牛二律,受力分析,运动合成与分解

第十一讲牛顿第二定律应用(一)一、动力学的两类基本问题1.基本思路2.基本步骤3.解题关键(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。

(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。

4.常用方法(1)合成法：在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用合成法。

(2)正交分解法：若物体的受力个数较多(3个或3个以上)时，则采用正交分解法。

类型1已知物体受力情况，分析物体运动情况【典例1】如图甲所示，滑沙运动时，沙板相对沙地的速度大小会影响沙地对沙板的动摩擦因数。

假设滑沙者的速度超过8 m/s时，滑沙板与沙地间的动摩擦因数就会由μ1＝0.5变为μ2＝0.25。

如图乙所示，一滑沙者从倾角θ＝37°的坡顶A 处由静止开始下滑，滑至坡底B (B 处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面，最后停在C 处。

已知沙板与水平地面间的动摩擦因数恒为μ3＝0.4，AB 坡长L ＝20.5 m ，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2，不计空气阻力，求：(1)滑沙者到B 处时的速度大小；(2)滑沙者在水平地面上运动的最大距离；(3)滑沙者在AB 段与BC 段运动的时间之比。

解析 (1)滑沙者在斜面上刚开始运动时速度较小，设经过t 1时间下滑速度达到8 m/s ，根据牛顿第二定律得mg sin θ－μ1mg cos θ＝ma 1解得a 1＝2 m/s 2所以t 1＝v a 1＝4 s 下滑的距离为x 1＝12a 1t 21＝16 m接下来下滑时的加速度a 2＝g sin θ－μ2g cos θ＝4 m/s 2下滑到B 点时，有v 2B －v 2＝2a 2(L －x 1) 解得v B ＝10 m/s 。

(2)滑沙者在水平地面减速时的加速度大小a 3＝μ3g ＝4 m/s 2所以能滑行的最远距离x 2＝v 2B 2a 3＝12.5 m 。

力的合成与分解牛顿第二定律的推导牛顿第二定律是经典力学中的重要定律，描述了物体受力时的运动情况。

在解释力的合成与分解时，可以运用牛顿第二定律的推导过程。

本文将通过推导牛顿第二定律，讨论力的合成与分解的原理及应用。

首先，让我们回顾一下牛顿第二定律的表达式：F = ma其中，F代表物体所受合力的大小，m是物体的质量，a是物体的加速度。

根据这个公式，我们可以推导出力的合成与分解的原理。

一、力的合成当一个物体受到多个力的作用时，这些力可以合成为一个合力。

合力的大小和方向取决于原力的大小和方向。

假设有两个力作用于物体上，分别是F1和F2，它们的大小分别是F1和F2，方向可以表示为θ1和θ2。

根据三角形法则，我们可以将两个力的合力表示为：F = √(F1² + F2² + 2F1F2cos(θ1-θ2))在上述公式中，F代表合力的大小，F1和F2为原力的大小，θ1和θ2为原力的方向。

这个公式可以应用于多个力的合成，只需要不断迭代计算即可得到最终的合力。

二、力的分解与合成相反，力的分解是将一个力拆解为多个力的过程。

这个方法常被用于研究物体在斜面上的运动，或者寻找物体在不同方向上受力的分量。

假设有一个力F作用于物体上，它的大小为F，方向为θ。

我们可以将这个力分解为两个力F₁和F₂，它们的大小和方向分别为：F₁ = FcosθF₂ = Fsinθ这里，F₁和F₂分别表示力F在水平方向上和垂直方向上的分量。

