高一物理牛頓第二定律的應(yīng)用(2)人教實(shí)驗(yàn)版知識(shí)精講

1、高一物理牛頓第二定律的應(yīng)用人教實(shí)驗(yàn)版【本講教育信息 】一 . 教學(xué)內(nèi)容：牛頓第二定律的應(yīng)用二 . 知識(shí)要點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，進(jìn)一步解決動(dòng)力學(xué)問題。三 . 重點(diǎn)、難點(diǎn)解析：1、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟：（ 1）確定研究對(duì)象。（ 2）將研究對(duì)象隔離出來進(jìn)行受力分析，并畫出受力圖。（ 3）分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，畫出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：標(biāo)出物體的速度方向（由此可得滑動(dòng)摩擦力的方向）以及加速度的方向（即合外力的方向）。（ 4）應(yīng)用牛頓第二定律列方程，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式。（ 5）解方程并分析討論結(jié)果是否正確合理。2、處理動(dòng)力學(xué)問題的基本方法：那道題目之后，要對(duì)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行必要的分析， 而

2、初學(xué)者往往一拿到題目就想代牛頓定律公式和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，結(jié)果把有初速度的當(dāng)作無初速度， 有摩擦力的以為沒有摩擦， 多過程的問題誤認(rèn)為是單個(gè)過程， 這樣不但會(huì)解錯(cuò)題目，而且形成一種亂套公式的不良習(xí)慣。認(rèn)真審題，弄清物體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，確定了解題思路再著手解題，這是解題的基本方法也是必須訓(xùn)練的基本功。由于物體的受力情況與運(yùn)動(dòng)情況密不可分，所以受力分析和運(yùn)動(dòng)分析往往是同時(shí)考慮，交叉進(jìn)行， 在畫受力分析圖時(shí)，把所受外力畫在物體上。3、物體的運(yùn)動(dòng)情況分析方法：（ 1）分析研究對(duì)象有沒有初速度，初速度的方向如何。（ 2）分析研究對(duì)象作什么形式的運(yùn)動(dòng)，是勻速直線運(yùn)動(dòng)，還是勻加速直線運(yùn)動(dòng)或是勻減速運(yùn)動(dòng)。（ 3

3、）從受力情況或從運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，分析是否能確定加速度的大小和方向。 （ 4）分清物體經(jīng)歷的是一個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)（ a 不變），還是連續(xù)發(fā)生的分階段運(yùn)動(dòng)，找到各段之間存在的聯(lián)系，判斷相鄰兩段運(yùn)動(dòng)中哪些物理量必定相同，速度、位移還是時(shí)間等。【典型例題 】1、一物體質(zhì)量為10Kg ，在 40N 的水平向右的拉力作用下沿水平桌面由靜止開始運(yùn)動(dòng)，物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.20，物體受幾個(gè)力的作用 ?畫出物體的受力圖。物體做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng) ?加速度多大 ?方向如何 ? （ g 10m/s2）如果在物體運(yùn)動(dòng)后的第5s 末把水平拉力撤去，物體受幾個(gè)力的作用?畫出物體的受力圖，物體又做什么性質(zhì)運(yùn)動(dòng)?加速度多大 ?

4、方向如何 ?計(jì)算物體從開始運(yùn)動(dòng)到停止一共走了多遠(yuǎn) ? （ g 10m/s2）解析： 對(duì)物體受力分析如圖用心愛心專心豎直方向物體處于平衡狀態(tài)， FN G 所以 F FN 0.2 100 20N 水平方向 F F ma所以 a（ F F） /m（ 40 20） /10 2m/s2 方向：水平向右2故物體以 2m/s 的加速度由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí) F ma1a1 F/m 20/10 2m/s2 方向：水平向左2物體又以第5s 末的速度，以2m/s 的加速度設(shè)水平向右為正，則a 2m/s2a1 2m/s2物體前 5s 的位移 X 1 1at2 125225m225s 末的速度 v1 a

5、t 25 10m/s撤去 F 后物體經(jīng) t1 停止 t1 0v1105sa12撤去 F 后物體的位移 X 2 v1t.1 1 a1t12105 1(2)5225m22本題中我們根據(jù)物體受力的變化， 將運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段， 物體在兩個(gè)階段的加速度不同，再由初始情況選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解。2、水平傳送帶以4m/s 的速度勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶兩端AB 間距為 20m，將一質(zhì)量為2Kg的木塊無初速地放在A 端，木塊與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，求木塊由A 端運(yùn)動(dòng)到B 端所用的時(shí)間。 （ g 10m/s2）解析： 物體無初速地放在 A 端則它的初速度為 0，而傳送帶以 4m/s 的速度勻速運(yùn)動(dòng)，所以物體一定

