牛顿第二定律的应用(包含各种题型)
- 格式:ppt
- 大小:573.00 KB
- 文档页数:62
整体法、隔离法求解连接体问题(两个或以上物体具有相同的加速度)例1:如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为A.4mg、2mg B.2mg、0 C.2mg、mg D.4mg、mg例2:如图所示,木块A、B质量分别为m、M,用一轻绳连接,在水平力F的作用下沿光滑水平面加速运动,求A、B间轻绳的张力T。
例3:如图所示,五个木块并排放在水平地面上,它们的质量相同,与地面的摩擦不计。
当用力F推第一块使它们共同加速运动时,第2块对第3块的推力为__________。
例4: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。
例5: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 物体B 的质量为m ,则它们的加速度a A. ()(,sin μθ++==g m M F g a B. θθcos )(,cos g m M F g a +==C. ()(,tan μθ++==g m M F g aD. g m M F g a )(,cot +==μθ例6:如图所示,质量为m 2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m 1的物体,与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角,则( )A. 车厢的加速度为θsin gB. 绳对物体1的拉力为θcos 1gmC. 底板对物体2的支持力为g m m )(12-D. 物体2所受底板的摩擦力为θtan 2g m例1总质量为M,环的质量为m面的压力为()A. Mg + mgB. Mg—例2:如图所示,一只质量为mA. gB.gMmC.gMmM+极限法:例1:如右图,质量m=lkg的物块放在倾角为θ的斜面上,斜面体质量M=2kg,斜面与物块的动摩擦因数μ=0.2,地面光滑,θ=370,现对斜面体施一水平推力F,要使物体m相对斜面静止,力F 应为多大?(设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2例2:小车内固定有一个倾角为370的光滑斜面,用—根平行于斜面的细线系住一个质量为m=2kg的小球(如右图所示).若①小车向右的加速度a l=5m/s2时;②小车向右的加速度为a2=15m/s2时,求细线上的拉力的大小.例3:质量为M的木板上放一质量为m的木块,木块与木板间动摩擦因数为μ1,木板与水平地面间动摩擦因数为μ2,现加木板上力F,问F至少多大才能将木板从木块下抽出?共点力的平衡:静态平衡:例1:沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(右图所示),足球的质量为m,网兜的质量不计,足球与墙壁的接触点为B,悬绳与墙壁的夹角为α,求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力.动态平衡:例1:如右图所示.挡板AB和竖直墙之间夹有小球,球的质量为m,则挡板与竖直墙壁之间的夹角θ缓慢增加至θ=90°时,AB板及墙对球压力如何变化?例2:如右图所示,电灯悬挂于两墙壁之间,更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置和OB绳的位置不变,则在A点向上移动的过程中( )A.绳OB的拉力逐渐增大B.绳OB的拉力逐渐减小C.绳OA的拉力先增大后减小D.绳OA的拉力先减小后增大例3:如图:固定在水平面上的光滑半球,球心正上方固定一小定滑轮,细线一端拴一小球A,另一端过定滑轮,今将小球将图球位置缓慢拉至竖直方向,在到达竖直方向之前的过程中,小球对半球的压力及细线的拉力的变化情况()A.变大,变小B.变小,变大C.不变,变小D.变大,变大传送带专题: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的速度移动,一质量m=0.5kg的物体(视为质点)。
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。
