8牛顿第二定律的简单应用
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牛顿第二定律例子牛顿第二定律的例子包括:1.高空自由落体:一个物体在高空中自由落体,只受到重力作用。
根据牛顿第二定律,物体的加速度与它所受的合外力之间成正比。
在这个例子中,合外力就是物体所受的重力。
根据牛顿第二定律的公式F = ma,其中F表示合外力(即重力),m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
2.斜劈A的例子:静止于粗糙的水平面上的斜劈A的斜面上,一物体B沿斜面向上做匀减速运动。
把A和B看作一个系统,在竖直方向受到向下的重力和竖直向上的支持力,在水平方向受到的摩擦力的方向未定。
劈A的加速度,物体B的加速度沿斜面向下,将分解成水平分量和竖直分量,,对A、B整体的水平方向运用牛顿第二定律有:与同方向。
而整体在水平方向的合外力只有受到的摩擦力,故的方向水平向左。
3.连接体问题:巧用牛顿第二定律解决连接体问题。
把研究对象看作一个整体,应用牛顿第二定律列式,然后对整体内的各个物体进行隔离分析,单独列出牛顿第二定律的方程。
4.跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板:已知人的质量为70kg,吊板的质量为10kg,绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。
取重力加速度g =lOm/s2.当人以440 N的力拉绳时,人与吊板的加速度 a和人对吊板的压力F分别为() A.a=1.0m/s,F=260N B.a=1.0m/s,F=330N C.a=3.0m/s,F=110N D.a=3.0m/s,F=50N5.气球的问题:科研人员乘气球进行科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990kg。
气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住。
堵住时气球下降速度为1m/s,且做匀加速运动,4s内下降了12m。
为使气球安全着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物,此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少了3m/s。
以上就是运用牛顿第二定律解决的一些实际例子,希望对您有帮助。
《牛顿第二定律的应用》讲义一、牛顿第二定律的基本概念牛顿第二定律是经典力学中的核心定律之一,它描述了物体的加速度与作用在物体上的合力以及物体质量之间的关系。
其表达式为:F =ma,其中 F 表示合力,m 表示物体的质量,a 表示物体的加速度。
加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,当物体受到合力的作用时,就会产生加速度。
而质量则是物体惯性的量度,质量越大,物体的惯性越大,越不容易改变其运动状态。
二、牛顿第二定律在直线运动中的应用1、匀变速直线运动当物体在一条直线上受到恒定的合力作用时,将做匀变速直线运动。
比如,一个在光滑水平面上受到水平恒力作用的物体,其加速度恒定。
根据牛顿第二定律,可以计算出加速度的大小,再结合运动学公式,就能够求解物体在不同时刻的速度、位移等物理量。
例如,一个质量为 5kg 的物体,受到一个水平向右的 20N 的力,求5s 末物体的速度和位移。
首先,根据牛顿第二定律计算加速度 a = F/ m = 20 / 5 = 4 m/s²。
然后,根据速度公式 v = v₀+ at(假设初速度 v₀= 0),可得 5s 末的速度 v = 4 × 5 = 20 m/s。
再根据位移公式 s = v₀t + 1/2 at²(假设初速度 v₀= 0),可得 5s 内的位移 s =1/2 × 4 × 5²= 50 m。
2、非匀变速直线运动当物体所受合力随时间变化时,物体将做非匀变速直线运动。
此时,需要根据合力随时间的变化关系,结合牛顿第二定律,求出加速度随时间的变化关系,进而求解物体的运动情况。
比如,一个物体在竖直方向上受到重力和随时间变化的向上拉力作用。
在不同时刻,拉力的大小不同,通过牛顿第二定律求出加速度的变化,再利用积分等数学方法,就可以求出物体在一段时间内的位移和速度。
三、牛顿第二定律在曲线运动中的应用1、平抛运动平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
《牛顿第二定律的应用》讲义牛顿第二定律是经典力学中的重要定律之一,它揭示了物体的加速度、质量和作用力之间的关系。
在物理学的众多领域以及实际生活中,牛顿第二定律都有着广泛而重要的应用。
一、牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式为:F = ma ,其中 F 表示作用在物体上的合力,m 表示物体的质量,a 表示物体的加速度。