通过分解一个力，我们可以更好地理解物体在不同方向上所受到的力的作用效果。

三、示例应用现在，让我们通过一个具体的例子来说明力的合成与分解的应用。

假设有一块质量为m的物体沿着水平方向受到一个力F₁的作用，同时受到一个与地面成θ角的力F₂的作用。

根据牛顿第二定律，我们可以得到物体的加速度a：F = F₁ + F₂ = ma在这个例子中，我们可以看到F₂是F的分力，它使物体具有沿斜面运动的趋势。

将F分解为垂直和水平方向上的分力F₁和F₂，我们可以更清楚地分析物体在这两个方向上的受力情况。

受力分析前言：由牛顿第二定律说开去连接力学和运动的公式：1.牛顿第二定律：F合=ma；2.动量定理：I合=ΔP；3.动能定理：W合=ΔE k。

其中牛顿定理是这三个公式中最重要的公式。

牛顿第二定律有两个典型应用：1.由受力求运动；2.由运动求力。

受力分析：只分析性质力，不分析效果力弹力：“两要点三方法”两要点：1.物体或系统与外界有多少个接触面或者点，就最多有多少个弹力；2.是否发生弹性形变。

三种方法：1.“假设法”：分析两个物体在接触处是否有弹力作用，可先假设没有所接触的物体，再看被研究的物体有怎样的运动趋势。

若研究物体倒向接触物体的一边，则有弹力（与接触面垂直，且指向受力物体）；若研究物体倒向院里接触物体的一边，则有拉伸的弹力（如绳连接、杆连接）。

（例）例1：如图所示，判断接触面对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。

a b图1—1例2：如图所示，判断接触面MO、ON对球有无弹力，已知球静止，接触面光滑。

图1—2例3：如图1—6所示，小车上固定着一根弯成α角的曲杆，杆的另一端固定一个质量为m的球，试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向：（1）小车静止；（2）小车以加速度a水平向右运动；（3）小车以加速度a水平向左运动。

2.“替换法”：针对杆连接，用绳子替换杆。

若能维持原来的力学状态，则杆提供的是拉力；否则，是支持力。

延伸：杆连接和绳连接的联系与区别绳的特征：1.只能拉伸，不能压缩，所受弹力只有拉力。

典型应用：绳拉球过最高点问题的本质（T=0）。

2.形变瞬间完成（相对于弹簧），弹力发生突变，有能量损失。

3.轻绳各处受力相等，且拉力方向沿着绳子。

例4：如图4－1－3所示，物体A 和B 质量均为m ，且分别与轻绳连接跨过光滑轻质定滑轮，B 放在水平面上，A 与悬绳竖直．用力F 拉B 沿水平面向左匀速运动过程中，绳对A 的拉力的大小是 ( )A.一定大于mg B ．总等于mgC ．一定小于mgD ．以上三项都不正确杆的特征：1. 轻杆受到的弹力既有拉力又有压力。

牛二定律基本解题方法和步骤a．单物体步骤：确定一个研究对象m；选定研究状态；受力分析求解F合；运动分析求解a；由牛顿第二定律得F合＝ma；列式求解。

关键：正确的受力分析。

基本思路：受力情况和运动情况之间相互关联的桥梁——加速度。

正交分解法：正交分解法是受力分析求合外力的常用方法。

F X＝F1X＋F2X＋F3X＝ma xF Y＝F1Y＋F2Y＋F3Y＝ma y正交分解的关键在于巧妙确定x轴方向。

大致有两种选择：Ⅰ分解力而不分解加速度——通常以加速度a的方向为x轴正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上，分别得x轴和y轴的合力。

根据力的独立作用原理，各个方向上的力分别产生各自的加速度，得方程组。

F＝maF y＝0Ⅱ分解加速度而不分解力——可根据物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a，根据牛顿第二定律得方程组＝ma xFF y＝ma y例1．如图，位于水平地面上的质量为m的小木块，在大小为F、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿水平面做匀加速直线运动。

若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，则木块的加速度为多少？答案：错误！未找到引用源。

例2．如图所示，一物块位于粗糙水平桌面上，物块与桌面间的滑动摩擦因数为μ，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a向右运动。

若保持力的方向不变而增大力的大小，则（）A．a变大B．a不变C．因为夹角未知，故不能确定大小变化D．因为物体质量未知，故不能确定大小变化答案：C例3．一个重力为G的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为μ，今用一个与水平方向成α角的恒力F拉物体，为使物体在水平地面上做匀加速直线运动，则力F的范围如何？答案：错误！未找到引用源。

例4．两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0～0.4 s时间内的v﹣t图象如图所示。

若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为（）A．1/3和0.30 s B．3和0.30 sC．1/3和0.28 s D．3和0.28 s答案：B例5．为了测量小木板和斜面间的动摩擦因数，某同学设计了如下的实验．在小木板上固定一个弹簧秤（弹簧秤的质量可不计），弹簧秤下吊一个光滑小球。

