牛顿第二定律·典型题剖析

PAGEPAGE1牛顿第二定律·典型题剖析第一篇：牛顿第二定律·典型题剖析牛顿第二定律·典型题剖析例1在光滑水平面上的木块受到一个方向不变，大小从某一数值逐渐变小的外力作用时，木块将作[]A．匀减速运动．B．匀加速运动．C．速度逐渐减小的变加速运动．D．速度逐渐增大的变加速运动．分析木块受到外力作用必有加速度．已知外力方向不变，数值变小，根据牛顿第二定律可知，木块加速度的方向不变，大小在逐渐变小，也就是木块每秒增加的速度在减少．由于加速度方向与速度方向一致，木块的速度大小仍在不断增加，即木块作的是加速度逐渐减小、速度逐渐增大的变加速运动．答D．说明物体的加速度只与它受到的外力有联系，当外力逐渐减小到零时，物体的速度恰增大到最大值vm．以后，物体就保持这个速度沿光滑水平面作匀速直线运动，这个物体的v－t图大致如图3－5所示．例2如图3－6所示，底板光滑的小车上用两个量程为20XX完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量1kg的物块．在水平地面上当小车作匀速直线运动时，两弹簧秤的示数均为10N．当小车作匀加速直线运动时，弹簧秤甲的示数变为8N．这时小车运动的加速度大小是[]A．2m/s2．B．4m/s2．C．6m/s2．D．8m/s2．分析因弹簧的弹力与其形变量成正比，当弹簧秤甲的示数由10N变为8N时，其形变量减少，则弹簧秤乙的形变量必增大，且甲、乙两弹簧秤形变量变化的大小相等，所以，弹簧秤乙的示数应为12N．物体在水平方向所受到的合外力为F=T乙-T甲=12N-8N=4N．根据牛顿第二定律，得物块的加速度大小为答B．说明无论题中的弹簧秤原来处于拉伸状态或压缩状态，其结果相同．读者可自行通过对两种情况的假设加以验证．例3汽车空载时的质量是4×103kg，它能运载的最大质量是3×103kg．要使汽车在空载时加速前进需要牵引力是2.5×104N，那么满载时以同样加速度前进，需要的牵引力是多少？分析由空载时车的质量和牵引力算出加速度，然后根据加速度和满载时的总质量，再由牛顿第二定律算出牵引力．解答空载时，m1=4×103kg，F1=2.5×104N，由牛顿第二定律得加速度：满载时，总质量为m1+m2＝7×103kg，同理由牛顿第二定律得牵引力：F2=（m1+m2）a=7×103×6.25N=4.375×104N．说明根据牛顿第二定律F=ma可知，当加速度a相同时，物体所受的合外力与其质量成正比．因此可以不必先算出加速度的大小，直接由比例关系求解．即由直接得根据牛顿第二定律，当加速度a相同时，各个物体（或各个部分）所受的合外力与其质量成正比．用公式可表示为F1∶F2∶F3∶…Fn＝m1∶m2∶m3∶…mn，或Fi∶F合=mi∶∑m．式中Fi表示质量为mi的物体所受的合外力，F合表示总质量为∑m=m1+m2+…+mn的整个物体系统所受的合外力．利用合外力与质量的这种比例关系，解题中常会带来很大的方便（如例3）．第二篇：牛顿第二定律典型题牛顿第二定律应用的典型问题1.力和运动的关系力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因。由知，加速度与力有直接关系，分析清楚了力，就知道了加速度，而速度与力没有直接关系。速度如何变化需分析加速度方向与速度方向之间的关系，加速度与速度同向时，速度增加；反之减小。在加速度为零时，速度有极值。例1.如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（）A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C.从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小D.从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大解析：小球的加速度大小决定于小球受到的合外力。从接触弹簧到到达最低点，弹力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大。当合力与速度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大。故选CD。2.力和加速度的瞬时对应关系（1）物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系。每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之间或瞬时之后的力无关。若合外力变为零，加速度也立即变为零（加速度可以突变）。这就是牛顿第二定律的瞬时性。