利用牛顿第二定律求加速度专题
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如何通过牛顿第二定律计算物体的重力加速度牛顿第二定律是力学中的基本定律之一,它描述了物体受力时的运动状态。
其中,重力加速度是一个重要的物理概念,它可以帮助我们了解物体在重力作用下的加速情况。
本文将介绍如何通过牛顿第二定律计算物体的重力加速度,并探讨一些相关的实际应用。
首先,我们来回顾一下牛顿第二定律的表达式:F = ma。
其中,F代表物体所受的合力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
在地球表面上,物体所受的合力主要是由地球对物体的引力产生的。
因此,我们可以将牛顿第二定律的表达式改写为:mg = ma,其中g代表重力加速度。
要计算物体的重力加速度,我们需要知道物体的质量。
质量是物体固有的属性,可以通过称量物体来获得。
在国际单位制中,质量的单位是千克(kg)。
所以,如果我们知道物体的质量,就可以直接将其代入公式中进行计算。
然而,在实际应用中,我们常常需要通过其他已知的物理量来计算重力加速度。
例如,当我们知道物体所受的力和其质量时,可以通过牛顿第二定律来计算重力加速度。
假设一个物体受到的合力为F,质量为m,根据牛顿第二定律的公式F = ma,我们可以得到重力加速度g = F/m。
这个公式告诉我们,重力加速度与物体所受的合力成正比,与物体的质量成反比。
除了使用牛顿第二定律,我们还可以通过实验来测量重力加速度。
一个常用的实验是自由落体实验。
在这个实验中,我们让物体自由下落,并测量其下落时间和下落距离。
根据物体自由下落的运动规律,我们可以通过下落时间和下落距离的关系来计算重力加速度。
在实际应用中,重力加速度的计算对于许多领域都有重要的意义。
例如,在建筑工程中,我们需要考虑重力加速度对建筑物的影响,以确保建筑物的结构安全稳固。
另外,在航天工程中,重力加速度的计算对于火箭的发射和轨道设计也非常重要。
此外,重力加速度的计算还可以应用于运动员训练、物体的自由落体运动等领域。
总结起来,通过牛顿第二定律可以计算物体的重力加速度。
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)。
专题训练 用牛顿第二定律分析瞬时加速度1.(单选)如图1所示,A 、B 为两个质量相等的小球,由细线相连,再用轻质弹簧悬挂起来,在A 、B 间细线烧断后的瞬间,A 、B 的加速度分别是( ).图1A .A 、B 的加速度大小均为g ,方向都竖直向下B .A 的加速度为0,B 的加速度大小为g 、竖直向下C .A 的加速度大小为g 、竖直向上,B 的加速度大小为g 、竖直向下D .A 的加速度大于g 、竖直向上,B 的加速度大小为g 、竖直向下2.(单选)如图2所示,质量为m 的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为 ( ).图2A .0 B.233g C .g D.33g 3.(单选)如图3所示,一物块位于粗糙水平桌面上,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 ( ).图3A .a 变大B .a 不变C .a 变小D .因为质量及地面摩擦未知,故不能判断a 变化的情况4.(单选)如图4所示,质量满足m A =2m B =3m C 的三个物块A 、B 、C ,A 与天花板之间,B 与C 之间均用轻弹簧相连,A 与B 之间用细绳相连,当系统静止后,突然剪断AB 间的细绳,则此瞬间A 、B 、C 的加速度分别为(取向下为正) ( ).图4A .-56g 、2g 、0B .-2g 、2g 、0C .-56g 、53g 、0D .-2g 、53g 、g 5.(2013·宁夏银川一中一模,17)(单选)如图5所示,A 、B 两小球分别连在轻线两端,B 球另一端与弹簧相连,弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面顶端.A 、B 两小球的质量分别为m A 、m B ,重力加速度为g ,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A 、B 两球的加速度大小分别为( ).图5A .都等于g 2 B.g 2和0 C.g 2和m A mB ·g 2 D.m A m B ·g 2和g 26.(2013·吉林模拟)(多选)在动摩擦因数μ=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θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图6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( ).图6A .此时轻弹簧的弹力大小为20 NB .小球的加速度大小为8 m/s 2,方向向左C .若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s 2,方向向右D .若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度为0。