1．定律内容：物体的加速度跟物体所受的合外力F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。

而以物理学的观点来看，牛顿运动第二定律亦可以表述为“物体随时间变化之动量变化率和所受外力之和成正比”。

即动量对时间的一阶导数等于外力之和。

牛顿第二定律说明了在宏观低速下，∑F∝a，∑F∝m，用数学表达式可以写成∑F =kma，其中的k是一个常数。

但由于当时没有规定1个单位的力的大小，于是取k= 1，就有∑F=ma，这就是今天我们熟悉的牛顿第二定律的表达式。

2．公式：F合=m a （单位：N（牛）或者千克米每二次方秒）牛顿原始公式：F=Δ(m v)/Δt（见牛顿《自然哲学之数学原理》）。

即，作用力正比于物体动量的变化率，这也叫动量定理。

在相对论中F=m a是不成立的，因为质量随速度改变，而F=Δ(m v)/Δt依然使用。

由实验可得F∝m,F∝a3．几点说明：（1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。

力和加速度同时产生、同时变化、同时消失。

（2）F=m a是一个矢量方程，应用时应规定正方向，凡与正方向相同的力或加速度均取正值，反之取负值，一般常取加速度的方向为正方向。

（3）根据力的独立作用原理，用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时，可将物本所受各力正交分解[1]，在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程。

4.牛顿第二定律的六个性质：（1）因果性：力是产生加速度的原因。

（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∑F= m a 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。

根据他的矢量性可以用“平行四边形”法讲力合成或分解。

（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和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。

