2牛頓第二定律應(yīng)用專(zhuān)題

1、 二、牛頓第二定律基本應(yīng)用專(zhuān)題 通過(guò)本專(zhuān)題訓(xùn)練，著重掌握已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況和已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況這兩類(lèi)題型的處理方法 1由牛頓第二定律F合ma知，物體所受的合力決定了加速度的大小和方向分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)應(yīng)緊緊抓住物體所受的合力由合力推知加速度，再有加速度與速度的方向關(guān)系來(lái)確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 2已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況和已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況這兩類(lèi)題型的解題關(guān)鍵是用F合ma求a或用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求a 3分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程應(yīng)注意找出轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分段分析例題1 如右圖，自由下落的小球下落一段時(shí)間后，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開(kāi)始，到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，小球的速度、加速度、合外力的變化情況是怎樣的?(按

2、論述題要求解答)分析和解答 速度變大或變小取決于速度方向與加速度方向的關(guān) 系(當(dāng)a與v同向時(shí),v變大，當(dāng)a與v反向時(shí),v變小)，而加速度由合力決， 定， 此題要分析v,a的大小變化，必須先分析小球受到的合力的變化 小球接觸彈簧時(shí)受兩個(gè)力作用：向下的重力和向上的彈力(其中重力為恒力) 在接觸的頭一階段，重力大于彈力，小球合力向下，且不斷變小( F合mg-kx，而x增大)， 因而加速度減少( aF合/m)，由于a與v同向，因此速度繼續(xù)變大 當(dāng)彈力增大到大小等于重力時(shí)，合外力為零，加速度為零，速度達(dá)到最大 之后，小球由于慣性仍向下運(yùn)動(dòng)，但彈力大于重力，合力向上且逐漸變大 (F合kx-mg)因而加速度

3、向上且變大，因此速度減小至零(注意：小球不會(huì)靜止在最低點(diǎn)，將被彈簧上推向上運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)同學(xué)們自己分析以后的運(yùn)動(dòng)情況) 綜上分析得：小球向下壓彈簧過(guò)程，F(xiàn)合方向先向下后向上，大小先變小后變大；a方向先向下后向上，大小先變小后變大；v方向向下，大小先變大后變小(向上推的過(guò)程也是先加速后減速) 總結(jié)與提高: 在分析物體某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，要養(yǎng)成一個(gè)科學(xué)分析習(xí)慣，即：這一過(guò)程可否劃分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同小過(guò)程，中間是否存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)，找出了轉(zhuǎn)折點(diǎn)就可以知道物體的前后討程是焦樣運(yùn)動(dòng)的了如上題中彈力等于重力邊一位置是個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，以這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)分為兩個(gè)階段分析 例題2 據(jù)報(bào)道，一輛轎車(chē)高速?gòu)?qiáng)行超車(chē)時(shí)，與迎面馳來(lái)的另一輛相

4、同轎車(chē)相撞兩車(chē)相撞 后連為一體，兩車(chē)身因碰撞擠壓，皆縮短了約0.5m，據(jù)測(cè)算相撞時(shí)兩車(chē)速均約為109km/h，試求碰撞過(guò)程中車(chē)內(nèi)質(zhì)量是60kg的人受到的平均沖擊力約為多少?(運(yùn)算過(guò)程及結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)分析和解答 兩車(chē)相碰時(shí)認(rèn)為人隨車(chē)一起做勻減速運(yùn)動(dòng)直到停止，此過(guò)程位移S0.5m， 設(shè)人隨車(chē)做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度為a，初速約為vo=30m/s,則有v022as 得 a=900m/s2對(duì)人由牛頓第二定律得(設(shè)人受車(chē)的沖擊力為F)： F=ma60X 9005.4X104N，總結(jié): 此題屬于已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況的題型，由題解可見(jiàn)，關(guān)鍵是由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度，再選擇適當(dāng)研究對(duì)象用牛頓第二定律求

5、受力即可例題3 跳起摸高是現(xiàn)今學(xué)生常進(jìn)行的一項(xiàng)活動(dòng)，小明同學(xué)身高1.8m，質(zhì)量65k，站立舉手達(dá) 到2.2m高，他用力蹬地，經(jīng)0.45s豎直離地跳起，設(shè)他蹬地的力大小恒為1060N，則他跳起可摸到的高度為多少?(1Om/s2)分析和解答 人要起跳，先是重心下降，用腳蹬地后重心上升在蹬地過(guò)程中人的受力為重 力和地面給人的支持力(大小等于人蹬地的力)由牛頓定律得：F-mgma 由vat=6.3X0.452.8m/s即為人離開(kāi)地時(shí)的初速度 離地后人作豎直上拋運(yùn)動(dòng)，其重心上升高度h= 故其跳起可摸到的高度H2.2+0.42.6m總結(jié): 此題屬于已知受力求運(yùn)動(dòng)情況的題型，且與學(xué)生的生活實(shí)際緊密相連解題

