高考物理牛顿第二定律思路总结
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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。
物理牛顿第二定律知识点总结牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一,它描述了物体受力时的运动规律。
该定律的数学表达形式为F=ma,其中F表示物体所受的合力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
下面将对牛顿第二定律的几个关键点进行总结。
1. 牛顿第二定律的基本原理牛顿第二定律是基于质点力学的基本原理之一,它指出物体所受的合力与物体的质量和加速度成正比。
当物体受到合力时,它将产生加速度,而加速度的大小与合力成正比,与物体的质量成反比。
2. 牛顿第二定律的数学表达牛顿第二定律的数学表达形式为F=ma,其中F表示物体所受的合力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
这个公式表明,当物体所受的合力增大时,它的加速度也会增大;当物体的质量增大时,它的加速度会减小。
3. 牛顿第二定律的单位根据国际单位制,力的单位是牛顿(N),质量的单位是千克(kg),加速度的单位是米每平方秒(m/s²)。
因此,牛顿第二定律的单位可以表示为N=kg×m/s²。
4. 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律在物理学中有广泛的应用。
例如,在机械运动中,可以利用牛顿第二定律来计算物体的加速度、速度和位移。
在工程学中,可以利用牛顿第二定律来设计和分析各种机械系统。
在天体力学中,可以利用牛顿第二定律来研究行星、卫星等天体的运动规律。
5. 牛顿第二定律的局限性牛顿第二定律在某些情况下可能不适用。
例如,在极小尺度的微观领域,量子力学的规律会取代经典力学的描述;在高速运动的情况下,相对论效应需要考虑。
此外,牛顿第二定律也无法解释某些特殊情况下的运动规律,如黑洞的行为等。
6. 牛顿第二定律的推广形式牛顿第二定律可以推广到多体系统中。
对于多个物体组成的系统,每个物体所受的合力等于其质量乘以加速度。
通过对每个物体的运动方程进行联立,可以求解出整个系统的运动规律。
牛顿第二定律是经典力学中的重要定律,它描述了物体受力时的运动规律。
通过对物体所受的合力、质量和加速度之间的关系进行分析,可以应用牛顿第二定律解决各种物理问题。
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。
牛顿第二定律专题1.考纲解读2.考点整合考点一牛顿第二定律1.定律内容:物体的加速度跟物体成正比,跟物体的成反比,加速度的方向跟合外力的方向 .2.牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性.“矢量性”是指加速度的方向取决,“瞬时性”是指加速度和合外力存在着关系,合外力改变,加速度相应改变,“独立性”是指作用在物体上的每个力都独立的产生各自的加速度,合外力的加速度即是这些加速度的矢量和.3.牛顿第二定律的分量式:ΣFx=max,ΣFy=may[特别提醒]:F是指物体所受到的合外力,即物体所有受力的合力.加速度与合外力是瞬时对应关系,即有合外力就有加速度,没有合外力就没有加速度.【例1】如图所示,小车上固定着三角硬杆,杆的端点固定着一个质量为m的小球.当小车水平向右的加速度逐渐增大时,杆对小球的作用力的变化(用F1至F4变化表示)可能是下图中的(OO'沿杆方向)【解析】对小球进行受力分析,小球受重力和杆对小球的弹力,弹力在竖直方向的分量和重力平衡,小球在水平方向的分力提供加速度,故C正确.【答案】C【方法点评】本题考查牛顿第二定律,只要能明确研究对象,进行受力分析,根据牛顿第二定律列方程即可.考点二力、加速度和速度的关系在直线运动中当物体的合外力(加速度)与速度的方向时,物体做加速运动,若合外力(加速度)恒定,物体做运动,若合外力(加速度)变化,则物体做运动,当物体的合外力(加速度)方向与速度的方向时,物体做减速运动.若合外力(加速度)恒定,物体做运动,若合外力(加速度)变化,则物体做运动.[特别提醒]:要分析清楚物体的运动情况,必须从受力着手,因为力是改变运动状态的原因,求解物理问题,关键在于建立正确的运动情景,而这一切都必须从受力分析开始.