面底端的时间为t 总=t2+t3=4.2 s典例二、由运动情况确定受力情况【例3】民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口,发生意外情况的飞机在着陆后,打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊组成的斜面,机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来.若某型号的客机紧急出口离地面高度为4m ,构成斜面的气囊长度为5 m .要求紧急疏散时乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2 s ,则(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大?(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少?(g =10 m/s2) 解析(1)设h =4 m ,L =5 m ,t =2 s ,斜面倾角为θ,则Lh=θsin .乘客在气囊上下滑过程,由221at L = 解得: a =2.5 m/s2(2)乘客下滑过程受力分析如右图则有:FN=mgcos θ ,Ff =μFN = μmgcos θ 由牛顿第二定律可得:mgsin θ- Ff=ma代入数据解得:1211=μ规律总结:物体的加速度由物体所受的合力决定,两者大小、方向及变化一一对应;速度大小的变化情况取决于加速度的方向与速度方向的关系,当两者同向时,速度变大,当两者反向时,速度变小。
4.7 用牛顿运动定律解决问题(二) :1、知道力的平衡的概念,共点力作用下物体的平衡状态。
(重点)2、理解共点力作用下物体的平衡条件,并会用它处理简单的平衡问题。
(重点)3、知道什么时超重和失重,知道产生超重和失重的条件,会分析、解决超重和失重问题。
(重、难点)4、会解释生活中常见的超重、失重现象知识点1:共点力的平衡问题1、平衡状态:如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动,我们就说这个物体处于平衡状态。
2、平衡条件:合力等于零,即0=合F 或⎩⎨⎧==00y x F F【知识拓展】解决静态平衡问题的常用方法:1、整体法和隔离法:当一个系统处于平衡状态时,组成系统的每一个物体都处于平衡状态。
一般地,求系统内部物体间相互作用力时,用隔离法,求系统受到的外力作用时,用整体法。
具体应用中,应将这两种方法结合起来灵活运用。
2、力的合成法:物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,反向相反,作用在同一条直线上,可以据此求任意两个力的合力3、相似三角形法:根据合力为零,把三个力画在一个三角形中,看力的三角形与哪个几何三角形相似,根据相似三角形的对应边成比例列方程求解4、正交分解法:正交分解法在处理三力或三力以上平衡问题时,常常先把物体所受的各个力逐一地分解在两个互相垂直的坐标轴上,再分别对每个坐标轴上的分力逐一进行代数运算。
【一念对错】1、处于平衡状态的物体加速度为0.()2、物体的速度为零时,物体一定处于平衡状态。
()3、合力保持恒定的物体处于平衡状态。
()【例1】如图所示,一个重为N 100的小球被夹在竖直的墙壁和A 点之间,已知球心O 与A 点的连线与竖直方向间的夹角︒=60θ。
所有接触点和面均不计摩擦。
试求小球和墙面的压力对A 点的压力大小。
知识点2:超重和失重1、超重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象(2)产生条件:物体具有竖直向上的加速度。
超重和失重1.站在电梯上的人,当电梯竖直减速下降时,下面说法中正确的是( )A .电梯对人的支持力小于人对电梯的压力B .电梯对人的支持力大于人对电梯的压力C .电梯对人的支持力等于人对电梯的压力D .电梯对人的支持力大于人的重力 2.下列几种情况中,升降机绳索拉力最大的是( ) A .以很大速度匀速上升 B .以很小速度匀速下降C .上升时以很大的加速度减速D .下降时以很大的加速度减速 3.在一个封闭系统中,用一弹簧秤称一物体的重量,如果( ) A .读数偏大,则系统一定是向上做加速运动B .读数偏小,则系统可能做加速运动,也可能做减速运动C .读数准确,则系统一定处于平衡状态D .读数时大时小,系统一定是上下往复运动4.把一个质量为0.5kg 的物体挂在弹簧秤下,在电梯中看到弹簧秤的示数是3N ,g 取 210m/s ,则可知电梯的运动情况可能是( )A .以24m/s 的加速度加速上升 B .以24m/s 的加速度减速上升C .以4InlsZ 的加速度加速下降D .以24m/s 的加速度减速下降 5.关于超重和失重,下列说法中正确的是( ) A .超重就是物体受的重力增加了 B .失重就是物体受的重力减少了 C .完全失重就是物体一点重力都不受了D .不论超重或失重甚至完全失重,物体所受重力是不变的6、一物体挂在弹簧秤下,弹簧秤的上端固定在电梯的天花板上,在下列哪种情况下弹簧秤的读数最小( )A .电梯匀加速上升,且B .电梯匀加速下降,且C .电梯匀减速上升,且D .电梯匀减速下降,且7.