这个公式表明,当物体所受合力不为零时,物体将产生加速度,加速度的大小与合力成正比,与物体的质量成反比。
二、在直线运动中的应用1、匀加速直线运动当物体在一条直线上受到恒定的合力作用时,它将做匀加速直线运动。
例如,一辆汽车在牵引力恒定的情况下在水平道路上行驶。
已知汽车的质量为 m ,牵引力为 F ,行驶过程中受到的阻力为 f ,则合力F 合= F f 。
根据牛顿第二定律,加速度 a =(F f) / m 。
通过这个加速度,可以计算出汽车在任意时刻的速度和位移。
2、匀减速直线运动当物体在一条直线上受到与运动方向相反的恒定合力时,它将做匀减速直线运动。
比如,一个在水平面上滑行的木块,受到摩擦力的作用逐渐减速。
假设木块的质量为 m ,摩擦力为 f ,则合力 F 合= f ,加速度 a = f / m 。
三、在曲线运动中的应用1、平抛运动平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
在竖直方向上,物体只受到重力的作用,根据牛顿第二定律,加速度 a = g 。
通过这个加速度,可以计算出物体在竖直方向上的速度和位移。
2、圆周运动在圆周运动中,物体需要受到一个指向圆心的向心力来维持运动。
例如,一个小球在绳子的牵引下做圆周运动,绳子的拉力提供了向心力。
设小球的质量为 m ,线速度为 v ,圆周运动的半径为 r ,则向心力 F 向= m v²/ r 。
根据牛顿第二定律,这个向心力会产生向心加速度 a = v²/ r 。
四、在日常生活中的应用1、交通运输汽车的加速、减速性能与牛顿第二定律密切相关。
牛顿第二定律应用(一) 元济汪利兵编制一、 牛二的基本应用——正交分解法1.质量为m 的物体放在倾角为α的斜面上,物体和斜面间的动摩擦因数为μ,如果沿水平方向加一个力F ,使物体沿斜面向上以加速度a 做匀加速直线运动,求力F 多大?2.如图所示,原来静止的小车上固定着三角硬杆,两边硬杆所夹角度为θ。
杆的端点固定着一个质量为m 的小球.求小车在下列两种情况下,小球受到杆的弹力大小及方向。
(1)、当小车做匀速直线运动(2)、小车以加速度a 水平向右加速。
(3)、 当小车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′为沿杆方向) ( ) mg m22a g tanθ=g a / C3.如图所示,电梯与水平面夹角为370,质量为50kg 人站在电梯上随电梯向上运动(g =10m/s 2)(1).若电梯匀速向上运动,求人对电梯的压力及人所受到的摩擦力;(2).当电梯以1m/s 2加速度向上加速运动时,求人对电梯的压力及人所受到的摩擦力。
500N 0 530N 40N4.如图所示,一倾角为θ的斜面固定于电梯中,一质量为m 的箱子放置在斜面上,当电梯以加速度a 匀加速向上运动时,在箱子始终相对斜面静止的条件下,求箱子对斜面的压力及箱子所受的摩擦力。
m(g+a)cosθ m(g+a)sinθθ370Va二、根据受力情况分析运动过程1.质点所受的力F随时间变化的规律如图所示,力的方向始终在一直线上,已知t=0时质点的速度为零,在图所示的t1、t2、t3和t4各时刻中,哪一时刻质点的速率最大()A、t1B、t2C、t3D、t42.如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上。
一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。
在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是()A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小D. 从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大选CD三、根据运动情况分析物体受力1.一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,探测器通过喷气而获得推动力,以下关于喷气方向的描述中正确的是()A. 探测器加速运动时,沿直线向后喷气B. 探测器加速运动时,竖直向下喷气C. 探测器匀速运动时,竖直向下喷气D. 探测器匀速运动时,不需要喷气解选C。
八年级下册物理笔记汇总定律的应用:在日常生活中,我们常常会利用惯性定律来帮助我们完成各种任务。
例如,我们可以利用惯性定律来控制汽车的速度和方向,使其行驶更加平稳和安全。
此外,惯性定律还可以用来解释一些自然现象,如为什么在地球上行走时需要向前倾斜身体等。
8.2牛顿第二定律(F=ma)1、牛顿第二定律的内容:物体所受合外力等于物体质量乘以加速度。
即F=ma,其中F为合外力,m为物体质量,a 为物体加速度。
2、牛顿第二定律的应用:牛顿第二定律可以用来计算物体所受合外力的大小,也可以用来计算物体的加速度。
例如,当我们推动一辆小车时,可以通过牛顿第二定律来计算所需的推力大小,以使小车达到所需的加速度。