[例2] 如图3-12-1所示,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度的变化情况如何?最低点的加速度是否比g大?(实际平衡位置,等效成简谐运动)图3-12-1[解析]小球接触弹簧后受两个力,向下的重力mg和向上的弹力.(如图3-12-2(a)所示刚开始时,当<mg时,小球合力向下,,合力不断变小,因而加速度减小,由于a方向与v0同向,因此速度继续变大.当=mg时,如图3-12-2(b)所示,合力为零,加速度为零,速度达到最大值.之后小球由于惯性仍向下运动,继续压缩弹簧,但>mg,合力向上,由于加速度的方向和速度方向相反,小球做加速度增大的减速运动,因此速度减小到零弹簧被压缩到最短.如图3-12-2(c)所示[答案]小球压缩弹簧的过程,合外力的方向先向下后向上,大小是先变小至零后变大,加速度的方向也是先向下后向上,大小是先变小后变大,速度的方向始终向下,大小是先变大后变小. (还可以讨论小球在最低点的加速度和重力加速度的关系)[方法技巧]要分析物体的运动情况一定要从受力分析着手,再结合牛顿第二定律进行讨论、分析.对于弹簧类问题的求解,最好是画出弹簧的原长,现在的长度,这样弹簧的形变长度就一目了然,使得求解变得非常的简单明了.考点三瞬时问题瞬时问题主要是讨论细绳(或细线)、轻弹簧(或橡皮条)这两种模型.细绳模型的特点:细绳不可伸长,形变,故其张力可以,弹簧(或橡皮条)模型的特点:形变比较,形变的恢复需要时间,故弹力 .[特别提醒]求解瞬时问题,首先一定要分清类型,然后分析变化之前的受力,再分析变化瞬间的受力,这样就可以很快求解.[例3]如图5所示,质量为m的小球被水平绳AO和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态,现用火将绳AO烧断,在绳AO烧断的瞬间,下列说法正确的是()A.弹簧的拉力B.弹簧的拉力C.小球的加速度为零D.小球的加速度[解析]烧断OA之前,小球受3个力,如图所示,烧断细绳的瞬间,绳子的张力没有了,但由于轻弹簧的形变的恢复需要时间,故弹簧的弹力不变,A正确。
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。
第二课时牛顿第二定律第一关:基础关展望高考基础知识一、对牛顿第二定律的理解知识讲解说明:①物体只能有一种运动状态,而决定物体运动状态的只能是物体所受的合力,而不能是其中一个力或几个力,我们把物体运动的加速度和该物体所受合力的这种对应关系叫牛顿第二定律的同一性.②F=ma对运动过程中的每一瞬间都成立,即有力作用就有加速度产生.外力停止作用,加速度随即消失,在持续不断的恒定外力作用下,物体具有持续不断的恒定加速度.外力随着时间而改变,加速度就随着时间而改变.③作用力F和加速度a都是矢量,所以牛顿第二定律的表达式F=ma是一个矢量表达式,它反映了加速度的方向始终跟合力的方向相同,而速度的方向与合力的方向无必然联系.活学活用1.如图所示,在光滑的水平桌面上放着质量为3 kg的小车A,在小车上又放着2 kg的物体B.现对物体B施加一水平力F,当F逐渐增加到4 N时,B物体恰好在小车上相对于A滑动.如果将水平推力作用在A上,为了不使B在A上有相对滑动,所施加的最大推力是多少?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)解析:当作用于B上的推力F小于4 N时,由于静摩擦力的作用,小车A和物体B一起做加速运动,当推力F增加到4 N以后,因最大静摩擦力不足以提供A的加速度,所以B 和A之间将产生相对滑动.设A、B间的最大静摩擦力为f max.当F作用于B时,用整体法求加速度,隔离法求内力f max.即由牛顿第二定律可列出F=(m A+m B)a①f max=m A a②当F作用在小车A上时,则用隔离法求加速度,用整体法求最大推力F max,故由牛顿第二定理得f max=m B a2③F max=(m A+m B)a2④联立四个方程得f max=2.4N F max=6 N答案:6 N二、单位制知识讲解1.定义:基本单位和导出单位一起组成了单位制.2.组成:①基本单位在物理学中,选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位,这些被选定的物理量叫做基本量,它们的单位叫做基本单位.以下是国际单位制中的7个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位.其中力学范围内有三个基本单位,分别是米、千克、秒.②导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.