（2）中学物理中的“绳”和“线”，一般都是理想化模型，具有如下几个特性：①轻，即绳（或线）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张力大小相等。②软，即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能弯曲）。由此特点可知，绳与其他物体相互作用力的方向是沿着绳子且背离受力物体的方向。③不可伸长：即无论绳子所受拉力多大，绳子的长度不变。由此特点知，绳子中的张力可以突变。（3）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性：①轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。②弹簧既能受拉力，也能受压力（沿弹簧的轴线）；橡皮绳只能受拉力，不能承受压力（因橡皮绳能弯曲）。③由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们所受的弹力立即消失。例2在光滑水平面上有一质量m＝Ikg的小球，小球与水平轻弹簧和与水平方向夹角为30的轻绳的一端相连，如图所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，小球加速度的大小和方向如何？此时轻弹簧的弹力与水平面对球的弹力比值是多少？．练习题、如图所示,小球质量为m,被三根质量不计的弹簧A、B、C拉住,弹簧间的0夹角均为120XX球平衡时,A、B、C的弹力大小之比为3：3：1,当剪断C瞬间,小球的加速度大小及方向可能为①g/2,竖直向下;②g/2,竖直向上;③g/4,竖直向下;④g/4,竖直向上;A、①②;B、①④;C、②③;D、③④;03.牛顿运动定律中的整体与隔离当系统内各物体具有相同的加速度时，应先把这个系统当作一个整体（即看成一个质点），分析受到的外力及运动情况，利用牛顿第二定律求出加速度．如若要求系统内各物体相互作用的内力，则把物体隔离，对某个物体单独进行受力分析，再利用牛顿第二定律对该物体列式求解．隔离物体时应对受力少的物体进行隔离比较方便。通常是对物体组成的整体运用牛顿第二定律求出整体的加速度，然后用隔离法求出物体间的相互作用力例3.如图所示，质量为2m的物块A，与水平地面的摩擦不计，质量为m的物块B与地面的摩擦因数为μ，在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动，则A和B之间的作用力为____________。练习1如图所示，五个木块并排放在水平地面上，它们的质量相同，与地面的摩擦不计。当用力F推第一块使它们共同加速运动时，第2块对第3块的推力为__________。提示：五个木块具有相同的加速度，可以把它们当作一个整体。要求第2块对第3块的作用力F23，要在2于3之间隔离开。把3、4、5当成一个小整体，可得这一小整体在水平方向只受2对3的推力F23练习2如图所示，物体M、m紧靠着置于摩擦系数为μ的斜面上，斜面的倾角为θ，现施加一水平力F作用于M，M、m共同向上作加速运动，求它们之间相互作用力的大小。提示：两个物体具有相同的沿斜面向上的加速度，可以把它们当成一个整体（看作一个质点），作出受力示意图，建立坐标系，列方程：要求两物体间的相互作用力，应把两物体隔离开．对m作出受力示意图如图，建立坐标系，列方程：4.临界问题在临界问题中包含着从一种物理现象转变为另一种物理现象，或从一物理过程转入另一物理过程的转折状态。常出现“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述。例4.一斜面放在水平地面上，倾角，一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在斜面顶端，如图所示。斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计斜面与水平面的摩擦，当斜面以）的加速度向右运动时，求细绳的拉力及斜面对小球的弹力。（g取解析：斜面由静止向右加速运动过程中，当a较小时，小球受到三个力作用，此时细绳平行于斜面；当a增大时，斜面对小球的支持力将会减少，当a增大到某一值时，斜面对小球的支持力为零；若a继续增大，小球将会“飞离”斜面，此时绳与水平方向的夹角将会大于θ角。而题中给出的斜面向右的加速度，到底属于上述哪一种情况，必须先假定小球能够脱离斜面，然后求出小球刚刚脱离斜面的临界加速度才能断定。设小球刚刚脱离斜面时斜面向右的加速度为，此时斜面对小球的支持力恰好为零，小球只受到重力和细绳的拉力，且细绳仍然与斜面平行。对小球受力分析如图所示。