6、要相對(duì)傳送帶向后滑動(dòng)，故物體受到向右的滑動(dòng)摩擦力的作用而向右加速運(yùn)動(dòng)，但物體由 A 到 B 一直都在加速嗎？這就需要判斷物體速度達(dá)到與傳送帶相同時(shí)物體是否到達(dá) B 點(diǎn)。對(duì)木塊受力分析如圖豎直方向物體處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)NG用心愛心專心所以 FFN0.220 4N由 F ma 得 a F /m 4/2 2m/s2設(shè)經(jīng) t 速度達(dá)到4m/s 則vatt v/a 4/2 2s由 X 1 1 at 2 12 224m 所以在沒有到達(dá)B 點(diǎn)以前物體速度達(dá)到與傳送帶相同，22剩余距離物體與傳送帶以相同速度勻速運(yùn)行。X2 X X 1 vt1 t1（ X X 1） /v（ 20 4） /4 4s 木塊由 A 端運(yùn)

7、動(dòng)到 B 端所用的時(shí)間 T t t1 2 4 6s3、木塊 A、木板 B 的質(zhì)量分別為10Kg 和 20Kg ， A 、B 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20，地面光滑。設(shè) A 、B 間的滑動(dòng)摩擦力與最大靜摩擦力大小相等。木板B 長(zhǎng) 2m，木塊 A 靜止在木板B 的最右端，現(xiàn)用80N 的水平拉力將木板B 從木塊 A 下抽出來需要多長(zhǎng)時(shí)間?（木塊 A 可視為質(zhì)點(diǎn)，g 10m/s2）解析： 本題涉及兩個(gè)物體，要求解這類動(dòng)力學(xué)問題，首先要找到AB 兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)學(xué)量的聯(lián)系。由圖可知 AB 兩物體在此過程中的位移差是B 的長(zhǎng)度 L 。對(duì) A 受力如圖豎直方向物體處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)N G，所以 FFN 0.2100

8、20NF ma1a1 F/m 20/102m/s2對(duì) B 受力如圖豎直方向物體處于平衡狀態(tài)合力為0，F(xiàn) FMa 2a2（ F F ） /M （ 80 20） /20 3m/s2則 121a1t2L 代入數(shù)據(jù)得 t 2s2 a2t2用心愛心專心4、質(zhì)量為1kg ，初速為10m/s 的物體，沿粗糙水平面滑行，如圖所示，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2，同時(shí)還受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向相反，大小為3N 的外力F 的作用，經(jīng)3s后撤去外力，求物體滑行的總位移？解析： 對(duì)物體受力如圖豎直方向物體處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)NG所以F FN 0.2 10 2NF F ma1a1（ F F） /m（ 3 2）/15m/s2設(shè)初

9、速方向?yàn)檎齽ta1 5m/s2經(jīng) t1 速度減小為0 則 0 v0 a1 t1 10 5t1t1 2sX 1v0 t11 a1 t 12 10 2 0.5 （ 5）22 10m 方向向右22s 后物體反向加速運(yùn)動(dòng)，受力如圖在第 3s 內(nèi) F 合 F F 3 2 1Na F 合 /m 1m/s2第 3s 內(nèi)的位移 X 2 1 a t2 0.5（ 1）12 0.5m21 2第 3s 末的速度 v2at2 1 1 1m/s此后撤去外力，物體受力如圖a2 F /m 2/1 2m/s2至停止運(yùn)動(dòng)需t3則 t3 （ 0 v2） /a2 1/20.5sX3 v2t3 1a2t32 （ 1）0.50.5 2 0

10、.52 0.25m2X X 1X 2 X 3 10（ 0.5）（ 0.25） 9.25m【模擬試題 】1. 一個(gè)質(zhì)量為m 的物體在力F 的作用下，由靜止開始經(jīng)過時(shí)間t 前進(jìn)了 s 一段距離，如用心愛心專心果用力 F/2 作用在同一個(gè)物體上，經(jīng)過時(shí)間t 后，物體前進(jìn)的距離為（）A. sB. s/2C. 2sD. 4s2. 如圖 1 所示，質(zhì)量為m 的物體放在粗糙水平面上，受到與水平面成 角的推力 F 后，物體以加速度a 向左加速運(yùn)動(dòng)。如果推力的大小增為2F，這時(shí)物體的加速度（）A. 仍為 aB. 變?yōu)?2aC. 小于 2a，大于 aD. 大于 2a3. 如圖 2 所示，一個(gè)自由下落的小球，從它接

