牛顿第二定律 4

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1
牛顿第二定律的应用
1. 某人在地面上最多能举起32kg的重物，那么在以22m/s匀加速下降的电梯中，他最多能
举起多少kg的重物? 2m/s10g.

2. 把一个质量m=4kg的长方体木块，分割成两个三棱柱形木块A和B，角α=30°，然后再
对到一起，放在光滑的水平面上，如图所示.用大小为8N的水平力F沿图示方向推A，A、
B组成的长方体保持原来的形状，沿力的作用方向平动.
⑴求A对B的作用力.
⑵求A对B的静摩擦力.

3. 如图所示，A、B两个光滑的梯形木块质量均为m，紧挨着并排放在光滑水平面上.倾角
θ=60°.欲使A、B在水平推力F作用下，一起加速运动(两者无相对滑动)，F不能超过多少?

4. 如图所示，5个质量相同的木块并排放在光滑的水平桌面上，当用水平向右推力F推木
块1，使它们共同向右加速运动时，求第2与第3块木块之间弹力及第4与第5块木块之间
的弹力.
2

5. 如图所示，质量为M的木板放在倾角为θ的光滑斜面上，质量为m的人在木板上跑，假
如脚与板接触处不打滑.
(1)要保持木板相对斜面静止，人应以多大的加速度朝什么方向跑动？
(2)要保持人相对于斜面的位置不变，人在原地跑而使木板以多大的加速度朝什么方向运
动？

6. 如图所示，一倾角为θ的斜面上放着一小车，小车上吊着小球m，小车在斜面上下滑时，
小球与车相对静止共同运动，当悬线处于下列状态时，分别求出小车下滑的加速度及悬线的
拉力.
(1)悬线沿竖直方向；
(2)悬线与斜面方向垂直；
(3)悬线沿水平方向.

7. 体育课上进行“爬杆”活动，使用了一根质量忽略不计的长杆，竖直固定，（如图）一
质量为40kg的同学（可视为质点）爬上杆的顶端后，自杆顶由静止开始先匀加速再匀减速
下滑，滑到竹杆底端时速度刚好为零.通过装在长杆底部的传感器测得长
杆对底座的最大压力为460N，最小压力280N，下滑的总时间为3s，
求该杂技演员在下滑过程中的最大速度及杆的长度。（2/10smg）

θ
θ
1
2
3
3
参考答案（仅供参考）
1. 此人能施加的向上的举力大小为F＝1mg＝32×10N＝320N
在匀加速下降的电梯中，设某人用举力F举起了质量为2m的物体.物体的加速度向下，所以
合外力也向下.对这个物体应用牛顿第二定律：amFgm22

即agFm2
把举力大小F＝320N，重力加速度大小2m/s10g，物体加速度大小a＝22m/s代入上式，
得2m＝40kg
他最多能举起40kg的物体.
2. ⑴A和B的加速度a，都是沿F方向.B的加速度是A对B的作用力Q产生的.所以，Q
的方向跟F的方向相同，如图所示.

对A、B组成的系统应用牛顿第二定律：22m/s2m/s48mFa
对B应用牛顿第二定律：maQ21=2×2N=4N
⑵A对B的作用力Q是A对B的压力N和静摩擦力f的合力(也可以说，Q可以分解为N
和f)，如图(俯视图)所示.静摩擦力的大小为：Qf21=2N

3. A受力情况如图所示.
A、B之间没有相对滑动，意味着两者的加速度相同，都是沿水平方向，
设大小为a.对A应用牛顿第二定律：
Ncosθ+P= mg ①
F-Nsinθ = ma ②
对A、B组成的系统应用牛顿第二定律：F=(m+m)a ③
又N＞0 ④
P≥0 ⑤
a＞0 ⑥
由②③两式得：2F-2Nsinθ=F
即N=F/(2sinθ) ⑦
将⑦代入①得：P=mg-(Fctgθ)/2 ⑧
mg-Fcosθ/(2sinθ)≥0
F≤2mgtan60°

F≤mg22

欲使A、B在水平推力F作用下，一起加速运动(两者无相对滑动)， F不能超过mg22.
4. (1)以5个木块整体为研究对象.设每个木块质量为m，则：
maF5
4

mFa5

将第3、4、5块木块隔离为一个研究对象，设第2块木块对第3块木块的弹力为N，其受力
分析如图所示，则

FmFmmaN53533
所以第2与第3木块之间弹力为F53.
(2)将第5木块隔离为一个研究对象，如图所示，设第4对第5木块弹力为N，则

FmFmmaN515

所以第4与第5块木块之间弹力为F51.
5. (1)要保持木板相对斜面静止，木板要受到沿斜面向上的摩擦力与木板的下滑力平衡，即
FMgsin
根据作用力与反作用力的性质可知，人受到木板对他沿斜面向下的摩擦力，所以人受到的合
力为maFmgsin

m
Mgmgasinsin

，方向沿斜面向下.