易知代入数据解得：因为，所以小球已离开斜面，斜面的支持力同理，由受力分析可知，细绳的拉力为此时细绳拉力与水平方向的夹角为第三篇：牛顿第二定律典型题归纳牛顿第二定律典型题归纳1.钢球在盛有足够深油的油罐中由静止开始下落，若油对球的阻力正比于其速率，则球的运动情况是（）A.先加速后匀速B.先加速后减速最后静止C.先加速后减速最后匀速D.加速度逐渐减小到零2.如图所示，一木块在水平恒力的作用下，沿光滑水平面向右做加速运动，前方墙上固定有一劲度系数足够大的弹簧，当木块接触弹簧后，将（）A.立即做减速运动B.立即做匀速运动C.在一段时间内速度继续增大D.当弹簧压缩量为最大时，物体速度为零，处于平衡状态3.如图所示，一物体从曲面上的Q点由静止开始下滑，通过一段粗糙的传送带，传送带静止，从A运动到B的时间为t1；若传送带的皮带在轮子转动的带动下，上表面向左匀速运动，再次把物体从曲面的Q点由静止开始下滑，达到A点时速度与第一次相同，从A到B运动的时间为t2，则（）A.t1t2B.t1t2C.t1t2D.无法确定4.质量为m1的物体放在A地，用竖直向上的力F拉物体，物体的加速度a与拉力F的关系如图中的①所示；质量为m2的物体在B地做类似实验，测得aF关系如图中的②所示，设两地重力加速度分别为g1和g2由图可判定（）A.m1m2,g1g2C.m1m2,g1g2B.m1m2,g1g2D.m1m2,g1g25.匀速上升的升降机顶部悬有一轻质弹簧，弹簧下端挂一小球，若升降机突然停止，在地面观察者看来，小球在继续上升的过程中（）A.速度逐渐减小B.速度先增大后减小C.加速度先减小后增大D.加速度逐渐减小6.从加速竖直上升的气球上落下一个物体，在物体刚离开气球的瞬间，下列说法正确的是（）A.物体立即向下做自由落体运动B.物体具有竖直向上的加速度C.物体的速度为零，但具有竖直向下的加速度D.物体具有竖直向上的速度和竖直向下的加速度牛顿第二定律典型题归纳7.如图所示，用细线拉着小球A向上做加速运动，小球A、B间用弹簧相连，两球的质量分别为m和2m，加速度的大小为a，若拉力F突然撤去，则A、B两球的加速度大小分别为aA_______________，aB=_____________。8.20XX年奥运会将在我国北京举行，为此北京交通部门规定市区内某些区域汽车行驶速度不得超过30km/h。一辆汽车在规定的范围内行驶，突然采取车轮抱死紧急刹车，沿直线滑行了10m而停止，查得汽车与该路面的动摩擦因数为0.72，试判断该汽车是否违章超速行驶并说明理由。（g取10m/s2）9.如图所示，几个不同倾角的光滑斜面底边相同，顶点在同一竖直面内，物体从哪个斜面的顶端由静止滑下时，滑到底端所用时间最短？（sin22sincos）10.如图所示的传送皮带，其水平部分AB长sAB2m,BC与水平面夹角37，长度sBC4m，一小物体P与传送带的动摩擦因数0.25，皮带沿A至B方向运行，速率为v2m/s，若把物体P放在A点处，它将被传送带送到C点，且物体P不脱离皮带，求物体从A点被传送到C点所用的时间。（sin370.6,g10m/s2）牛顿第二定律典型题归纳答案1.A、D（钢球开始速率较小，阻力较小，球的加速度向下，随着速率增大，加速度减小，当a0时，v最大，最后保持匀速下沉。）2.C（当F等于弹簧弹力时，物体速度最大，此时加速度为零，故从接触弹簧到F等于弹力这一段时间内，速度继续增大；当弹簧压缩量最大时，物体速度为零，但加速度不为零（水平向左），不能说速度为零是平衡状态。）3.A（两次初速度vA相间，摩擦力F'FNmg也相同，则加速度a也相同，所以通过相同的位移AB的时间一定相同。）Fg为图线的函数关系式，由式知，当F=0时，ag；由题图m1知，g1g2,g1g2；由式知，直线斜率k，由题图知k1k2，m1m2。“式”和“图”结合分析。）m4.B（由牛顿第二定律：Fmgma，故a5.A（由于惯性小球继续上升，开始阶段弹簧伸长量减小，若继续上升，可能会出现弹簧被压缩的情况。若是弹簧伸长量减小的情况，则重力大于弹力，合力向下；若出现压缩弹簧的情况，弹力向下，合力也向下，可见小球向上做加速度增大的减速运动。）6.D（物体离开时，由于惯性仍具有竖直向上的速度，A项错。而加速度是由重力产生的，B项错。离开气球的物体只受重力故加速度竖直向下，C项错、D项正确。）7.3g2aa[去掉力F的瞬间，B受力情况不变，故加速度大小仍为a，方向向上，由牛顿第二定律得FN2mg2ma。所以弹簧弹力FN2m(ga)。对A球，由牛顿第二定律得F'Nmgma'，所以A球的加速度a'[2m(ga)mg]/m3g2a。]8.解：车轮抱死刹车后，汽车受摩擦力FFNmg，其匀减速加速度a初速度为v0，由v02mgg7.2m/s2，设汽车刹车时m2as，得v02as27.210m/s12m/s43.2km/h30km/h，故汽车违章超速。