11、觸彈簧開始到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度和所受合外力的變化情況為（）A. 速度一直變小直到零B. 速度先變大，然后變小直到為零C. 合外力一直變小，方向向上D. 合外力先變小后變大，方向先向下后向上4. 如圖 3 所示，光滑水平桌面上，有甲、乙兩個(gè)用細(xì)線相連的物體在水平拉力F1和 F2的作用下運(yùn)動(dòng)，已知 F 1 F 2，則以下說法中正確的有（）A. 若撤去 F 1，則甲的加速度一定變大B. 若撤去 F 1，則細(xì)線上的拉力一定變小C. 若撤去 F 2，則乙的加速度一定變大D. 若撤去 F 2，則細(xì)線上的拉力一定變小5. 如圖 4，在光滑的水平桌面上有一物體A，通過繩子與物體 B 相連，假設(shè)

12、繩子的質(zhì)量以及繩子與定滑輪之間的摩擦力都可以忽略不計(jì)，繩子不可伸長(zhǎng)。如果mB 3mA ，則物體A 的加速度大小等于（）A. 3 gB. gC. 3 g/4D. g/2用心愛心專心6. 如圖 5 所示， 質(zhì)量 m 的球與彈簧和水平細(xì)線相連，、 的另一端分別固定于P、Q 。球靜止時(shí)，中拉力大小T 1，中拉力大小T 2，當(dāng)僅剪斷、中的一根的瞬間，球的加速 a 應(yīng)是（）A. 若斷，則 a g ，豎直向下B. 若斷，則 a T2 ，方向水平向左mC. 若斷，則a T1 ，方向沿的延長(zhǎng)線mD. 若斷，則 a g ，豎直向上7. 一個(gè)放在水平桌面上質(zhì)量為2kg 原來靜止的物體，受到如圖6 所示方向不變的合外

13、力作用，則下列說法正確的是（）A. 在 t 2s 時(shí)，物體的速率最大B. 在 2s 內(nèi)物體的加速度為5m/s2C. 在 2s 內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移為10mD. 02s 這段時(shí)間內(nèi)作減速運(yùn)動(dòng)8.如圖7所示，質(zhì)量為10kg 的物體 A 拴在一個(gè)被水平拉伸的彈簧一端，彈簧的拉力為5N 時(shí)，物體A 處于靜止?fàn)顟B(tài)， 若小車以2的加速度向右運(yùn)動(dòng)后 （ g102）1m/sm/s ），則（A. 物體 A 相對(duì)小車仍然靜止B. 物體 A 受到的摩擦力減小用心愛心專心C. 物體 A 受到的摩擦力大小不變D. 物體 A 受到的彈簧拉力增大9. 如圖 8 所示， A，B 兩條直線是在A，B 兩地分別用豎直向上的力F 拉質(zhì)

14、量分別是mA 和mB 的物體實(shí)驗(yàn)得出的兩個(gè)加速度a 與力 F 的關(guān)系圖線，由圖分析可知（）A.mAmgB. 兩地重力加速度g Ag BC. mAmgD. 兩地重力加速度g AgB10. 一物體重為50N，與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，現(xiàn)如圖9 所示加上水平力F 1 和F 2，若 F215N 時(shí)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則F1 的值可能是（ g10 m/s2）（）A. 3NB. 25NC. 30ND. 50N11. 如圖所示，傳送帶與地面傾角為37 ，從 AB 長(zhǎng)度為 16m，傳送帶以10m/s 的速度向下運(yùn)動(dòng)，在傳送帶上端，無初速釋放一質(zhì)量為0.5kg 的物體，它與傳送帶間的摩擦系數(shù)為0.5，求物體從A 運(yùn)動(dòng)到 B 所用的時(shí)間？12. 質(zhì)量為 1.5Kg 的物體在水平拉力F 的作用下， 從水平面上A 點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離后撤去該力，物體繼續(xù)滑行t 2.0s 停在 B 點(diǎn)，已知AB 兩點(diǎn)的距離L 5.0m，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20 ，求水平拉力F 的大小 ?用心愛心專心13. 質(zhì)量為 5Kg 的物體，在平行于斜面向上的拉力F 40N 作用下，由靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)