牛顿第二定律专题(含经典例题)

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牛顿第二定律专题

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.

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F 1至F 4变化表示)可能是下

【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

[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) [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x k ∆.(如图3

-12-2(a )所示刚开始时,当x k ∆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θ

cos mg F = B.弹簧的拉力θsin mg F =

C.小球的加速度为零

D.小球的加速度θsin g a = [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。

[方法技巧]对于牛顿第二定律的瞬时问题,首先必须分析清楚是弹簧模型还是轻绳模型,然后分析状态变化之前的受力和变化后的瞬时受力.根据牛顿第二定律分析求解.同学们还可以讨论把OB 换成轻绳,也可以剪断轻弹簧,从而讨论小球的瞬时加速度.

图3-12-1 图3-12-2 v 0 v m F mg F mg F mg T F