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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 。
牛顿第二定律解题思路一、高中物理研究问题，有两条最基本的途径：一是从运动和力的角度去进行研究，另一条是从功和能的角度去进行研究。
这两条途径，几乎渗透于整个高中物理的全部，其中第一条途径的核心是牛顿运动定律。
应用牛顿定律来解决问题，我们应该遵循的最基本的方法是：对象→受力→过程→模型→规律→方程→结果即首先要弄清研究的对象是哪个物体，它受到哪些力，运动的过程是怎么样的；然后建立起一个合理的动力学模型，确定所应用规律，例出方程，求得结果。
一般来说，应用牛顿定律来解决问题通常有如下二大类问题：第一类是非常重视力和加速度的因果关系。
第二类是动力学与运动学结合在一起。
二、解题方法(1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，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外力的方向．反之，若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力．(2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分解法求物体的合外力．应用牛顿第二定律求加速度，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 基本(3)解题步骤：1、 确定研究对象2、 对研究对象进行受力分析3、 分析对象的运动情况（特别确定加速度的情况：包括方向和大小）4、 把物体受到的所有外力分解到加速度方向和垂直加速度方向5、 在加速度方向：利用牛顿第二定律建议程；在垂直加速度方向：利用单方向平衡建方程解题。
6、 关于加速度：利用已知条件或其它求解。
三：应用举例：例1：11.如图6-2-2所示，位于水平面上的质量为M 的小木块，在大小为F 、方向与水平方向成α角的拉力作用下沿地面做加速运动.若木块与地面之间的动摩擦因数为μ，则木块的加速度为[ ] 图6-2-2A F/MB .Fcos α/MC .(Fcos α-μMg)/M D.［Fcos α-μ(Mg-Fsin α)］/M 例2：如图所示，车内绳AB 与绳BC 拴住一小球，BC 绳水平，车由静止向右作匀加速直线运动，小球仍处于图中所示位置，则[ ]A ．AB 绳拉力变大，BC 绳拉力变大 B ．AB 绳拉力变大，BC 绳拉力变小C ．AB 绳拉力变大，BC 绳拉力不变D ．AB 绳拉力不变，BC 绳拉力变大例3. 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l ，与物体l 相连接的绳与竖直方向成θ角，则（ ）A. 车厢的加速度为gsin θB. 绳对物体1的拉力为m 1g ／cos θC. 底板对物体2的支持力为（m 2-m 1）gD. 物体2所受底板的摩擦力为m 2gtan θ例4：风洞实验中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图1所示。
牛顿第二定律教学知识点总结
一.教学内容：牛顿第二定律的应用
二.知识要点：牛顿运动定律的应用，进一步解决动力学问题。
三.重点、难点解析：
1、应用牛顿运动定律解题的一般步骤：
(1)确定研究对象。
(2)将研究对象隔离出来进行受力分析，并画出受力图。
(3)分析研究对象的运动情况，画出运动简图：标出物体的速度方向(由此可得滑动摩擦力的方向)以及加速度的方向(即合外力的方向)。
(4)应用牛顿第二定律列方程，应用运动学公式列式。
(5)解方程并分析讨论结果是否正确合理。
2、处理动力学问题的基本方法：那道题目之后，要对物体的受力情况和运动情况进行必要的分析，而初学者往往一拿到题目就想代牛顿定律公式和运动学公式，结果把有初速度的当作无初速度，有摩擦力的以为没有摩擦，多过程的问题误认为是单个过程，这样不但会解错题目，而且形成一种乱套公式的不良习惯。
认真审题，弄清物体受力情况和运动情况，确定了解题思路再着手解题，这是解题的基本方法也是必须训练的基本功。
由于物体的受力情况与运动情况密不可分，所以受力分析和运动分析往往是同时考虑，交叉进行，在画受力分析图时，把所受外力画在物体上。
3、物体的运动情况分析方法：
(1)分析研究对象有没有初速度，初速度的方向如何。
(2)分析研究对象作什么形式的运动，是匀速直线运动，还是匀加速直线运动或是匀减速运动。
(3)从受力情况或从运动学公式，分析是否能确定加速度的大小和方向。
(4)分清物体经历的是一个阶段的运动(a不变)，还是连续发生的分阶段运动，找到各段之间存在的联系，判断相邻两段运动中哪些物理量必定相同，速度、位移还是时间等。
「核心物理4」高中物理之牛顿第二定律核心知识讲解附例题
讲解
牛顿第二定律
1.定义：
物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量m 成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
2.公式：
3.重要意义：
