例说牛顿第二定律在解物理题中的应用分析

1、 例说牛顿第二定律在解物理题中的应用 穆敬仁【Summary】牛顿第二定律是物理中的重点和难点，在解题中的应用非常广泛。【Key】例说 牛顿第二定律 解物理题 应用G633.7 A 2095-3089（2017）02-0179-02我们在解有关物体运动和力关系的问题时，通常把物体的受力和牛顿第二定律联系起来，今来总结一下牛顿第二定律在解物理题中的应用。一、由物体的受力来确定其运动例1.一质量为m的物体，沿倾角为的斜面以初速度v0向下运动，已知物体与斜面之间的动摩擦因数为，求物体在t秒末的速度和t秒内的位移（设斜面足够长）。分析与解：对该物体，受力如图1所示，建立直角坐标系：在沿斜面方向上，由牛

2、顿第二定律：mgsin- Ff =ma在垂直斜面方向上，由力的平衡得：mgcos=FN 由滑動摩擦力公式得：Ff =FN由运动学公式得：vt= v0+at 由此可知：对由物体的受力来确定其运动的题型，我们一般是先对物体进行受力分析，建立直角坐标系，在物体有位移的方向上利用牛顿第二定律；在物体无位移的方向上利用力的平衡，再利用运动学公式，最后列式求解。二、由物体的运动来确定其受力例2.质量为1000kg的汽车，由静止在平直的路面上做匀加速直线运动，当它的速度达到72km/h的速度时，历时50s，若汽车与路面间的动摩擦因数为0.5，求汽车的牵引力的大小。分析与解：由运动学公式得：vt=at，代入数

3、值解得a=0.4m/s2，对汽车，受力如图2所示，由牛顿第二定律得：F-Ff =ma，由力的平衡：FN=mg，而Ff =FN，由此解得：F=5300N，即汽车所受的牵引力的大小为5300N。由此可知：对由物体的运动来确定其受力的题型，我们应先由运动学公式的来求出其加速度，在根据物体的受力并结合牛顿第二定律求出我们所求解的结果。三、特殊应用上述两种题型是我们最常见、最基本的题型，其特点是研究的对象为一个物体，加速度是这两种题型的桥梁，但牛顿第二定律还有其它特殊的应用：1.利用超、失重的知识在牛顿第二定律的应用中，灵活选用超、失重的知识的，便可达到巧解物理题的效果。（1）利用超重知识例3.如图3所

4、示，质量为m的物体在拉力F的作用下，由静止沿质量为M的斜面体向上运动，在此过程中斜面体M静止不动，则下列说法中正确的为：A.地面对斜面体的支持力与物体静止时相比变大。B.地面对斜面体的支持力与物体静止时相变小。C.地面对斜面体的支持力与物体静止时相不变。D.地面对斜面体的支持力的大小无法确定。分析与解：由于物体m在拉力F的作用下沿斜面体向上运动，故物体有沿斜面体向上的加速度a，把该加速度分解，如图4所示，由此可得：该物体（或说由M、m所组成的系统）在竖直方向有向上的加速度，出现超重，即物体m受M在竖直方向的支持力变大，由牛顿第三定律和力的平衡得，选项A正确。由此可得：当运动物体在竖直方向有竖直

5、向上的加速度时，我们说该物体出现超重，即超重时物体的重力（视重）比其平衡时“多”了max。（2）利用失重知识例4.如图5所示，在托盘测力计的托盘内，固定一个倾角为30的光滑斜面，今将一个重为4N的物体放在斜面上，让它自由滑下，则测力计因4N物体的存在而增加的读数为：（g=10 m/s2）（3）利用超、失重的知识例5.如图7所示，一根细线一端固定在容器的底部，另一端系一个木球，木球浸在水中，整个装置放在托盘测力计的托盘内，今把细线剪断，在木球上升的过程中，则托盘测力计的读数为：（不计水的阻力）A.增大 B.减少C.不变 D.无法确定分析与解：剪断细线后，木球上升，其加速度向上，出现超重；对水，相当有同体积的水球向下加速运动，出现失重，现在关键是这两个加速度的大小如何确定，从而确定系统的加速度的方向。如果用牛顿第二定律去求解，比较麻烦，若用系统的重心变化来求系统的加速度方向就比较简单了，由题可得：在木球上升的过程中，系统的重心下移，即系统有向下的加速度，出现失重，故选项B正确。由此可知：对于系统中既有超重，又有失重的情况，我们通常用等效法，即等效出系统的重心位置的变化，从而确定出系统的加速度方向，最后