8.3牛顿第三定律(作用力与反作用力)1、牛顿第三定律的内容:任何两个物体之间都存在相互作用力,作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在两个物体上。
2、牛顿第三定律的应用:牛顿第三定律可以用来解释许多物理现象,如为什么在划船时需要用桨来推动水,为什么人在行走时需要向后用力,等等。
此外,牛顿第三定律还可以用来设计一些机械装置,如火箭发动机等。
8.4摩擦力1、定义:摩擦力是由于物体间接触面之间存在不平滑的微观结构而产生的阻碍物体相对运动的力。
2、摩擦力的特点:摩擦力的大小和方向与物体间接触面的性质、压力和相对运动速度有关。
3、摩擦力的应用:摩擦力在日常生活中有很多应用,如车轮与路面的摩擦力可以使车辆行驶,鞋底与地面的摩擦力可以使人行走。
此外,摩擦力还可以用来设计一些机械装置,如制动器、离合器等。
8.5弹力1、定义:弹力是由于物体的形变而产生的力,当物体恢复原状时,弹力也会随之消失。
2、弹力的特点:弹力的大小和方向与物体的形变程度有关,当物体形变越大时,弹力也越大。
3、弹力的应用:弹力在日常生活中也有很多应用,如弹簧可以用来制作各种机械装置,如钟表、汽车悬挂系统等。
此外,弹力还可以用来设计一些运动器材,如跳跃板、蹦床等。
牛顿第二定律的推广及其应用
牛顿第二定律是物理力学和运动学中应用最广泛的定律,其原文是:「一个物体受到的外力的矢量积分等于该物体的质量乘以其加速度的
矢量。
」牛顿第二定律推广可以定义为:受到外力的物体发生变化的
动量等于外力施加到该物体上的力矢量乘以物体质量。
牛顿第二定律在物理学、航空学、工程学和航天学等学科中都有广泛
的应用。
例如,在航天工程中,火箭发射阶段,发动机的推力由牛顿
第二定律确定,牛顿第二定律也可以用来计算抛物体的速度和变化,
这也是宇宙飞船的轨道发射原理。
此外,在机械制造中,如果要计算
旋转机械的力矩,就必须使用牛顿第二定律。
另外,特定材料的研究
所使用的泊松方程是由牛顿第二定律推广而来的。
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)。
1、物体受两个力的情形
(1)利用平行四边形定则,将二力合成求出合力;
(2)利用a m F =合求出加速度。
2、物体受多个力的情形
(1)确定研究对象;
(2)找出研究对象所受的力;
①首先找出主动力
②将主动力的作用效果分解,根据力的作用效果找出相应的反作用效果力
③根据接触面的压力找出可能存在的摩擦力
(3)建立直角坐标系:
①一般以加速度方向为x 轴;
②y 轴与x 轴垂直。
(4)正交分解:将不在坐标轴上力分解到坐标轴上
(5)列方程:
x 轴上,a m F =合(以加速度方向为正方向);
y 轴上,0F =合或负正y y F F =
用牛顿第二定律解题,就要对物体进行正确的受力分析,求合力,物体的加速度既和物体的受力相联系,又和物体的运动情况相联系,加速度是联系力和运动的纽带,物体的运动情况是由物体的初速度和受力情况共同决定的。
3、外力和内力
如果以物体系研究对象,受到系统之外的作用力,这些力是系统受到的力,而系统内各物体间的相互作用力为。
应用牛顿第二定律列方程不考率力。
如果把物体隔离出来作为研究对象,则这些内力将转换为隔离体的力。
4、连接体问题的分析方法
(1)整体法:连接体中的各物体如果,求加速度时可以把连接体作为一个整体。
运用列方程求解。
(2)隔离法:如果要求连接体间的相互作用力,必须隔离其中一个物体,对该物体应用 求解,此法称为隔离法。
(3)整体法与隔离法是相对统一,相辅相成的。
本来单用隔离法就可以解决的连接体问题,但如果这两种方法交叉使用,则处理问题就更加方便。
质量为m 1、m 2的两个物体分别受到相同的合外力F 的作用,产生的加速度分别为6m/s 2和3m/s 2,当质量是M=m 1+m 2的物体也受到相同的合外力F 的作用时,产生的加速度是。
质量是2kg 的物体,受到4个力的作用而处于静止状态。
当撤去其中F 1、F 2两个力后,物体的加速度为1m/s 2,方向向东,则F 1、F 2的合力大小是,方向。
质量为m 的物体,在两个大小相等,夹角为120°的共点力作用下,产生的加速度大小为a ,当两个力的大小不变,夹角为0°时,物体是加速度大小变为;夹角为90°时,物体的加速
度大小变为。
如图所示,斜面倾角为α=30°,斜面上放一个光滑小球,用于斜面平行的绳把小球系住,使系统以共同的加速度向左作匀加速运动,当绳的拉力恰好为零时,加速度大小为。
若以共同加速度向右做匀加速运动,斜面支持力恰好为零时,加速度的大小为。
如图,一小物块在粗糙水平面上运动,由于水平方向上只受摩擦力,小物块将做匀减速运动,已知滑动摩擦因数为μ=0.5,求:小物块加速度的大小。
(g取10m/s2)
如图所示,置于水平地面上质量为M的木块,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,则木块的加速度大小为?