瞬时加速度问题1.求解思路:求解物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是明确该时刻物体的受力情况或运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.2.牛顿第二定律瞬时性的“两类”模型(1)刚性绳(轻杆或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间.(2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变.3.在求解瞬时加速度时应注意的问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析.(2)加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个积累的过程,不会发生突变.典型例题分析1、如图所示,质量为0.2 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为0.6 kg的物体B由细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压,现突然将细线剪断,则剪断后瞬间A.B间的作用力大小为(g取10 m/s2)()A.0.5 N B.2.5 N C.0 N D.1.5 N【解析】剪断细线前,A、B间无压力,则弹簧的弹力F=m A g=0.2×10=2 N,剪断细线的瞬间,对整体分析,N=m B g-m B a=0.6×10 N-0.6×7.5 N=1.5 N.故选D项【答案】D2、如图所示,天花板上固定有一光滑的定滑轮,绕过定滑轮且不可伸长的轻质细绳左端悬挂一质量为M的铁块;右端悬挂有两质量均为m的铁块,上下两铁块用轻质细线连接,中间夹一轻质弹簧处于压缩状态,此时细线上的张力为2mg,最初系统处于静止状态.某瞬间将细线烧断,则左端铁块的加速度大小为( )A.14gB.13gC.23gD.13g 【解析】 根据题意,烧断细线前轻绳上的张力为2mg ,可得到M =2m ,以右下端的铁块为研究对象,根据平衡条件可知,细线烧断前弹簧的弹力为mg ,细线烧断前的瞬间,铁块M 与右端上面的铁块m 间轻绳的故C 项正确.【答案】 C3、“儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳..质量为m 的小明如图所示静止悬挂时,两橡皮绳的拉力大小均恰为mg ,若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时( )A .加速度为零,速度为零B .加速度a =g ,沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C .加速度a =g ,沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D .加速度a =g ,方向竖直向下 解析 根据题述,腰间左右两侧的橡皮绳中弹力等于重力.若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时所受合力方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下,大小等于mg ,所以小明的加速度a =g ,沿原断裂橡皮绳的方向斜向下,B 项正确.答案B4、(多选)如图所示,A 、B 、C 三球质量分别为3m 、2m 、m ,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A 球相连,A 、B 间固定一个轻杆,B 、C 间由一轻质细线连接.倾角为θ=30°的光滑斜面固定在地面上,弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,初始系统处于静止状态.已知重力加速度为g.将细线烧断的瞬间,下列说法正确的是( )A .A 、B 两个小球的加速度均沿斜面向上,大小均为g 10B .B 球的加速度为g 2,方向沿斜面向下C .A 、B 之间杆的拉力大小为mgD .A 、B 之间杆的拉力大小为1.2mg解析A、B项,烧断细线前,以A、B、C组成的系统为研究对象,系统静止,处于平衡状态,合力为零,则弹簧的弹力为F=(3m+2m+m)gsinθ=6mgsinθ.以C为研究对象知,细线的拉力为mgsinθ.烧断细线的瞬间,由于弹簧弹力不能突变,弹簧弹力不变,以A、B组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得:F-(3m+2m)gsinθ=(3m+2m)a AB.答案AD5、如图所示,弹簧p和细绳q的上端固定在天花板上,下端用小钩勾住质量为m的小球C,弹簧、细绳和小钩的质量均忽略不计.静止时p、q与竖直方向的夹角均为60°.下列判断正确的有()A.若p和球突然脱钩,则脱钩后瞬间q对球的拉力大小为mgB.若p和球突然脱钩,则脱钩后瞬间球的加速度大小为gC.若q和球突然脱钩,则脱钩后瞬间p对球的拉力大小为mgD.若q和球突然脱钩,则脱钩后瞬间球的加速度大小为g6、(多选)如图,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a 上的细线悬挂于固定点O,整个系统处于静止状态.现将细线剪断,将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g,在剪断的瞬间,()A.a1=3g B.a1=0 C.Δl1=2Δl2D.Δl1=Δl2[审题突破](1)剪断前,S1的弹力为________,S2的弹力为________,a物块所受合力为________;(2)剪断瞬间,两弹簧弹力________,物块a所受合力为________.