6、關(guān)鍵是把生活實(shí)際現(xiàn)象去偽存真轉(zhuǎn)變成物理過(guò)程，進(jìn)行受力分析由牛頓第二定律求出加速度a 訓(xùn) 練 題(1)鋼球在很深的油槽中由靜止開(kāi)始下落，若油對(duì)球的阻力正比于其速率，則球的運(yùn)動(dòng)是：( BD ) A先加速后減速最后靜止； B先加速后勻速； C. 先加速后減速直至勻速； D加速度逐漸減小到零 (2)豎直向上飛行的子彈，達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原處，假設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，子彈受到的阻力與速度的大小成正比，則整個(gè)過(guò)程中，加速度的變化是：(A) A始終變??； B始終變大； C先變小后變大； D先變大后變小， (3)如右圖所示，一彈簧一端系在墻上O點(diǎn)，自由伸長(zhǎng)到B點(diǎn)，今將一小物體m壓著彈簧，將彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后釋放

7、，小物體能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止，物體與水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定，試判斷下列說(shuō)法中正確的是： (c) A物體從A到B速度越來(lái)越大，從B到C速度越來(lái)越??； B. 物體從A到B速度越來(lái)越小，從B到C加速度不變； C. 物體從A到B，先加速后減速，從B到C一直做減速運(yùn)動(dòng)； D物體在B點(diǎn)受合外力為零 (4)如圖甲所示，放在光滑水平面上的木塊受到兩個(gè)水平力Fl與F2的作用，靜止不動(dòng)，現(xiàn)保持F1不變，使F2逐漸減小到零，再逐漸恢復(fù)到原來(lái)的大小，在這個(gè)過(guò)程中，如圖乙所示，能正確描述木塊運(yùn)動(dòng)情況的圖象是： (B) (5)兩個(gè)物體a,b間的質(zhì)量關(guān)系是ma>mb，讓它們從同一高度同時(shí)開(kāi)始下落，運(yùn)動(dòng)中它們受到的阻力相

8、等，則：( B ) A兩物體的加速度不等，同時(shí)到達(dá)地面； B兩物體的加速度不等，物體a先到達(dá)地面， C. 兩物體的加速度相等，同時(shí)到達(dá)地面； D兩物體的加速度相等，物體a先到達(dá)地面 (6)普通戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度大約為800m/s，空中飛行的禿鷹質(zhì)量為5kg，身長(zhǎng)約為0.5m，一架戰(zhàn)斗機(jī)在空中與禿鷹相撞，禿鷹對(duì)飛機(jī)的撞擊力大約為 (C ) A. 104N； B102N； C106N： D108N (7)如右圖所示，傾角為300的光滑桿上套有一個(gè)小球和兩根輕質(zhì)彈簧，兩彈簧的一端各與小球相連，另一端分別用銷(xiāo)釘M、N固定于桿上，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)拔去銷(xiāo)釘M(撤去彈簧a)瞬間，小球的，加速度大小為6m/

9、s2若不拔去銷(xiāo)釘M，而拔去銷(xiāo)釘N(撤去彈簧b)瞬間，小球的加速度可能是(g取IOm/s2)：(BC) A11m/s2，沿桿向上； B11m/s2，沿桿向下； C. 1m/s2 沿桿向上； D1m/s2，沿桿向下 (8)1999年10月1日晚在天安門(mén)廣場(chǎng)舉行了盛大的慶祝中華人民共和國(guó)成立五十周年焰火晚會(huì)，花炮爆炸的高度為lOOm，設(shè)爆炸前做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，且在最高點(diǎn)爆炸，則花炮出炮筒口時(shí)的速度約為多少?若花炮的質(zhì)量為2kg在炮筒中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.02S火藥對(duì)花炮的平均推力為多少? (g取l0m/s2) (9)為了安全，在公路上行駛的汽車(chē)之間應(yīng)保持必要的距離已知某高速公路的最高限速v=120km/h假

10、設(shè)前方車(chē)輛突然停止，后車(chē)司機(jī)從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操縱剎車(chē)到汽車(chē)開(kāi)始減速所經(jīng)歷的時(shí)間(即反應(yīng)時(shí)間)t0.50s。剎車(chē)時(shí)汽車(chē)受到阻力的大小f為汽車(chē)重力的0.40倍，該高速公路上汽車(chē)間的距離至少應(yīng)為多少?取重力加速度g1Om/s2 (10)某航空公司的一架客機(jī)，在正常航線(xiàn)上作水平飛行時(shí)，突然受到強(qiáng)大的垂直氣流的作用，使飛機(jī)在10s內(nèi)下降高度1800m，造成眾多乘客和機(jī)組人員的傷害事故如果只研究在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，且假設(shè)這一運(yùn)動(dòng)是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，試計(jì)算： 飛機(jī)在豎直方向上產(chǎn)生的加速度是多大? 乘客所系安全帶必須提供相當(dāng)于乘客體重多少倍的拉力才能使乘客不脫離座椅?(g取10m/s2) (11)滑雪運(yùn)動(dòng)員依靠手中的撐桿用力往后推地，獲得向前的動(dòng)力，一運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是60kg，撐桿對(duì)地面向后的平均作用力是300N，力的持續(xù)作用時(shí)間是0.4s，兩次用力之間間隔時(shí)間是0.2要S，不計(jì)摩擦阻力若運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求6s內(nèi)的位移是多少? (