牛顿第二定律十大题型分类汇总(带详解)一、牛顿第二定律与斜面结合1.如图所示,一足够长的固定在水平面上的斜面,倾角37θ= ,斜面BC 与水平面AB 平滑连接,质量2kg m =的物体静止于水平面上的M 点,M 点与B 点之间的距离9m L =,物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为0.5μ=,现物体受到一水平向右的恒力14N F =作用,运动至B 点时撤去该力,B 点有一小圆弧,使得物体经过B 点时只有速度方向发生改变,速度大小不变,重力加速度210m/s g =,则:(1)物体到达B 点时的速度大小;(2)物体沿斜面向上滑行的最远距离。
(3)物体从开始运动到最后停止运动的总时间。
解得212m/s a =由M 到B 有212B v a L=解得6m/sB v =(2)沿斜面上滑时,根据牛顿第二定律得2sin37cos37mg mg ma μ︒+︒=解得2210m/s a =沿斜面运动的最远距离为(3)从M 点运动到B 点的时间为从B点运动到斜面最高点的时间为沿斜面下滑时的加速度为3sin37cos37mg mg ma μ︒-︒=解得232m/s a =沿斜面下滑的时间为解得下滑到B点时的速度为在水平面上运动的加速度大小为4mg ma μ=解得245m/s a =从B点到静止的时间为物体从开始运动到最后停止运动的总时间为1234t t t t t =+++解得2.一质量m =2kg 小物块从斜面上A 点由静止开始滑下,滑到斜面底端B 点后沿水平面再滑行一段距离停下来。
若物块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ=0.25。
斜面A、B 两点之间的距离s =18m,斜面倾角θ=37°(sin37°=0.6;cos37°=0.8)斜面与水平面间平滑连接,不计空气阻力,g =10m/s 2。
求:(1)物块在斜面上下滑过程中的加速度大小;(2)物块滑到B 点时的速度大小;(3)物块在水平面上滑行的时间。
牛顿第二定律的应用、超重与失重一、应用牛顿第二定律分析问题的基本思路:(1)已知力求物体的运动状态:先对物体进行受力分析,由分力确定合力;根据牛顿第二定律确定加速度,再由初始条件分析物体的运动状态,应用运动学规律求出物体的速度或位移。
(2)已知物体的运动状态求物体的受力情况:先由物体的运动状态(应用运动学规律)确定物体的加速度;根据牛顿第二定律确定合力,再根据合力与分力的关系求出某一个分力。
二、解题步骤:(1)根据题意,确定研究对象;(2)用隔离法或整体法分析研究对象的受力情况,画受力示意图;(3)分析物理过程是属于上述哪种类型的问题,应用牛顿第二定律分析问题的基本思路进行分析;(4)选择正交坐标系(或利用力的合成与分析)选定正方向,列动力学方程(或结合初始条件列运动学方程);(5)统一单位,代入数据,解方程,求出所需物理量;(6)思考结果的合理性,决定是否需要讨论。
三、例题分析:例1:如图所示,质量m=2kg的物体,受到拉力F=20N的作用,F与水平成37°角。
物体由静止开始沿水平面做直线运动,物体与水平面间的摩擦因数μ=0.1,2s末撤去力F,求:撤去力F 后物体还能运动多远?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)例2:一个质量m=2kg的物体放在光滑的水平桌面上,受到三个与桌面平行的力作用,三个力大小相等F1=F2=F3=10N,方向互成120°,方向互成120°,则:(1)物体的加速度多大?(2)若突然撤去力F1,求物体的加速度?物体运动状况如何?(3)若将力F1的大小逐渐减小为零,然后再逐渐恢复至10N,物体的加速度如何变化?物体运动状况如何?例3:如图所示,停在水平地面的小车内,用轻绳AB、BC拴住一个小球。
绳BC呈水平状态,绳AB 的拉力为T1,绳BC的拉力为T2。
当小车从静止开始以加速度a水平向左做匀加速直线运动时,小球相对于小车的位置不发生变化;那么两绳的拉力的变化情况是:()A、T1变大,T2变大B、T1变大,T2变小C、T1不变,T2变小D、T1变大,T2不变例4:如图所示,物体A质量为2kg,物体B质量为3kg,A、B叠放在光滑的水平地面上,A、B间的最大静摩擦力为10N;一个水平力F作用在A物体上,为保证A、B间不发生滑动,力F的最大值为多少?如果力F作用在B上,仍保证A、B间不滑动,力F最大值为多少?四、超重和失重(1)重力:重力是地球对物体吸引而使物体受到的作用力,是引力,G=mg。