[解析]设物体的质量为m,剪断细绳的瞬间,绳子的拉力消失,弹簧还没有来得及改变,所以剪断细绳的瞬间a受到重力和弹簧S1的拉力F T1,剪断前对bc和弹簧S2组成的整体分析可知F T1=2mg,故a受到的合=mg,根据胡克定律F=kΔx可得Δl1=2Δl2,C正确、D错误.[答案]AC7.如图所示,物块1、2 间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m,2、4质量为M,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为aA .a 1=a 2=a 3=a 4=0B .a 1=a 2=a 3=a 4=gC .a 1=a 2=g ,a 3=0,a 4=m +M M gD .a 1=g ,a 2=m +M M g ,a 3=0,a 4=m +M M g解析:选C.在抽出木板的瞬间,物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛顿第二定律知a 1=a 2=g ;而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变,此时弹簧对物块3向上1、四个质量均为m 的小球,分别用三条轻绳和一根轻弹簧连接,处于平衡状态,如图所示.现突然迅速剪断轻绳A1、B1,让小球下落,在剪断轻绳的瞬间,设小球1、2、3、4的加速度分别用a1、a2、a3和a4表示,则( )A .a 1=g ,a 2=g ,a 3=2g ,a 4=0B .a 1=0,a 2=2g ,a 3=0,a 4=2gC .a 1=g ,a 2=g ,a 3=g ,a 4=gD .a 1=0,a 2=2g ,a 3=g ,a 4=g2、(多选)在动摩擦因数μ=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θ=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( )A .此时轻弹簧的弹力大小为20 NB .小球的加速度大小为8 m/s 2,方向向左C .若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s 2,方向向右D .若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度为0答案ABD解析在剪断轻绳前,小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡,根据共点力平衡得,弹簧的弹力:F=mgtan45°=20×1=20 N,故A项正确;在剪断轻绳的瞬间,弹簧的弹力仍然为20 N,小球此时受重力、支持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用;小球所受的最大静摩擦力为:f=μmg=0.2×20 N=4 N,根据牛顿第二定律得小球的加速度为:a=(F-f)/m=8 m/s2;合力方向向左,所以向左加速.故B项正确;剪断弹簧的瞬间,轻绳对小球的拉力瞬间为零,此时小球所受的合力为零,则小球的加速度为零,故C项错误,D项正确.3、如图所示,质量为m的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为( )A.0 B.g C.g D.g。
专题一、牛顿第二定律【基础梳理】一、牛顿第二定律1. 内容物体的加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成 ,加速度的方向与作用力的方向。
2..a= £(决定式)a=F3.4.适用范围(1)牛顿第二定律只适用于(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。
⑵牛顿第二定律只适用于(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。
【基础自测】1. 下列说法正确的是()A. 物体所受合力为零时,物体的加速度可以不为零B. 物体所受合力越大,速度越大C. 速度方向、加速度方向、合力方向总是相同的D. 速度方向可与加速度方向成任何夹角,但加速度方向总是与合力方向相同2. (2012山东实验中学月考)质量为m的物体,在F i、F2. F3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F〔、F2不变,仅将F3的方向改变90°(大小不变)后,物体可能做()A. 加速度大小为宜的匀变速直线运动b. 加速度大小为**的匀变速直线运动. 2F"c. 加速度大小为*^3的匀变速曲线您动D.匀速直线运动3. (2013上海徐汇测试)质量为50 kg的消防员两脚各用750 N水平蹬力,恰在两竖直墙之间匀速下滑,在离地面6m处改做匀减速运动,经过2s后到达地面时速度恰减为零,则此时两脚的水平蹬力至少为(重力加速度g取10 m/s2)()A. 900 NB.925 NC.950 ND.975 N4. 将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出,设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,贝U物体()A. 刚抛出时的速度最大B. 在最高点的加速度为零C. 上升时间大于下落时间D. 上升时的加速度等于下落时的加速度5、(2012海南单科)根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()A. 