解决不平衡问题
牛顿第二定律揭示了运动和力的关系，始终记住合力和加速度具有同一性，即合力的大小和加速度大小同时变化、它们方向始终相同。
确定出一个物理量的变化即能判断另一个物理量的变化。
4.解题思路：
①首先是受力分析；
②当各力的方向不在同一直线是正交分解；
③找到加速度a方向，即合力F合方向；
④列式子时，通过受力分析表示出合力大小，写在公式左边，公式右边仅用ma表示即可，在写公式第一步时不可随意移项。
5.两种考察方式
（1）从受力确定运动情况（已知受力情况）
解题思路：
①根据牛顿第二定律求出加速度——a
②根据运动学规律确定物体运动情况——位移x、速度v、时间t
（2）从运动情况确定受力（已知运动情况）
解题思路：
①根据运动学规律确定物体的加速度——a
②根据牛顿第二定律求出力——F
6.用到的知识：
受力分析、力的分解、牛顿第二定律、匀变速直线运动公式。
7.考题猜想：
题目中含有加速度a、各种力，常和匀变速直线运动几个公式联立考察。
一、课堂导入质量m一定，加速度a与力F的关系力F一定，加速度a与质量m的关系二、新课传授一、牛顿第二定律１、内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的3．求出合力．注意用国际单位制统一各个物理量的单位．4．根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解．例1：如图所示，质量为4kg的物体与水平地面的动摩擦因数为μ=0.20。
现对它施加一向右与水平方向成37°、大小为20N的拉力F，使之向右做匀加速运动，求物体运动的加速度大小。
例2.从牛顿第二定律公式m=F/a可得，对某一物体来说，它的质量（D）A.与外力成正比B.与合外力成正比C.与加速度成反比D.与合外力以及加速度都无关例3.当作用在物体上的合外力不等于零时（D）A.物体的速度将一定越来越大B.物体的速度将一定越来越小来源：网络转载C.物体的速度将有可能不变D.物体的速度将一定改变三、巩固训练1、静止在光滑的水平面上的物体，受到一个水平拉力，则在力刚开始作用的瞬间，下列说法正确的是（B）A.物体立即获得加速度和速度B.物体立即获得加速度，但速度仍为零C.物体立即获得速度，但加速度仍为零D.物体的速度和加速度均为零2、下列说法中正确的是（D ）Ａ物体所受合力为零，物体的速度必为零．Ｂ物体所受合力越大，物体的加速度越大，速度也越大．（3）F与a有瞬时对应关系，F变a则变，F大小变，a则大小变，F方向变a 也方向变．（4）F＝ma中的F与a有矢量对应关系，a的方向一定与F的方向相同。
（5）F＝ma中，可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度，也可以求某一个方向合外力的加速度．（6）F＝ma的适用范围：宏观、低速。
来源：网络转载。
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。
高中物理基本模型解题思路——板块模型（一）本模型难点：（1）长板下表面是否存在摩擦力，摩擦力的种类；静摩擦力还是滑动摩擦力，如滑动摩擦力，N F 的计算（2）物块和长板间是否存在摩擦力，摩擦力的种类：静摩擦力还是滑动摩擦力。
（3）长板上下表面摩擦力的大小。
（二）在题干中寻找注意已知条件：（1）板的上下两表面是否粗糙或光滑（2）初始时刻板块间是否发生相对运动（3）板块是否受到外力F ，如受外力F 观察作用在哪个物体上（4）初始时刻物块放于长板的位置（5）长板的长度是否存在限定一、光滑的水平面上，静止放置一质量为M ，长度为L 的长板，一质量为m 的物块，以速度0v 从长板的一段滑向另一段，已知板块间动摩擦因数为μ。
首先受力分析：对于m ：由于板块间发生相对运动，所以物块所受长板向左的滑动摩擦力， 即：⎪⎩⎪⎨⎧===m N N ma f F f mg F 动动μg a m μ= （方向水平向左）由于物块的初速度向右，加速度水平向左，所以物块将水平向右做匀减速运动。
对于M ：由于板块间发生相对运动，所以长板上表面所受物块向右的滑动摩擦力，但下表面由于光滑不受地面作用的摩擦力。
即：动f N F N F '⎪⎩⎪⎨⎧==+='M N N N Ma f F f F Mg F 动动μM mg a M μ= （方向水平向右） 由于长板初速度为零，加速度水平向右，所以物块将水平向右做匀加速运动。
假设当M m v v=时，由于板块间无相对运动或相对运动趋势，所以板块间的滑动摩擦力会突然消失。
则物块和长板将保持该速度一起匀速运动。
关于运动图像可以用t v -图像表示运动状态：公式计算：设经过时间 t 板块共速，共同速度为共v 。
由 共v v v M m == 可得： m 做匀减速直线运动： t a v v m -=0共M 做初速度为零的匀加速直线运动：t a v M M =可计算解得时间： t a t a v M m =-0物块和长板位移关系：m ： 2021t a t v x m m -= M ： 221t a x M M = 相对位移：M m x x x -=∆v v二、粗糙的水平面上，静止放置一质量为M ，一质量为m 的物块，以速度0v 从长板的一段滑向另一段，已知板块间动摩擦因数为1μ，长板和地面间的动摩擦因数为2μ，长板足够长。