例如速度\,加速度的单位3.单位制在物理计算中的应用在物理计算中,如果所有已知量都用同一单位制中的单位表示,在计算过程中就不必一一写出各个量的单位,直接在结果中写出所求物理量的单位即可.计算前注意先要把各已知量的单位统一为同一单位制中的单位.在物理计算中,一般都要采用国际单位制.说明:有时由于计算中的疏忽,没有将各物理量的单位统一到同一种单位制时,可以通过单位运算,即考察等式两边单位是否平衡,发现不平衡,说明计算有错误,要予以纠正,这也是对解题结果进行检验的一种方法.活学活用2.一物体在2 N的外力作用下,产生0 cm/s2的加速度,求该物体的质量.下面几种不同的求法,其中单位运算正确的\,简洁而又规范的是()A.m=Fa=210kg=0.2 kgB.m=Fa=22 N0.1 m/s=2022kg\5m/sm/s=20 kgC.m=Fa=20.1=20 kgD.m=Fa=20.1kg=20 kg解析:在进行数据运算的同时,也要把单位带入一起进行运算,每一个数据均要带上单位.也可以将各物理量统一到同一单位制下进行数据运算,这样各物理的单位就不必一一写出,只在数字后面写出单位即可,则既正确\,简洁而又规范的是选项D.答案:D第二关:技法关解读高考解题技法一、力\,加速度、速度的关系技法讲解弄清楚力、加速度、速度的关系,是分析物体运动过程(加速或减速)、建立清晰运动图景的理论基础,也是我们必须掌握分析运动过程的方法,是找出不同过程的转折点或对复杂问题分段分析的基础.1.物体受到的合力与加速度的关系式是F=ma,只要有合力,不管物体速度如何,一定有加速度,只有合力为零时,加速度才为零.物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向,即加速度的方向与合外力的方向总是一致的.但是合外力与速度没有直接联系,比如,不能说物体受到的合外力大,速度一定大;合外力小,物体的速度一定小.2.合力与物体速度方向相同时,物体做加速运动,合力与物体的速度方向相反时,物体做减速运动.3.力和运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因.力产生加速度.物体有加速度,物体的速度就变化,运动状态就改变.合外力大小决定了加速度大小,加速度大小决定了单位时间内速度变化量的大小,加速度与速度无关,加速度也与速度变化量无直接关系.4.区别加速度的定义式和决定式.加速度的定义式为:a=vt∆∆,即加速度定义为速度变化量与所用时间的比值;加速度的决定式为:a=Fm,即加速度决定于物体所受的合外力与物体的质量.典例剖析例如图所示,一轻质弹簧一端固定在墙上的O点,另一端连接一小物体,弹簧处于自然长度时,物体在B点.现用力使小物体m压缩弹簧到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止.物体与水平地面间的动摩擦因数恒定.以下说法正确的是()A.物体从A到B速度越来越大,从B到C速度越来越小B.物体从A到B速度越来越小,从B到C加速度不变C.物体从A到B先加速后减速,从B到C一直减速D.物体在B点受的合外力为零解析:物体在A点受两个力:向右的弹力F=kx和向左的摩擦力F′,合力为F=kx-F′.物体从A到B的过程,弹力F由最大值减小到零,而摩擦力F′不变,所以在A、B之间有一个位置,弹力与摩擦力相等,合力为零,之后,合力方向由原来的向右改为向左,而速度方向一直向右,故物体从A到B先做加速度减小的加速运动,然后再做加速度增大的减速运动.从B到C的过程,物体受向左的弹力和摩擦力,且弹力越来越大,向左的合力越来越大,故物体从B到C的运动是加速度增大的减速运动,C正确.物体在B点时受摩擦力作用,合外力不为零,D错误.答案:C二、力和加速度矢量关系的运用技法讲解1.由牛顿第二定律F=ma知,合外力的方向和加速度的方向总是相同的,解题时,只要知道其中一个的方向,就等于知道了另一个的方向.2.熟练、灵活地求出合外力,是应用牛顿第二定律解题的基础.(1)若物体受两个互成角度的共点力作用产生加速度,可直接应用平行四边形定则,画出受力图,然后应用三角形的边角关系(或勾股定理)等数学知识求出合力.(2)若物体受多个力的作用,通常采用正交分解法求合力.为了减少矢量的分解,在建立直角坐标系时,有两种方法:①分解力不分解加速度.此时,一般选取加速度方向为x轴,垂直于加速度方向为y轴.因为加速度沿x 轴方向,故合力方向就沿x轴方向,则垂直于加速度方向即y 轴方向上分力的合力为零.可见,通过正交分解,能够使求较为复杂的合力,变成求较为简单的同一直线上力的合力.