应用牛顿第二定律的常用方法李仕才专题三：应用牛顿第二定律的常用方法1．应用牛顿第二定律的常用方法——合成法、分解法（一）合成法合成法需要首先确定研究对象，画出受力分析图，将各个力按照力的平行四边形定则在加速度方向上合成，直接求出合力，再根据牛顿第二定律列式求解，此方法被称为合成法，具有直观简便的特点．（二）分解法分解法需确定研究对象，画出受力分析图，根据力的实际作用效果，将某一个力分解成两个分力，然后根据牛顿第二定律列式求解，此方法被称为分解法．分解法是应用牛顿第二定律解题的常用方法，但此法要求对力的作用效果有着清楚的认识，要按照力的实际效果进行分解．例1如图所示，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37°角，球和车厢相对静止，球的质量为m＝1 kg.(g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)悬线对球的拉力．解析球和车厢相对静止，它们的运动情况相同，由于对球的受力情况知道的较多，故应以球为研究对象．通过对小球受力分析，可以确定小球的加速度，即车厢的加速度不确定，但车厢的运动情况还与初速度方向有关，因此车厢的运动性质具有不确定性．深入细致的审题是防止漏解和错解的基础．(1)解法一：合成法以球为研究对象，受力如图甲所示．球受两个力作用，重力mg和线的拉力F T，由球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动，故其加速度沿水平方向，合外力沿水平方向．做出mg和F T合成的平行四边形如图甲所示，由数学知识得球所受的合力为F合＝mg tan37°.由牛顿第二定律F合＝ma得球的加速度为a＝F合m＝g tan37°＝7.5m/s2，方向水平向右．故车厢可能向右做匀加速直线运动，也可能向左做匀减速直线运动．解法二：分解法以球为研究对象，画出受力图，如图乙所示．绳的拉力在竖直方向和水平方向上分别产生两个效果，一是其竖直分力F1和小球的重力平衡，二是其水平分力F2使小球产生向右的加速度，故F T cos37°＝mg，F T sin37°＝ma，解得a＝g tan37°＝7.5 m/s2，故车厢可能向右做匀加速直线运动，也可能向左做匀减速直线运动．(2)由受力图可得，线对球的拉力大小为F T＝mgcos37°＝12.5 N.答案(1)见解析(2)12.5 N2．正交分解法正交分解法需确定研究对象，画出受力分析图，建立直角坐标系，将相关作用力投影到相互垂直的两个坐标轴上，然后在两个坐标轴上分别求合力，再根据牛顿第二定律列式求解，此方法被称为正交分解法．直角坐标系的选取，原则上是任意的，但坐标系建立的不合适，会给解题带来很大的麻烦，如何快速准确地建立坐标系，要依据题目的具体情境而定，正交分解的最终目的是为了合成．当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，通常采用正交分解法解题．为减少矢量的分解，建立坐标系时，确定x轴的正方向常有以下两种选择．(1)分解力而不分解加速度分解力而不分解加速度，通常以加速度a的方向为x轴的正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上，分别求得x轴和y轴上的合力F x和F y.根据力的独立作用原理，各个方向上的力分别产生各自的加速度，得F x＝ma，F y＝0.例2如图所示，小车在水平面上以加速度a向左做匀加速直线运动，车厢内用OA、OB 两根细绳系住一个质量为m的物体，OA与竖直方向的夹角为θ，OB是水平的．求OA、OB 两绳的拉力F T1和F T2的大小．解析m的受力情况及直角坐标系的建立如图所示(这样建立只需分解一个力)，注意到a y＝0，则有F T1sinθ－F T2＝ma，F T1cosθ－mg＝0，解得F T1＝mgcosθ，F T2＝mg tanθ－ma.答案F T1＝mgcosθF T2＝mg tanθ－ma(2)分解加速度而不分解力物体受几个互相垂直的力的作用，应用牛顿运动定律求解时，若分解的力太多，则比较繁琐，所以在建立直角坐标系时，可根据物体的受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a，得a x和a y，根据牛顿第二定律得F x＝ma x，F y＝ma y，再求解．这种方法一般是以某个力的方向为x轴正方向时，其他的力都落在或大多数落在两个坐标轴上而不需要再分解的情况下应用．例3如图所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上，质量为m的物块A叠放在物体B上，物体B的上表面水平．当A随B一起沿斜面下滑时，A、B保持相对静止．求B对A 的支持力和摩擦力．解析 当A 随B 一起沿斜面下滑时，物体A 受到竖直向下的重力mg 、B 对A 竖直向上的支持力F N 和水平向左的摩擦力F f 的作用而随B 一起做加速运动．设B 的质量为M ，以A 、B 为整体，根据牛顿第二定律有(m ＋M )g sin θ＝(m ＋M )a ，得a ＝g sin θ.将加速度沿水平方向和竖直方向进行分解，如图所示．