9.倾角为45°的斜面所用时间最短（设斜面底边长为l（为定值），这个斜面的长为l/cos，沿这个斜面下滑的加速度为gsin，利用匀变速直线运动公式s2l4l12l1这是at就可得gsint2，则tgsincosgsin22cos2一个时间t随角变化的函数式，可反映沿每一个斜面下滑的结果，不难看出，当45时，最小为2l/g，即沿倾角为45°的斜面下滑用时最短。）牛顿第二定律典型题归纳答案10.解：物体P随传送带做匀加速直线运动，当速度与传送带相等时若未到达B，即做一段匀速运动；P从B至C段进行受力分析后求加速度，再计算时间，各段运动相加为所求时间。P在AB段先做匀加速运动，由牛顿第二定律F1ma1,F1FN1mg,va1t1，得P匀加速运动的时间t1vv0.8sa1g1122a1t1gt10.8m,22sABs1vt2ss1匀速运动时间t2AB0.6svP以速率v开始沿BC下滑，此过程重力的下滑分量mgsin370.6mg；滑动摩擦力沿斜面向上，其大小为mgcos370.2mg，可见其加速下滑。由牛顿第二定律mgsin37mgcos37ma3,s1a30.4g4m/s212sBCvt3a3t32解得t31s(另解t'32s,舍去)从A至C经过时间tt1t2t32.4s第四篇：牛顿第二定律典型例题（精选）牛顿第二定律典型例题【例1】一物体放在光滑水平面上，初速为零，先对物体施加一向东恒力F，历时1s；随即把此力改为向西,大小不变，历时1s；接着又把此力改为向东，大小不变,历时1s；如此反复，只改变力的方向，共历时1min，在此1min内（）A．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置之东B．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末静止于初始位置C．物体时而向东运动，时而向西运动，在1min末继续向东运动D．物体一直向东运动，从不向西运动，在1min末静止于初始位置之东【例2】如图3-1-2所示，质量为m的小球与细线和轻弹簧连接后被悬挂起来，静止平衡时AC和BC与过C的竖直线的夹角都是600，求：(1)剪断AC线瞬间小球的加速度；(2)剪断B处弹簧的瞬间小球的加速度．【例3】如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是A．小球刚接触弹簧瞬间速度最大B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小D．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大【例4】如图3-1-3表示某人站在一架与水平成θ角的以加速度a向上运动的自动扶梯台阶上，人的质量为m，鞋底与阶梯的摩擦系数为μ，求此时人所受的摩擦力．（请用两种方法①沿加速度方向为x轴建立坐标系②沿水平向右方向为x轴建立坐标系，分解加速度）【例5】如图所示，在箱内倾角为α的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为m的木块。求：在下面两种情形中，线对木块的拉力F1和斜面对箱的压力F2各多大？（1）箱以加速度a匀加速上升时；（2）箱以加速度a向左匀加速运动时。【例6】如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg．（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况．（2）求悬线对球的拉力．（g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）【例7】一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端，如图，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，若斜面开始以水平加速度a向右运动，且a从等于零开始逐渐增大，则：（1）绳的拉力T及斜面对小球的弹力N将怎样变化？（2）当a＝10m/s2时，求T和N【例8】如图所示，m=4kg的小球挂在小车后壁上，细线与竖直方向成37°角。求：在下面两种情形中细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力F2各多大？（1）小车以a=g向右加速时；（2）小车以a=g向右减速时。第五篇：牛顿第二定律典型例题牛顿第二定律一．牛顿第二定律表达式：二．牛顿第二定律具有矢量性、瞬时性、同体性、独立性．三．牛顿第二定律解决问题的一般方法．