方程式为:F y=0,F合=F x=ma.②分解加速度不分解力.此方法是以某个力的方向为x轴建立直角坐标系,把加速度分解到x轴和y轴上.这种分解法一般用于物体受到的几个力互相垂直的情况,在这种情况下,分解加速度比分解力可能更方便、更简单.典例剖析例2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θ.求人受到的支持力和摩擦力.解析:解法一:以人为研究对象,受力分析如图所示,因摩擦力F f为待求量,且必沿水平方向,设水平向右.为了不分解加速度a,建立图示坐标.并规定正方向.根据牛顿第二定律得:沿x方向:mgsinθ-FNsi nθ-F f cosθ=ma沿y方向:mgcosθ+F f sinθ-F N cosθ=0由以上两式可解得:F N=m(g-asinθ),F f=-macosθF f为负值,说明摩擦力的实际方向与假设相反,为水平向左.解法二:将加速度a沿水平、竖直方向分解,如图所示,a x=acosθ,a y=asinθ.根据牛顿第二定律有:水平方向:F f=max=macosθ竖直方向:mg-F N=may=masinθ由此得人受的摩擦力F f=macosθ,方向水平向左;受的支持力F N=m(g-asinθ),方向竖直向上.三、瞬时加速度的分析方法技法讲解做变加速运动的物体,加速度时刻在变化(大小变化或方向变化或大小、方向都变化),某时刻的加速度叫瞬时加速度.由牛顿第二定律知,加速度是由合外力决定的,即有什么样的合外力就有什么样的加速度与之相对应.当合外力恒定时,加速度也恒定,合外力随时间变化时,加速度也随时间改变,并且瞬时力决定瞬时加速度.可见,确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力,尤其是对瞬时前的受力情况进行正确的分析.另外,要顺利解决此类问题还应该注意下列两种物理模型的建立.1.轻绳或轻线:中学物理中的“绳”和“线”是理想化模型,具有如下几个特性:①轻:即绳(或线)的质量和重力均可视为等于零,由此特点可知,同一根绳(或线)的两端及其中间各点的张力大小相等.②软:即绳(或线)只能承受拉力,不能承受压力(因绳能变曲),由此特点可知,绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳且背离受力物体的方向.③不可伸长:即无论绳所受拉力多大,绳子的长度不变,由此特点可知,绳子中的张力可以突变.2.轻弹簧和橡皮绳:中学物理中的“轻弹簧”和“橡皮绳”,也是理想化模型,具有如下几个特性:①轻:即弹簧(或橡皮绳)的质量和重力均可视为等于零.由此特点可知,同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等.②弹簧既能承受拉力,也能承受压力(沿着弹簧的轴线),橡皮绳只能承受拉力,不能承受压力.③由于弹簧和橡皮绳受力时,要发生形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变.但是,当弹簧或橡皮绳被剪断时,它们所受的弹力立即消失.典例剖析例3如图所示,质量相等的两个物体之间用一轻弹簧相连,再用一细线悬挂在天花板上静止.当剪断细线的瞬间两物体的加速度各为多大?解析:分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.此类问题应注意两种基本模型的建立.先作出两个物体的受力图,据平衡条件求出绳或弹簧上的弹力,可知T′=mg,T=2mg.剪断细线后再作出两个物体的受力示意图,如图所示,刚剪断时绳中的弹力T立即消失,而弹簧的弹力不变.找出合外力据牛顿第二定律求出瞬时加速度,图中m的加速度为向下的2g,而m2的加速度为零.第三关:训练关笑对高考随堂训练1.在牛顿第二定律F=kma中,有关比例系数k的说法正确的是()A.在任何情况下k都等于B.k 的数值是由质量、加速度和力的大小决定的C.k 的数值是由质量、加速度和力的单位决定的D.在国际单位制中,k 等于 答案:CD2.如图光滑水平面上物块A 和B 以轻弹簧相连接.在水平拉力F 作用下以加速度a 做直线运动,设A 和B 的质量分别为mA 和mB ,当突然撤去外力F 时,A 和B 的加速度分别为()A.0、0B.a 、0C.A AB m a m m +、- A A B m a m m + D.a 、- A Bmm a解析:撤去F 的瞬间,A 的受力无变化,故a A =a,B 受向左弹力产生加速度aB=-BTm =-ABm m a 答案:D3.放在光滑水平面上的物体受三个水平的恒力作用而平衡.