则a x ＝a cos θ＝g sin θcos θ，a y ＝a sin θ＝g sin 2θ，所以F f ＝ma x ＝mg sin θcos θ，由mg －F N ＝ma y ＝mg sin 2θ，得F N ＝mg cos 2θ.答案 mg sin θcos θ mg cos 2θ3．整体法和分隔法如果系统是由几个物体组成，它们有相同的加速度，在求它们之间的作用力时，往往是先用整体法求它们的共同加速度，再用分隔法求它们之间的作用力．例4如图所示，质量为2m 的物体A 与水平地面间的摩擦可忽略不计，质量为m 的物体B 与地面间的动摩擦因数为μ，在水平推力F 的作用下，A 、B 做匀加速直线运动，则A 对B 的作用力为多大？解析 以A 、B 整体为研究对象进行受力分析，受重力G 、支持力F N 、水平向右的推力F 、水平向左的摩擦力F f (F f ＝μmg )．设加速度为a ，根据牛顿第二定律得F －F f ＝3ma . 以B 为研究对象进行受力分析，受重力G B 、支持力F N B 、A 对B 水平向右的作用力F AB 、水平向左的摩擦力F fB (F fB ＝μmg )．根据牛顿第二定律得F AB －F fB ＝ma .联立以上各式得F AB ＝F ＋2μmg 3. 答案 F ＋2μmg34．极限分析法在处理临界问题时，一般用极限法，特别是当某些题目的条件比较隐蔽、物理过程又比较复杂时．例5如图所示，质量为M的木板上放着一质量为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.若要将木板从木块下抽出，则加在木板上的力F至少为多大？解析木板与木块通过摩擦力联系，只要当两者发生相对滑动时，才有可能将木板从木块下抽出．此时对应的临界状态是：木板与木块间的摩擦力必定是最大静摩擦力F f m(F f m＝μ1mg)，且木块运动的加速度必定是两者共同运动时的最大加速度a m.以木块为研究对象，根据牛顿第二定律得F f m＝ma m.①a m也就是系统在此临界状态下的加速度，设此时作用在木板上的力为F0，取木板、木块整体为研究对象，则有F0－μ2(M＋m)g＝(M＋m)a m.②联立①、②式得F0＝(M＋m)(μ1＋μ2)g.当F>F0时，必能将木板抽出，即F>(M＋m)(μ1＋μ2)g时，能将木板从木块下抽出．答案F>(M＋m)(μ1＋μ2)g5．假设法假设法是解物理问题的一种重要方法．用假设法解题，一般依题意从某一假设入手，然后用物理规律得出结果，再进行适当的讨论，从而得出正确答案．例6如图所示，火车车厢中有一个倾角为30°的斜面，当火车以10 m/s2的加速度沿水平方向向左运动时，斜面上质量为m的物体A保持与车厢相对静止，求物体所受到的静摩擦力．(取g＝10 m/s2)解析物体受三个力作用：重力mg、支持力F N和静摩擦力F f，因静摩擦力的方向难以确定，且静摩擦力的方向一定与斜面平行，所以假设静摩擦力的方向沿斜面向上．根据牛顿第二定律，在水平方向上有F N sin30°－F f cos30°＝ma.①在竖直方向上有F N cos30°＋F f sin30°＝mg.②由①、②式得F f＝－5(3－1)m，负号说明摩擦力F f的方向与假设的方向相反，即沿斜面向下．答案－5(3－1)m6．传送带类问题的分析方法例7如图所示，传送带与地面倾角θ＝37°，从A 到B 长度为16 m ，传送带以10 m/s 的速率逆时针转动．在传送带上端A 处无初速度地放一个质量为0.5 kg 的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5.求物体从A 运动到B 所需要时间是多少？(sin37°＝0.6，co s37°＝0.8，g ＝10 m/s 2)分析传送带逆时针转动，在物体加速到速度等于传送带速度之前，物体受到沿斜面方向向下的摩擦力，这一动力学条件是在审题过程中容易发现的，当物体的速度达到传送带速度之后，物体受到的摩擦力会发生怎样的变化呢？这是审题过程中要注意研究的问题．解析 物体放在传送带上后，开始的阶段，由于传送带的速度大于物体的速度，物体所受的摩擦力沿传送带向下，受力如图甲所示，物体由静止加速，由牛顿第二定律得mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1解得a 1＝10 m/s 2物体加速至与传送带相同的速度需要的时间为t 1＝v a 1＝1010s ＝1 s 物体加速到与传送带相同的速度经过的位移为s ＝12a 1t 21＝5 m由于μ<tan θ(μ＝0.5，tan θ＝0.75)，物体在重力作用下将继续加速运动，当物体速度大于传送带的速度时，物体受到沿传送带向上的摩擦力，受力如 图乙所示由牛顿第二定律得mg sin θ－μmg cos θ＝ma 2解得a 2＝2 m/s 2设后一阶段物体滑至底端所用的时间为t 2，由L －s ＝vt 2＋12a 2t 22 解得t 2＝1 s(t 2＝－11 s 舍去)所以，物体从A 运动到B 所用时间t ＝t 1＋t 2＝2 s.答案 2 s规律总结传送带类问题的求解思路和技巧解决传送带类问题的关键是找准临界情况，即物体与传送带速度相等时，此时物体受到的摩擦力会发生突变，有时是摩擦力的大小发生突变(传送带水平放置)，有时是摩擦力的方向发生突变(传送带倾斜放置，如例7)，然后正确运用运动学知识即可顺利求解．。