如图所示,1m 和2m 两木块叠在一起以v 为初速度被斜向上抛出去,不考虑空气阻力,抛出后2m 的受力情况是( ) A .只受重力作用B .受重力和1m 的压力作用C .受重力、1m 的压力和摩擦力的作用D .所受合力的方向与初速度的方向一致8.用一根细绳索将一重物吊在电梯的天花板上,在下列几种情况中,绳的拉力最大是( ) A .匀速上升 B .电梯匀速下降 C .电梯加速上升 D .电梯加速下降9.在升降机内,一人站在磅秤上,发现自己的体重减少了20%,于是他做出了下列判断,你认为正确的是( )A .升降机以0.8速度加速上升B .升降机以0.2速度加速下降C .升降机以0.2g 的加速度减速上升D .升降机以0.8g 的加速度减速下降10.某钢绳所能承受的最大拉力是4104⨯N ,如果用这条钢绳使3.5t 的货物匀加速上升,则物体在7s 内发生的速度改变不能超过______m/s .(210m/s =g )11.质量为1kg 的降落伞下面挂一质量不计的弹簧秤,弹簧秤下再挂一质量为4kg 的物块.在下降过程中,已知降落伞受到空气阻力为30N ,则弹簧秤读数为______N .(物体所受阻力不计).12.一人手提5kg 的物体乘电梯上楼,该电梯从一楼出发,其运动的速度v 与时间t 的关系如图所示.求:(1)这个人登上楼层的高度?(2)用t F -图象表示出电梯上升时,手提重物的力F 随时间t的变化关系.(210m/s =g )13.一个质量是50 kg 的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤,弹簧秤下面挂着一个质量为m=5 kg 的物体A ,当升降机向上运动时,他看到弹簧秤的示数为40 N , g 取10 m/s 2,求此时人对地板的压力。
高一物理牛顿第一定律的应用牛顿第一定律,也被称为惯性定律,是描述物体运动状态的基本原理之一。
在高一物理学习中,我们学习了牛顿第一定律的概念和公式,并学习如何应用它来解释和预测物体的运动。
本文将以一些具体的实例来说明牛顿第一定律的应用。
1. 行驶中的汽车想象一辆正在匀速行驶的汽车,当司机突然紧急刹车,乘客会有向前的惯性,被迫向前移动。
如果没有系安全带,乘客可能会因为惯性而向前飞出。
这个现象可以用牛顿第一定律来解释。
根据牛顿第一定律,如果受力为零,物体将保持静止或匀速直线运动。
在这个例子中,当汽车突然刹车,乘客的身体会继续向前运动,因为惯性使他们保持原来的状态,直到受到摩擦力的阻止。
这也是为什么我们要系好安全带的原因。
2. 球的滚动在运动中的一个球,例如足球或篮球,在没有外力作用下会逐渐减速停下。
这是因为摩擦力和空气阻力作用于球上。
根据牛顿第一定律,如果受力为零,物体将保持静止或匀速直线运动。
在这个例子中,球受到的阻力逐渐增加,并与球的向前运动方向相反。
当阻力与球的惯性力平衡时,球将停下来。
这也是为什么我们在运动中看到的球会逐渐停下的原因。
3. 匀速直线运动的火箭在火箭发射过程中,当火箭的发动机燃料燃烧产生推力时,火箭将获得向上的加速度。
当火箭获得足够的速度后,发动机会停止运作。
根据牛顿第一定律,如果受力为零,物体将保持静止或匀速直线运动。
在这个例子中,火箭获得的速度和加速度将使它保持匀速直线运动,即使发动机停止运作。
这也是为什么在太空中的火箭可以保持匀速直线运动的原因。
4. 滑雪运动员想象一个滑雪运动员在山坡上滑行。
当运动员顺利地滑下坡时,他会保持相对的静止状态,只有少量的动作。
这是因为摩擦力和重力相互平衡,根据牛顿第一定律,如果受力为零,物体将保持静止或匀速直线运动。
在这个例子中,滑雪板与雪地之间的摩擦力与运动员相互作用,使他能够保持相对的静止状态,只需要少量的动作来操控滑雪板的方向。
总结:牛顿第一定律对于解释和预测物体的运动是非常有用的。
1高一物理【利用牛顿第二定律解决动力学实验】专题训练 题组一 探究加速度与力、质量的关系1.甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图(a)、(b)、(c)所示的实验装置,探究“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。
已知他们使用的小车完全相同,小车的质量为M ,重物的质量为m ,试回答下列问题:(1)①甲、乙、丙三个实验小组中,必须补偿小车和长木板之间的阻力的实验小组是 。
A.甲、乙、丙B.甲、乙C.甲、丙②实验时,必须满足“M 远大于m ”的实验小组是 (填“甲”“乙”或“丙”)。
③实验时,甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确,他们作出的a-F图线如图(d)中A、B、C所示,则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是(填“A、B、C”“C、B、A”或“C、A、B”)。
(2)实验中,有同学用打点计时器得到了在不同拉力作用下的几条较为理想的纸带,并在纸带上每5个点取一个计数点,按打点先后依次标为0,1,2,3,4,5。
由于不小心,几条纸带都被撕断了,如图所示(交流电源的频率为50 Hz,图中数据为相邻两计数点间的距离),请根据给出的四段纸带判断:在b、c、d三段纸带中,可能是从纸带a上撕下的是。