如图所示,已知F 2与F 3垂直,且三个力中若撤去F 物体产生2.5 m/s 2的加速度,若撤去F 2物体产生.5 m/s 2的加速度,若撤去F 3物体产生的加速度为()A.1.5m/s 2B.2.0 m/s 2C.2.5 m/s 2D.不能确定解析:本题是共点力作用下物体平衡和动力学相结合的题目,解题的关键是:()正确理解三力作用在物体上时物体平衡的含义:任意两个力的合力都跟第三个力大小相等、方向相反,即F 大小为(2)当撤去任意一个力时,物体受到的合力大小都等于所撤去的力的大小,即F 1=ma ,F 2=ma 2,F 3=ma 3,故a 32=2 m/s 2. 答案:B4.如图所示,质量为m 2的物体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. 绳对物体的拉力为1m gcos 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解析: 对m 1受力分析如图(a),由牛顿第二定律知:F 合=m 1gtan θ=m 1a,∴a=gtan θ,A 错,F=m 1g/cos θ,B 正确.对m 2受力分析如图(b),由平衡条件得:F+F N =m 2g,F N =m 2g-F=m 2g – m 1g/cos θ,C 错. 由牛顿第二定律:F f =m 2a=m 2g\5tan θ,D 正确. 答案:BD5. 惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一 是加速度计,加速度计构造原理的示意图如图所示:沿导弹长度方向安装 的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连;两弹簧的另一端与固定壁相连.滑块原来静止.弹簧处于自然长度.滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为s,则这段时间内导弹的加速度()A.方向向左,大小为 ks/mB.方向向右,大小为 ks/mC.方向向左,大小为2 ks/mD.方向向右,大小为2 ks/m解析:滑块随导弹一起做加速运动,向左偏离O点距离为s,使左侧弹簧被压缩,右侧弹簧被拉长,则滑块所受合力为2 ks,方向向右.由牛顿第二定律得2 ks=ma,滑块的加速度大小为:a=2 ks/m.答案:D课时作业十二牛顿第二定律1.在某地欢乐谷主题公园内有许多惊险刺激的游乐项目,双塔太空梭“天地双雄”就是其中之一(如图),双塔并立,一个塔的座椅由上而下做极速竖直降落运动,另一个塔的座椅由下而上做高速竖直弹射运动.有一位质量为50 kg的游客坐在高速弹射塔内的座椅上,若弹射塔的座椅在2 s内由静止开始匀加速冲到56 m高处,则在此过程中,游客对座椅的压力大小约为(g取0 m/s2)()A.500 NB.400 NC.900 ND.750 N解析:由运动学公式x=12at2得:a=22xt=22562m/s2=28 m/s2,再由牛顿第二定律可得:F-mg=ma,所以F=ma+mg=50×(28+0) N=900 N,所以选C.答案:C2.小孩从滑梯上滑下的运动 可看做匀加速直线运动,质量为M 的小孩单独从滑梯上滑下,加速度为a ;该小孩抱着一只质量为m 的小狗再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触),加速度为a 2,则a 1和a 2的关系为()A.a 1=M ma 2 B.a 1=m Ma 2 C.a=M M m+ a 2 D.a 1=a 2解析:设滑梯倾角为θ,小孩与滑梯之间的动摩擦因数为μ,由牛顿第二定律得mgsin θ-μmgcos θ=ma ,即下滑的加速度为a=gsin θ-υ gcos θ,则可知加速度a 与质量m 无关,所以选项D 正确.答案:D3.某建筑工地的工人为了运送瓦片,用两根截面为正方形的木料AB 、CD ,支在水平地面上形成斜面,AB 与CD 平行且与地面有相同的倾角α,如图所示.从斜面上端将几块瓦片叠放在一起无初速释放,让瓦片沿木料下滑到地面(瓦片截面可视为一段圆弧),现发现因滑到地面时速度过大而造成瓦片破裂.为了不使瓦片破裂,在不改变斜面倾角α的前提下,可以采取的措施是()A.适当减少每次运送瓦片的块数B.适应增加每次运送瓦片的块数C.把两根木料往中间靠拢一些D.把两根木料往两侧分开一些解析:①先画出装置的正视图,如图甲所示,F 为平行于AB 、CD 方向的分力,F 2为垂直于AB 、CD 方向的分力.