(2)要保持人相对于斜面的位置不变，对人有Fmgsin，F为人受到的摩擦力且沿斜面向
上，因此木板受到向下的摩擦力，木板受到的合力为MaFMgsin，解得：

M
Mgmgasinsin

，方向沿斜面向下.

6. (1)作出小球受力图如图a所示为绳子拉力1F与重力mg，不可能有沿斜面方向的合力，因
此，小球与小车相对静止沿斜面做匀速运动，其加速度1a=0，绳子的拉力1F=mg.
(2)作出小球受力图如图b所示，绳子的拉力2F与重力mg的合力沿斜面向下，小球的加速

度sinsin2gmmga，绳子拉力2F=mgcosθ.

(3)作出受力图如图c所示，小球的加速度sin/sin3gmmgmFa合，绳子拉力 3F=mgcotθ

7. 解：设加速下滑过程时间为t1,加速度大小为a1,减速下滑过程时间为t2,加速度大小为a2,
根据牛顿第二定律得：
280mamg 2460mamg
解得21/3sma， 22/5.1sma

2211tatavm 321tt ）2222112121tatas 解得：smvm
/3
，
ms5.4

a mg F1 θ b mg F合 F2 c
F
2

mg
F
合

牛顿第二定律例子

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。

2021届高考物理必考实验四：验证牛顿第二定律【含答案】

2021届高考物理必考实验四：验证牛顿第二定律1.实验原理(1)保持质量不变,探究加速度与合力的关系。

(2)保持合力不变,探究加速度与质量的关系。

(3)作出a-F图象和a-图象,确定其关系。

2.实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。

3.实验步骤(1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m',小车的质量m。

(2)安装:按照如图所示的装置把实验器材安装好,但是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(不给小车牵引力)。

(3)平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。

(4)操作:①小盘通过细绳绕过定滑轮系在小车上,先接通电源,后放开小车,打点结束后先断开电源,再取下纸带。

②保持小车的质量m不变,改变小盘和砝码的质量m',重复步骤①。

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a。

④描点作图,以m'g作为拉力F,作出a-F图象。

⑤保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车质量m,重复步骤①和③,作出a-图象。

4.数据分析(1)利用Δx=aT2及逐差法求a。

(2)以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比。

(3)以a为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a与m成反比。

5.注意事项(1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。

在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。

(2)不重复平衡摩擦力。

(3)实验条件:m≫m'。

(4)“一先一后一按”:改变拉力或小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。

【最新高考真题解析】1.（2020年北京卷）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。

实验04 验证牛顿第二定律(解析版)

实验四　验证牛顿第二定律（解析版）1.实验原理 (1)保持质量不变,探究加速度与合力的关系。

(2)保持合力不变,探究加速度与质量的关系。

(3)作出a-F 图象和a-图象,确定其关系。

1m 2.实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。

3.实验步骤 (1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m',小车的质量m 。

(2)安装:按照如图所示的装置把实验器材安装好,但是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(不给小车牵引力)。

(3)平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。

(4)操作:①小盘通过细绳绕过定滑轮系在小车上,先接通电源,后放开小车,打点结束后先断开电源,再取下纸带。

②保持小车的质量m 不变,改变小盘和砝码的质量m',重复步骤①。

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a 。

④描点作图,以m'g 作为拉力F ,作出a-F 图象。

⑤保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车质量m ,重复步骤①和③,作出a-图象。

1m4.数据分析 (1)利用Δx=aT 2及逐差法求a 。

(2)以a 为纵坐标,F 为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a 与F 成正比。

(3)以a 为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a 与m 成反比。

1m 5.注意事项 (1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。

在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。

(2)不重复平衡摩擦力。

(3)实验条件:m ≫m'。

(4)“一先一后一按”:改变拉力或小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。