牛顿第二定律25种题型牛顿第二定律是一个非常重要的物理定律,可以应用到各种不同的题型中。
以下是一些可能的题型:1. 计算给定物体的质量和加速度,求解作用力的大小。
2. 给定物体的质量和作用力的大小,求解加速度。
3. 给定物体的质量和加速度,求解作用力的方向。
4. 考虑多个作用力作用在物体上,求解物体的加速度。
5. 考虑摩擦力对物体运动的影响,求解加速度。
6. 考虑空气阻力对物体自由落体的影响,求解加速度。
7. 考虑弹簧力对物体振动的影响,求解加速度。
8. 考虑物体在斜面上的运动,求解加速度。
9. 考虑物体在圆周运动中的加速度。
10. 考虑物体的质量随时间变化,求解加速度。
11. 考虑非惯性系中的物体运动,求解加速度。
12. 考虑相对论效应对物体运动的影响,求解加速度。
13. 考虑电磁力对带电粒子的影响,求解加速度。
14. 考虑磁场对带电粒子的影响,求解加速度。
15. 考虑引力对天体运动的影响,求解加速度。
16. 考虑光子动量对物体的影响,求解加速度。
17. 考虑量子力学效应对微观粒子的影响,求解加速度。
18. 考虑弯曲时空对物体运动的影响,求解加速度。
19. 考虑黑洞的引力对物体的影响,求解加速度。
20. 考虑物体受到辐射的影响,求解加速度。
21. 考虑物体在非常高温或低温环境中的运动,求解加速度。
22. 考虑物体在高速运动中的加速度。
23. 考虑物体在微重力环境中的运动,求解加速度。
24. 考虑物体受到外部激励力的影响,求解加速度。
25. 考虑物体在复杂场景中的运动,求解加速度。
这些题型涵盖了牛顿第二定律在不同情景下的应用,从基本的直线运动到相对论和量子力学等高级领域。
每种题型都需要根据具体情况进行分析和计算,以求得正确的加速度。
图1牛顿第二定律的应用第一类:由物体的受力情况确定物体的运动情况1. 如图1所示,一个质量为m=20kg 的物块,在F=60N 的水平拉力作用下,从静止开始沿水平地面向右做匀加速直线运动,物体与地面之间的动摩擦因数为0.10.( g=10m/s 2) (1)画出物块的受力示意图 (2)求物块运动的加速度的大小 (3)物体在t =2.0s 时速度v 的大小. (4)求物块速度达到s m v /0.6=时移动的距离2.如图,质量m=2kg 的物体静止在水平面上,物体与水平面间的滑动摩擦因数25.0=μ,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)画出物体的受力示意图 (2)物体运动的加速度(3)物体在拉力作用下5s 内通过的位移大小。
〖方法归纳:〗〖自主练习:〗1.一辆总质量是4.0×103kg 的满载汽车,从静止出发,沿路面行驶,汽车的牵引力是6.0×103N ,受到的阻力为车重的0.1倍。
求汽车运动的加速度和20秒末的速度各是多大? ( g=10m/s 2)2.如图所示,一位滑雪者在一段水平雪地上滑雪。
已知滑雪者与其全部装备的总质量m = 80kg ,滑雪板与雪地之间的动摩擦因数μ=0.05。
从某时刻起滑雪者收起雪杖自由滑行,此时滑雪者的速度v = 5m/s ,之后做匀减速直线运动。
求:( g=10m/s 2)(1)滑雪者做匀减速直线运动的加速度大小; (2)收起雪杖后继续滑行的最大距离。
3.如图,质量m=2kg 的物体静止在水平面上,物体与水平面间的滑动摩擦因数25.0=μ,现在对物体施加一个大小F=8N 、与水平方向夹角θ=37°角的斜下上的推力.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。
牛顿第二定律牛顿第二定律11.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F=ma。
3.“五个”性质1.一般思路:分析物体该时的受力情况—由牛顿第二定律列方程一瞬时加速度2.两种模型(1)刚性绳(或接触面):一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,弹力立即改变或消失,不需要形变恢复时间,一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理。
(2)弹簧(或橡皮绳):当弹簧的两端与物体相连(即两端为固定端)时,由于物体有惯性,弹簧的长度不会发生突变,所以在瞬时问题中,其弹力的大小认为是不变的,即此时弹簧的弹力不突变。