②再画出过F 2且垂直于瓦面的平面图(注:此平面不是竖直平面),如图乙所示,将F 2沿图示方向分解,两分力 N 1= N 2=2F 2cos θ两木料对瓦片的滑动摩擦力大小相等,有f 1=f 2=mgcos 2cos μαθ方向相同,平行于AB 、CD 向上.瓦片沿BA 、DC 方向加速下滑,由牛顿第二定律得mgsinα-f1-f2=ma,mgsinα-mgcoscosμαθ=ma.则下滑加速度a=gsinα-gcoscosμαθ.若要减小落地速度,根据题意可减小下滑加速度,上式表明a与质量无关,故A、B错;在不改变斜面倾角α的前提下,可把两根木料往两侧分开一些,以增加θ角度,使a减小,故D对.答案:D4.如图甲所示,在粗糙的水平面上,质量分别为m和M(m:MP:=: 2)的物块A、B用轻弹簧相连,两物块与水平面间的动摩擦因数相同.当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时,弹簧的伸长量为x1;当用同样大小的力F竖直加速提升两物块时(如图乙所示),弹簧的伸长量为x2,则x1:x2等于()A.1:1B.1:2C.2:1D.2:3解析:当用水平力拉物体B在水平面上加速运动时,对AB整体由牛顿第二定律得F-μ(m+M)g=(m+M)a1,对物体A由牛顿第二定律得kx1-μmg=ma1,当用竖直向上的力拉物体B加速向上运动时,对AB整体由牛顿第二定律得F-(m+M)g=(m+M)a2,对物体A由牛顿第二定律得k 1x2-mg=ma2,联立解得x1:x2=1:1A正确.答案:A5.如图所示,有两个物体质量分别为m1、m2,m1原来静止,m2以速度v0向右运动,如果对它们施加完全相同的作用力F,可满足它们的速度在某一时刻能够相同的条件是()A.F 方向向右,m 1<m 2B.F 方向向右,m 1>m 2C.F 方向任意,m 1=m 2D.F 方向向左,m 1>m 2解析:当F 方向向右时,均加速运动,满足条件必须有a 1>a 2,即m <m 2,A 对B 错;当F 方向向左时,要满足条件必须有a 1<a 2,即m 1>m 2,D 对C 错.答案:AD6.如图所示,A 、B 两物体之间用轻质弹簧连接,用水平恒力F 拉A ,使A 、B 一起沿光滑水平面做匀加速运动,这时弹簧长度为L ,若将A 、B 置于粗糙水平面上,且A 、B 与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同,用相同的水平恒力F 拉A ,使A 、B 一起做匀加速运动,此时弹簧的长度为L 2,则()A.L 2=L 1B.L 2>L 1C.L 2<L 1D.由于A 、B 的质量关系未知,故无法确定L 1、L 2的大小关系解析:设A 质量m 1,B 质量m 2,第一种情况:加速度a 1=12F m m +,弹簧弹力 F 1=212m F m m +,第二种情况:加速度a 2=12F m m + -μg ,弹簧弹力F 2=m 2(12F m m +-μg)+μm 2g=212m Fm m +,根据胡克定律L=F k 得:L 1=L 2,选A. 答案:A7.如图所示,一根轻质弹簧竖直立在水平地面上,下端固定.一小球从高处自由落下,落到弹簧上端,将弹簧压缩至最低点.小球从开始压缩弹簧至最低点过程中,小球的加速度和速度的变化情况是()A.加速度先变大后变小,速度先变大后变小B.加速度先变大后变小,速度先变小后变大C.加速度先变小后变大,速度先变大后变小D.加速度先变小后变大,速度先变小后变大解析:小球在压缩弹簧的过程中,弹簧对小球的弹力逐渐变大,由牛顿第二定律可知:小球先加速后减速,其加速度先变小后变大,速度先变大后变小,故C 正确.答案:C8.一质量为M 的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F 始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为()A.2(M-F g) B.M-2F gC.2M-F gD.0解析:对探空气球匀速下降和匀速上升的两个过程进行受力分析如图所示.列出平衡方程式F+f=MgF=f+xg ,联立解得x=2F g -M ,所以Δm=M-x=2(M-F g).注意题目要求的是减少的质量是多少.答案:A9.如图所示,将一根绳子跨过定滑轮,一质量50 kg 的人将绳的一端系在身上,另一端握在手中,使他自己以2 m/s 2的加速度加速下降.若不计绳的质量及摩擦,则人拉绳子的力为 _______N.(g=0 m/s 2)解析:设人拉绳子的力大小为T ,根据牛顿第三定律,则绳子向上拉人的力大小也为T. 对人进行受力分析,应用牛顿第二定律,得Mg - 2T=ma ,解得T=mg ma 2 =200 N 答案:200 N10.