四、应用牛顿第二定律解题的一般步骤：(1)确定研究对象(在有多个物体存在的复杂问题中，确定研究对象尤其显得重要)。(2)分析研究对象的受力情况，画出受力图。(3)选定正方向或建立直角坐标系。通常选加速度的方向为正方向，或将加速度的方向作为某一坐标轴的正方向。这样与正方向相同的力(或速度)取正值；与正方向相反的力(或速度)取负值。(4)求合力(可用作图法，计算法或正交分解法)。(5)根据牛顿第二定律列方程。(6)必要时进行检验或讨论。1、一辆小车上固定一个倾角α=30°的光滑斜面，斜面上安装一块竖直光滑挡板，在挡板和2斜面间放置一个质量m=l0kg的立方体木块，当小车沿水平桌面向右以加速度a=5m／s运动时，斜面及挡板对木块的作用力多大?2、如图所示，质量m=2kg的物体A与竖直墙壁问的动摩擦因数u=0．2，物体受到一个跟水22平方向成60°角的推力F作用后，物体紧靠墙壁滑动的加速度a=5m／s，取g=l0m／s，求：(1)物体向上做匀加速运动时，推力F的大小；(2)物体向下做匀加速运动时，推力F的大小．3、如图所示，电梯与水平面夹角为30°，当电梯以a=5m/s2加速向上运动时，50Kg的人站在电梯上，梯面对人的支持力和人与梯面间的摩擦力各是多大？五、动力学的两类基本问题4、一个质量m=10kg的物体，在五个水平方向的共点力作用下静止在摩擦因数u=0．4的水平面上，当其中F3=100N的力撤消后，求物体在2s末的速度大小、方向和这2s内的位移。2取g=10m／s。5、质量为1000吨的列车由车站出发沿平直轨道作匀变速运动，在l00s内通过的路程为1000m，已知运动阻力是车重的0．005倍，求机车的牵引力。6、图中的AB、AC、AD都是光滑的轨道，A、B、C、D四点在同一竖直圆周上，其中AD是竖直的。一小球从A点由静止开始，分别沿AB、AC、AD轨道滑下B、C、D点所用的时间分别为tl、t2、t3。则()A．tl=t2=t3B．tl>t2>t3C．tltl>t27、图中的AD、BD、CD都是光滑的斜面，现使一小物体分别从A、B、D点由静止开始下滑到D点，所用时间分别为t1、t2、t3，则()A．tl>t2>t3B．t3>t2>t1C．t2>t1=t3D．t2t3六、传送带问题8、如图所示，水平传送带以v=5m/s的恒定速度运动，传送带长l=7.5m，今在其左端A将一工件轻轻放在上面，工件被带动，传送到右端B，已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，试求：工件经多少时间由传送带左端A运动到右端B？（取g=10m/s2）若传送带长l=2.5m若工件以对地速度v0=5m/s滑上传送带若工件以对地速度v0=3m/s滑上传送带若工件以对地速度v0=7m/s滑上传送带若求工件在传送带上滑过的痕迹长是多少？9、物体从光滑曲面上的P点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的Q点，若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带随之运动，如图，再把物体放到P点自由滑下。则（）A物体将仍会落在Q点B物体将仍会落在Q点的左边C物体将仍会落在Q点的右边D物体有可能落不到地面上10、如图所示，传送带以10m/s的速率逆时针转动．传送带长L=16m，在传送带上端A处无初速度地放一个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5。求物体从A运动到B所需时间是多少?(sin370=0.6，cos370=0.8)11、如图所示，绷紧的传送带与水平面的夹θ=300，皮带在电动机的带动下，始终保持v=2m/s的速率运行.现把一质量为m=10kg的工件(可视为质点)轻轻放在皮带的底端，经时间1.9s，工件被传送到h=1.5m的高处，取g=10m/s2.求工件与皮带间的动摩擦因数.12、一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送之间的动摩擦因数为μ.初始时,传送带与煤块都是静止的,现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度到达v0后,便以此速度做匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,相对于传送带不再滑动,求此黑色痕迹的长度.七、连接体问题12、如图所示，光滑的水平面上两个物体的质量分别为m和M(m≠M)，第一次用水平推力F1推木块M，两木块间的相互作用力为N，第二次用水平推力F2推m，两木块间的相互作用力仍为N，则F1与F2之比为（）A.M:mB