[例](多选)(2014 •南通第一中学检测)如图所示,A、B球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为B的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是()A.两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为85吊eB.B球的受力情况未变,瞬时加速度为零C. A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2gsin eD.弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬时加速度向下,瞬时加速度都不为零[例](2013吉林模拟)在动摩擦因数U =0.2的水平面上有一个质量为m=2 kg 的小球, 小球与水平轻弹簧及与竖直方向成0=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示,此时 小球处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零。
当剪断轻绳的瞬间,取g=10 m/s 2,以下说法正确的是()若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度大小为10巾〃2,方向向右针对练习:(2014 •苏州第三中学质检)如图所示,质量分别为m 、2m 的小球A 、B,由 轻质弹簧相连后再用细线悬挂在电梯内,已知电梯正在竖直向上做匀加速直线运动,细线中 的拉力为F,此时突然剪断细线。
在线断的瞬间,弹簧的弹力的大小和小琳的加速度的大小分别为( 4. (2014•宁夏银川一中一模)如图所示,A 、B 两小球分别连在轻线两端,B 球另一端解决两类动力学问题两个关键点 ⑴把握“两个分析”“一个桥梁”两个分析:物体的受力分析和物体的运动过程分析。
1、质量m=4kg的物块,在一个平行于斜面向上的拉力F=40N作用下,从静止开始沿斜面向上运动,如图所示,已知斜面足够长,倾角θ=37°,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,力F作用了5s,求物块在5s内的位移及它在5s末的速度。
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)2、如图所示,质量为0.5kg的物体在与水平面成300角的拉力F作用下,沿水平桌面向右做直线运动,经过0.5m的距离速度由0.6m/s变为0.4m/s,已知物体与桌面间的动摩擦因数μ=0.1,求作用力F的大小。
(g=10m/s2)3、为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离。
已知某高速公路的最高限速v=120km/h。
假设前方车辆突然停止,后车司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)t=0.50s。
刹车时汽车受到的阻力大小f为汽车重力的0.40倍。
该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少?取重力加速度g=10 m/s2。
4、如下图所示,一个人用与水平方向成θ=37°角的斜向下的推力F推一个重G=200N的箱子匀速前进,箱子与地面间的动摩擦因数为μ=0.5(g=10m/s2)。
(1)求推力F的大小(sin370=0.6 cos370=0.8)。
(2)若此人不改变推力F的大小,只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子,推力作用时间t=3s后撤去,求箱子滑行的总位移为多大?5、滑雪是一个常见的体育运动项目,某一山坡滑道可看成倾角θ=30°的斜面,一名滑雪运动员连同滑雪装置总质量m=80 kg,他从静止开始自由匀加速下滑,在时间t=10 s内沿斜面滑道滑下的位移x=200 m,后又进入水平滑道.(设水平滑道足够长,不计空气阻力,取g=10 m/s2)问:(1)运动员在下滑过程中受到的摩擦力Ff为多大?(2)滑雪板与滑道之间的动摩擦因数μ为多少?(3)若水平滑道的动摩擦因数是山坡滑道动摩擦因数的2倍,求运动员在水平滑道上滑行的最大距离.6、一游客在峨眉山滑雪时,由静止开始沿倾角为37°的山坡匀加速滑下。