质量为0 kg 的物体A 原来静止在水平面上,当受到水平拉力F 作用后,开始沿直线做匀加速运动.设物体在时刻t 的位移为x ,且x=2t 2,求:(1)物体所受的合外力;(2)第4秒末物体的瞬时速度;(3)若第4秒末撤去力F ,物体再经过10 s 停止运动,物体与水平面间的动摩擦因数μ.解析:(1)由x=12at 2,x=2t 2可推出a=4 m/s 2.F 合=ma=10×4=40 N. (2)v t =at=4×4=6 m/s.(3)撤去F 后,物体仅在摩擦力作用下做匀减速运动,其加速度大小为a ′=0v t=1610=1.6 m/s 2. 11.如图所示,质量为80 kg 的物体放在安装在小车上的水平磅秤上,小车沿斜面无摩擦地向下运动,现观察到物体在磅秤上读数只有600 N ,则斜面的倾角θ为多少?物体对磅秤的静摩擦力为多少?(g 取10 m/s 2)解析:取小车、物块、磅秤这个整体为研究对象,受总重力M 、斜面的支持力F N ,由牛顿第二定律得,Mgsin θ=Ma ,所以a=gsin θ,取物体为研究对象,受力情况如图所示:将加速度a 沿水平方向和竖直方向分解,则有:F 静=macos θ=mgsin θcos θ①mg-F N =masin θ=mgsin 2θ②由式②得:F N =mg-mgsin 2θ=mgcos 2θ,则cos θ代入数据得,θ=30°由式①得,F 静=mgsin θcos θ代入数据得F 静=346 N.根据牛顿第三定律,物体对磅秤的静摩擦力为346 N.答案:30°346 N2.如图所示,一辆汽车A 拉着装有集装箱的拖车B ,以速度v 1=30 m/s 进入向下倾斜的直车道,车道每00 m 下降2 m.为使汽车速度在s=200 m 的距离内减到v 2=0 m/s ,驾驶员必须刹车.假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力,且该力的70%作用于拖车B ,30%作用于汽车A.已知A 的质量m 1=2000 kg,B 的质量m 2=6000 kg.求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力,取重力加速度g=10 m/s 2.解析:汽车沿倾斜车道做匀减速运动,用a 表示加速度的大小,有v 22-v 21=-2as ①用F 表示刹车时的阻力,根据牛顿第二定律有F-(m 1+m 2)gsin α=(m 1+m 2)a ②式中sin α=2100=2×10-2③ 设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f ,根据题意f=30100F ④方向与汽车前进方向相反:用f N表示拖车作用于汽车的力,设其方向与汽车前进方向相同.以汽车为研究对象,由牛顿第二定律有f-f N-m1gsinα=m1a⑤由②④⑤式得f N=3 1000(m1+m2)(a+gsinα)-m1(a+gsinα)⑥由①③⑥式,代入有关数据得f N=880 N⑦答案:880 N。
高考专题之一 牛顿第二定律牛顿第二定律1.定律的表述物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同,既F =ma (其中的F 和m 、a 必须相对应)特别要注意表述的第三句话。
因为力和加速度都是矢量,它们的关系除了数量大小的关系外,还有方向之间的关系。
明确力和加速度方向,也是正确列出方程的重要环节。
若F 为物体受的合外力,那么a 表示物体的实际加速度;若F 为物体受的某一个方向上的所有力的合力,那么a 表示物体在该方向上的分加速度;若F 为物体受的若干力中的某一个力,那么a 仅表示该力产生的加速度,不是物体的实际加速度。
2.应用牛顿第二定律解题的步骤①明确研究对象。
可以以某一个物体为对象,也可以以几个物体组成的质点组为对象。
设每个质点的质量为m i ,对应的加速度为a i ,则有:F 合=m 1a 1+m 2a 2+m 3a 3+……+m n a n对这个结论可以这样理解:先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律:∑F 1=m 1a 1,∑F 2=m 2a 2,……∑F n =m n a n ,将以上各式等号左、右分别相加,其中左边所有力中,凡属于系统内力的,总是成对出现的,其矢量和必为零,所以最后实际得到的是该质点组所受的所有外力之和,即合外力F 。
②对研究对象进行受力分析。
(同时还应该分析研究对象的运动情况(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。