如图一固定的粗糙斜面上,放着一个质量为1kg的小物块,斜面倾角为37°,小物块与斜面间的动摩擦因数为0.5,现用沿斜面向上20N的力拉小物块,求:小物块沿斜面向上的加
速度的大小。
(g取10m/s2)
质量为m=1kg的三角形木楔A置于倾角为θ=37°的固定斜面上,如图所示,它与斜面间的
动摩擦因数为μ=0.5,一水平力作用在木楔A 的竖直面上。
在力F=30N 的推动下,木楔A 沿斜面以恒定的加速度a 向上滑动,求:加速度的大小。
(g 取10m/s 2)
汽车在两站间行驶的t v -图象如图所示,车所受阻力恒定,在BC 段,汽车关闭了发动机,汽车质量为4t ,由图可知,汽车在BC 段的加速度大小为m/s 2,在AB 段的牵引力大小为N 。
在OA 段汽车的牵引力大小为N 。
如图所示,静止在水平面上的等腰三角架的质量为M ,它的中间用两根质量不计的轻弹簧连着一个质量为m 的小球。
在小球上下振动的过程中,当三脚架对水平面的压力为零时,小球加速度的方向与大小分别是( )
A 、向上,m
Mg B 、向上,g
C 、向下,g
D 、向下,m
m)g (M +
1、超重
当物体具有的加速度时(包括向上加速或向下减速两种情况),物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力自身重力的现象。
2、失重
当物体具有的加速度时(包括向下加速或向上减速两种情况),物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力自身重力的现象。
3、完全失重
物体以加速度a=g 竖直向加速或竖直向上减速时(自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时),物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于的现象。
4、思考
超重是不是物体重力增加?失重是不是物体重力减小?完全失重的系统中,哪些测量仪器不能使用?
关于超重和失重,下列说法中正确的是( )
A 、超重就是物体的重力增加了
B 、失重就是物体的重力减小了
C 、完全失重就是物体不受重力作用
D 、不论超重、失重或完全失重,物体所受重力是不变的
在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学在体重计上,体重计示数为50kg ,电梯运动过程中,某段时间内晓敏同学分析体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法中正确的是( )
A 、晓敏同学所受的重力变小了
B 、晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力
C 、电梯一定在竖直向下运动
D 、电梯的加速度大小为5
g ,方向一定竖直向下
某研究性学习小组用实验装置模拟火箭发射卫星,火箭点燃后从地面竖直升空,燃料燃尽后火箭的第一级、第二级相继脱落,实验中测得卫星竖直方向的速度—时间图象如图所示,设运动中不计空气阻力,燃料燃烧时产生的推力大小恒定,下列判断正确的是( )
A 、t
2时刻卫星到达最高点,t 3时刻卫星落回地面
B 、卫星在0~t 1时间内的加速度大于t 1~t 2时间内的加速度
C 、t 1~t 2时间内卫星处于超重状态
D 、t 2~t 3时间内卫星处于超重状态
某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490N ,他将弹簧秤移至电梯内称其体重,t 0至t 3时间段内,弹簧秤的示数如图所示,电梯运行的t v 图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
A B
C D。