牛顿第二定律的简单应用1.牛顿第二定律的用途：牛顿第二定律是联系物体受力情况与物体运动情况的桥梁．根据牛顿第二定律，可由物体所受各力的合力，求出物体的加速度；也可由物体的加速度，求出物体所受各力的合力.2.应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象．(2)进行受力分析和运动状态分析，画出受力分析图，明确运动性质和运动过程．(3)求出合力或加速度．(4)根据牛顿第二定律列方程求解．3.两种根据受力情况求加速度的方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用，应用平行四边形定则求这两个力的合力，再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向．加速度的方向就是物体所受合力的方向．(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法分别求物体在x 轴、y 轴上的合力F x 、F y ，再应用牛顿第二定律分别求加速度a x 、a y .在实际应用中常将受力分解，且将加速度所在的方向选为x 轴或y 轴，有时也可分解加速度，即⎩⎪⎨⎪⎧F x ＝ma x F y ＝ma y . 注意：在应用牛顿第二定律解决问题时要重点抓住加速度a 分析解决问题。

【题型1】如图所示，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的夹角θ＝37°，小球和车厢相对静止，小球的质量为1 kg.sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g ＝10 m/s 2.求：(1)车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况；(2)悬线对小球的拉力大小．【题型2】(多选)如图所示，套在绳索上的小圆环P 下面用悬线挂一个重力为G 的物体Q 并使它们处于静止状态，现释放圆环P ，让其沿与水平面成θ角的绳索无摩擦下滑，在圆环P 下滑过程中绳索处于绷紧状态(可认为是一直线)，若圆环和物体下滑时不振动，稳定后，下列说法正确的是( )A.Q 的加速度一定小于g sin θB.悬线所受拉力为G sin θC.悬线所受拉力为G cos θD.悬线一定与绳索垂直【题型3】如图所示，质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上做减速运动，a与水平方向的夹角为α.求人受到的支持力和摩擦力．【题型4】如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变，下列说法中正确的是()A.车厢的加速度大小为g tanB.绳对物体1的拉力为m1g cosθC.车厢底板对物体2的支持力为(m2－m1)gD.物体2受车厢底板的摩擦力为0针对训练1.如图所示，一倾角为α的光滑斜面向右做匀加速运动，物体A相对于斜面静止，则斜面运动的加速度为()A.g sin αB.g cosC.g tan αD.gtan α2.如图所示，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态，现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。

牛顿第二定律全解一、牛顿第二定律的内容1. 表述- 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且加速度的方向跟作用力的方向相同。

- 用公式表示为F = ma，其中F是合外力（单位为牛顿，N），m是物体的质量（单位为千克，kg），a是加速度（单位为米每二次方秒，m/s²）。

二、牛顿第二定律的理解1. 因果性- 力是产生加速度的原因。

只要物体所受的合外力不为零，物体就会产生加速度。

例如，静止在水平桌面上的物体，当受到一个水平拉力时，由于受到了合外力，就会产生加速度而开始运动。

2. 矢量性- 加速度a与合外力F的方向相同。

当合外力的方向改变时，加速度的方向也随之改变。

当一个物体受到向上的拉力大于重力时，合外力向上，加速度也向上；若拉力减小到小于重力，合外力向下，加速度也向下。

3. 瞬时性- 加速度与合外力是瞬时对应的关系。

合外力发生变化时，加速度也同时发生变化。

例如，在弹簧振子的运动中，当弹簧的弹力发生变化时，振子的加速度也立即发生变化。

4. 同体性- 公式F = ma中的F、m、a是针对同一物体而言的。

不能将一个物体的力和另一个物体的质量、加速度代入公式计算。

5. 独立性- 当物体受到多个力作用时，每个力都会独立地产生一个加速度，就好像其他力不存在一样，物体实际的加速度是这些加速度的矢量和。

例如，一个物体在水平方向受到拉力F_1，在竖直方向受到重力G和支持力N，水平方向的拉力F_1会独立地使物体在水平方向产生加速度a_1=(F_1)/(m)，而竖直方向由于重力和支持力平衡，加速度为0，物体总的加速度就是水平方向的加速度a_1。