③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动,一般用平行四边形定则(或三角形定则)解题;若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动,一般用正交分解法解题(注意灵活选取坐标轴的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)。
④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时,那就必须分阶段进行受力分析,分阶段列方程求解。
解题要养成良好的习惯。
只要严格按照以上步骤解题,同时认真画出受力分析图,那么问题都能迎刃而解。
高二物理《牛顿第二定律简单运用》知识点总结
一、牛顿第二定律
1.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. 对牛顿第二定律的理解
4.应用牛顿第二定律求瞬时加速度的技巧
在分析瞬时加速度时应注意两个基本模型的特点:
(1)轻绳、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)轻弹簧、轻橡皮绳——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.二、动力学两类基本问题
1.动力学两类基本问题
(1)已知受力情况,求物体的运动情况;
(2)已知运动情况,求物体的受力情况;
2.解决两类基本问题的方法
以加速度为“桥梁”,由运动学公式和牛顿运动定律列方程求解,具体逻辑关系如图:
3.解决动力学问题的技巧和方法
1.两个关键
(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析;
(2)一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁.
2.两种方法
(1)合成法:在物体受力个数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3个或3个以上时,则采用“正交分解法”。
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 'Mg⎪⎩⎪⎨⎧==+='M N N N Ma f F f F Mg F 动动μ M 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。
牛顿第二定律的解题技巧牛顿第二定律是物理学中的基础概念之一,它描述了物体运动的原理和力的作用效果。
在解题过程中,熟练掌握牛顿第二定律的应用是非常重要的。
本文将讨论牛顿第二定律的解题技巧,从加速度、质量、力的关系以及应用实例等方面展开。
一、理解牛顿第二定律牛顿第二定律的数学表示为F=ma,其中F代表物体所受的力,m代表物体的质量,a代表物体的加速度。
这个公式表明物体的加速度与作用在物体上的力成正比,与物体的质量成反比。
二、应用加速度、质量、力的关系1. 求解加速度当已知物体受到的力和质量时,可以通过牛顿第二定律求解加速度。
首先,将所受力的大小代入公式中,然后根据物体的质量求解加速度。
例如,一物体受到的外力为10N,质量为2kg,则根据F=ma可求出加速度为5m/s^2。
2. 求解质量有时候,我们需要求解物体的质量,而已知物体所受的力和加速度。
在这种情况下,我们可以通过牛顿第二定律的公式重新排列,得到质量的表达式m=F/a。
例如,如果一个物体所受力为20N,加速度为4m/s^2,则可得到质量为5kg。
3. 求解力当已知物体的质量和加速度时,可以通过牛顿第二定律求解作用在物体上的力。
根据公式F=ma,将质量和加速度代入可求出力的大小。
例如,当一物体的质量为3kg,加速度为6m/s^2时,力的大小为18N。
三、应用实例1. 下雨天的刹车距离假设某辆车质量为1000kg,在下雨天行驶时受到的制动力为500N,求车辆的减速度和刹车距离。
根据牛顿第二定律可得 F=ma,将已知数据代入可得500N=1000kg*a。
由此可求出车辆的减速度为0.5m/s^2。
刹车距离的计算可通过公式s=v^2/(2a)求解,其中v表示刹车前车辆的速度,a表示车辆的减速度。
假设车速为20m/s,则刹车距离为20^2/(2*0.5),计算后得到刹车距离为200m。
2. 摩擦力对斜坡上物体的影响一质量为2kg的物体放置在一个角度为30度的斜坡上,斜坡表面的摩擦系数为0.2。