A.bB.cC.dD.无法确定(3)小明同学采用图(b)所示实验装置探究“质量一定时加速度与力的关系”实验,以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的a-F图像是图(d)中的一条直线,图线与横坐标的夹角是θ,求得图线的斜率为k,则小车的质量为。
题组二测定动摩擦因数232.如图(a)所示,某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。
所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率为50 Hz 的交流电源、纸带等。
某次实验时,调整木板与水平面的夹角使θ=30°。
接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。
多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。
牛顿运动定律的解题技巧常用的方法:一、整体法★★:整体法是把两个或两个以上物体组成的系统作为一个整体来研究的分析方法;当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力和运动时,一般可采用整体法.二、隔离法★★:隔离法是将所确定的研究对象从周围物体(连接体)系统中隔离出来进行分析的方法,其目的是便于进一步对该物体进行受力分析,得出与之关联的力.为了研究系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,通常可采用隔离法.一般情况下,整体法和隔离法是结合在一起使用的.注:整体与隔离具有共同的加速度,根据牛二定律,分别建立关系式,再联合求解。
三、等效法:在一些物理问题中,一个过程的发展,一个状态的确定,往往是由多个因素决定的,若某量的作用与另一些量的作用相同,则它们可以互相替换,经过替换使原来不明显的规律变得明显简单。
这种用一些量代替另一些量的方法叫等效法,如分力与合力可以互相代替。
运用等效法的前提是等效。
四、极限法极限法是把某个物理量推向极端,即极大或极小,极左或极右,并依此做出科学的推理分析,从而给出判断或一般结论。
极限法在进行某些物理过程的分析时,具有独特作用,恰当运用极限法能提高解题效率,使问题化难为易,化繁为简思路灵活,判断准确。
五、作图法作图法是根据题意把抽象的复杂的物理过程有针对性的表示成物理图示或示意图,将物理问题化成一个几何问题,通过几何知识求解。
作图法的优点是直观形象,便于定性分析,也可定量计算。
六、图象法图象法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性地表示成物理图象,将物理量间关系变为几何关系求解。
对某些问题有独特的优势。
动力学的常见问题:TB TA B A 2解之得g m M m M a A 42sin +-=α,g m M m M a B 42sin 2+-=α 讨论:(1)当m M 2sin >α时,0>A a ,其方向与假设的正方向相同;(2)当m M 2sin =α时,0==B A a a ,两物体处于平衡状态;(3)当m M 2sin <α时,0<A a ,0<B a ,其方向与假设的正方向相反,即A 物体的加速度方向沿斜面向上,B 物体的加速度方向竖直向下。
高一物理必考知识点牛顿第二定律的应用高一物理必考知识点牛顿第二定律的应用牛顿第二定律是经典力学中的一个重要定律,也是高一物理学习的必考知识点之一。
本文将从牛顿第二定律的基本原理出发,介绍一些常见的应用场景及计算方法,并探讨其重要性。
一、牛顿第二定律的基本原理牛顿第二定律的表达式为F=ma,其中F 表示物体所受合力的大小,a 表示物体的加速度,m 表示物体的质量。
这个定律说明了力与物体的质量和加速度之间的关系。
当物体所受合力增大时,其加速度也会增大;当物体的质量增大时,其加速度会减小。
二、常见的牛顿第二定律应用场景及计算方法1. 平面运动中物体的加速度计算在平面运动中,当物体所受合力已知时,可以利用牛顿第二定律计算物体的加速度。
首先确定物体所受的合力,然后根据 F=ma 计算加速度。
2. 弹簧弹性伸缩力的计算弹簧的弹性伸缩力可以利用牛顿第二定律进行计算。
当物体受到垂直于弹簧伸缩方向的外力时,可以根据 F=ma 计算出物体所受的合力。
然后利用胡克定律 F=-kx(其中 k 表示弹簧的弹性系数,x 表示弹簧的伸缩量)计算出弹簧的弹性伸缩力。
3. 坡道上物体的加速度计算当物体置于斜坡上时,可以利用牛顿第二定律计算物体在坡道上的加速度。
首先确定物体所受的合力,然后根据 F=ma 计算加速度。
需要注意的是,斜坡上的合力包括物体自身重力以及由坡度引起的垂直于坡面的力。
4. 电梯内物体的加速度计算电梯内的物体受到的合力包括物体的重力以及电梯提供的力。
通过设置参考系,可以将问题简化为一个自由下落或上升的问题。
根据物体所受的合力确定加速度,然后利用牛顿第二定律计算出加速度的大小。
三、牛顿第二定律的重要性牛顿第二定律在解决物体运动问题中起着重要的作用。
通过运用牛顿第二定律,我们可以准确地计算物体的加速度,并进一步了解物体受力、受力方向以及运动状态的变化。
同时,牛顿第二定律也为其他物理定律的推导提供了基础。
牛顿第二定律应用广泛,不仅在经典力学中有重要地位,还在其他学科中也有广泛应用。