物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B. 物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度C. 物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D. 当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反、用牛顿第二定律解题的三种思路例1、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向上减速运动,a与水平方向的夹角为0,求人所受到的支持力和摩擦力.1、分解力:(建系原则:其中一轴指向物体的运动方向)2、分解加速度:(建系原则:两轴分别指向两分加速度的方向)3、添加惯性力,将非平衡态转化成平衡态。
1、质量为m的物体在水平面上滑动,水平面的摩擦系数为μ,求物体的加速度,(重力加速度为g)2、质量为m的物体在固定的光滑斜面上滑动,求物体的加速度,(重力加速度为g)拓展(1)质量为m的物体在固定的粗糙斜面上向上滑动,斜面的摩擦系数为μ,求物体的加速度,拓展(2)质量为m的物体在固定的粗糙斜面上向下滑动,斜面的摩擦系数为μ,求物体的加速度,3、行驶的汽车中用细线悬挂一小球,小球的质量为m,此时细线与竖直方向的夹角为θ,求汽车的加速度,(重力加速度为g)4、光滑的斜面上放置一小球,小球相对斜面静止,整体向右运动,求斜面的加速度,(重力加速度为g)5、物体放置在水平面上受到恒力F向右运动,F与水平方向成θ斜向右上,地面的摩擦系数为μ,求物体的加速度,(重力加速度为g)拓展:若恒力F斜向右下,求物体的加速度,(重力加速度为g)6、质量为m的人随电梯匀加速上行,加速度为a,求:(1)画出人的受力分析图(2)人受到的F N 和F f1、物体A、B的质量分别是m A、m B,在恒力F作用下向右运动,(1)水平面光滑。
求物体A、B的加速度和物体A、B间的相互作用力(2)水平面面的摩擦系数为μ。
求物体A、B的加速度和物体A、B间的相互作用力2、物体A、B的质量分别是m A、m B,中间用一细线连接,在恒力F作用下向右运动,(1)水平面光滑。
求物体A、B的加速度和物体A、B间的相互作用力(2)水平面面的摩擦系数为μ。
求物体A、B的加速度和物体A、B间的相互作用力3、斜面上物体A、B的质量分别是m A、m B,中间用一细线连接,在恒力F作用下运动,(1)斜面光滑。
求物体A、B的加速度和物体A、B间的相互作用力(2)斜面的摩擦系数为μ。
求物体A、B的加速度和物体A、B间的相互作用力4、物体A、B的质量分别是m A、m B,中间用一细线连接,在恒力F作用下向上运动,求物体A、B的加速度和物体A、B间的相互作用力5、把以上细线换成弹簧或细杆,会怎样?最终结论:F FF如图:不计滑轮摩擦,求车的加速度和细线拉力?如图:不计滑轮摩擦,求m1的加速度和细线拉力?如图:不计滑轮摩擦,m1>m2求m1的加速度和细线拉力?6、“T”型物体倒立在地面上,质量为M,质量为m的小环套在上面向下滑动,滑动的加速度为a,求地面的支持力拓展:上面问题中,若“T”型物体对地面的压力为零,求环的加速度大小和方向。
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。
利用牛顿第二定律求解加速度问题牛顿第二定律是物理学中最基本、最重要的定律之一,它描述了物体的运动情况与受力之间的关系。
通过利用牛顿第二定律,我们可以准确地求解加速度问题,从而更好地理解物体的运动规律。
首先,让我们回顾一下牛顿第二定律的表达式:F = ma,其中F代表物体所受的合力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
这个简单的公式包含了丰富的信息,通过合理运用它,我们能够解决各种与加速度相关的问题。
例如,假设有一个小球质量为0.5千克,在受到2牛的合力作用下加速度为多少?根据牛顿第二定律公式,我们可以得到加速度的计算公式:a = F/m。
带入已知数值,可得a = 2牛 / 0.5千克 = 4 m/s²。
因此,该小球在给定的合力作用下的加速度为4 m/s²。
在实际生活中,我们经常面临各种与加速度有关的问题。
例如,当我们驾驶汽车时,了解车辆的加速度对于控制速度和改变方向非常重要。
应用牛顿第二定律,我们可以计算并预测汽车在不同情况下的加速度。
另一个例子是摩擦力的计算。
摩擦力是一种阻碍物体运动的力,它的大小取决于物体的质量和与之接触的表面的性质。
通过牛顿第二定律,我们可以计算摩擦力的大小,并进行相关的分析和研究。
除了计算加速度,牛顿第二定律还能帮助我们理解其他有关物体运动的概念。
例如,根据牛顿第二定律,我们可以推导出牛顿第一定律:当物体所受合力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动。
这个定律在日常生活中非常有用,例如我们常常在车上看到的坐标系为非惯性坐标系,利用牛顿第二定律我们可以对非惯性坐标系进行转化。
尽管牛顿第二定律在解决加速度问题中非常有用,但其应用也存在一定的限制。
首先,牛顿第二定律假设物体的质量不变,即质量不随时间或速度变化。
在某些情况下,如核反应或高速运动中,物体的质量可能发生变化,因此需要使用相对论或其他更为详细的物理理论进行分析。
其次,牛顿第二定律仅适用于刚体或质点的运动,对于弹性体或液体的变形运动则需要使用其他描述方式。