6. 相对性- 牛顿第二定律只适用于惯性参考系。

在非惯性参考系中，需要引入惯性力才能应用牛顿第二定律。

例如，在加速上升的电梯中观察物体的运动，若以电梯为参考系（非惯性参考系），要使牛顿第二定律形式上成立，就需要引入惯性力。

三、牛顿第二定律的应用1. 已知受力情况求运动情况- 步骤：- 首先对物体进行受力分析，求出合外力F。

表达式:F合=ma;正交分解:∑Fx=max,∑Fy=may;系统牛顿第二定律:∑F外力=m1a1+m2a2+m3a3+……内容:物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同.牛顿第二定律所受合外力不为零:运动状态改变的难易程度超重:F>G;具有向上的加速度;物体加速上升或减速下降失重:F完全失重:F=0;具有向下的加速度,大小为g;物体加速下降或减速上升基本步骤:确定研究对象→受力情况分析,画出受力分析图→运动情况分析,画出运动情景图→由牛顿第二定律列方程→求解,讨论(注意正交分解法的应用)已知受力情况,求运动情况已知运动情况,求受力情况律应用理解:矢量性,瞬时性,独立性,因果关系,单位关系物理意义:定量的揭示了力和运动的关系.系统牛顿第二定律对连接体,可以在几个物体加速度不同时,考虑合力与加速度的关系∑F = m1a1+m2a2+ …例3(1994年全国)质量M=10千克的木楔ABC静置于粗糙水平面上,滑动摩擦系数μ=0.02,在木楔的倾角为30 的斜面上,有一质量m=1.0千克的物块由静止开始沿斜面下滑,如图,当滑行路程s=1.4m时,其速度v=1.4m/s,在这过程中木楔没有动,,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向.(g=10m/s)分析:物块滑下2as = v2 a = 0.7m/s2a‖=acosθ=0.61m/s2f = ma‖=1.0kg×a‖=0.61N 水平向右矢量法:例:如图,倾角为α的斜坡上行驶着一辆小车,车顶吊着一只单摆,一观察者测得摆线与竖直方向的夹角为β,则可判断小车的加速度大小为:BA.a = gsinβ/ sin(α+β)B.a = gsinβ/ cos(α+β)C.a = gsinβ/ sinαD.a = gsinα分析:小球受到重力,拉力与合力组成矢量三角形mg/ sin(90°-α-β) = ma/sinβα= gsinβ/cos(α+β)超重和失重1.超重:视重>实重a竖直向上N-G = ma加速上升或减速下降2.失重:视重< 实重a竖直向下G-N = ma加速下降或减速上升例:(1994年上海)原来作匀速运动的升降机内,有一被伸长弹簧拉住的,具有一定质量的物体A静止在地板上,如图,现发现A突然被弹簧拉向右方,由此可判断,此升降机的运动可能是:B加速上升减速上升下降减速下降三,弹簧问题弹簧长度的变化影响力的变化,因此研究时往往比较复杂一般弹簧弹力不会随外力变化而突变,但如果事情值弹簧,一端没有束缚的情况下弹力也会突变例: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固定与杆上,小球处于静止状态,设拔去销钉M瞬间,小球的加速度大小为12m/s2,若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间,小球的加速度可能是多少(g = 10m/s)分析:拔去销钉瞬间,小球加速度的大小为12m/s2,方向可以向上也可以向下当a向上时:N – G = ma 上部弹簧的力为ma 方向向下撤掉N ma + mg = ma1 a1 = 22m/s2当a向下时:N + G = ma 上部弹簧的力为ma 方向向上撤掉N ma – mg = ma1 a1 = 2m/s2抓住几个点伸到最长的点,压缩到最短的点弹簧原长的点受力平衡的点。

牛顿第二定律及其知识点牛顿第二定律是经典力学中的一个重要定律，描述了物体的运动与受力之间的关系。

它是牛顿三大运动定律之一，被广泛地应用于物理学和工程学中。

本文将以“step by step thinking”的方式，逐步介绍牛顿第二定律的概念和知识点。

1.牛顿第二定律的表述牛顿第二定律可以用数学公式来表示：F = ma，其中F表示物体所受的合外力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。

这个公式表明了物体的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比。

换句话说，施加在物体上的力越大，物体的加速度就越大；物体的质量越大，物体的加速度就越小。

2.牛顿第二定律的应用牛顿第二定律在物理学和工程学中有着广泛的应用。

它可以用来计算物体的运动轨迹、力的大小和方向等问题。

例如，当我们知道物体的质量和加速度时，可以利用牛顿第二定律计算作用在物体上的合外力大小；当我们知道物体的质量和施加在物体上的力时，可以利用牛顿第二定律计算物体的加速度。

3.牛顿第二定律和惯性系牛顿第二定律的应用范围是惯性系中的物体。

惯性系是指没有受到任何力作用的参考系。

在惯性系中，牛顿第二定律成立；而在非惯性系中，物体可能受到惯性力或其他非惯性力的作用，牛顿第二定律不再成立。

4.牛顿第二定律和质量质量是物体所固有的一个属性，是描述物体惯性的量度。

牛顿第二定律告诉我们，物体的加速度与物体的质量成反比。

具有较大质量的物体，由于其惯性较大，所受到的力相同情况下加速度较小；而具有较小质量的物体，由于其惯性较小，所受到的力相同情况下加速度较大。

5.牛顿第二定律的局限性牛顿第二定律在某些极端条件下可能不适用。

例如，当物体接近光速时，由于相对论效应的影响，牛顿第二定律需要进行修正。

此外，在微观尺度下，量子力学的规律也可能取代牛顿第二定律。

总结：牛顿第二定律是经典力学中的一个基本定律，描述了物体的运动与受力之间的关系。

它的应用范围广泛，并在物理学和工程学中发挥着重要作用。