高中物理必修1牛顿第二定律的应用-例题思考

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1、牛顿第二定律的应用-例题思考　　一、牛顿第二定律是解决力学问题的核心工具之一．从宏观上，要能把握区分两类问题．　　类型一、已知物体的受力情况，要求确定物体的运动状态．　　处理方法：先根据牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据运动学规律求出描述运动状态的物理量（如位移、速度、时间等），从而确定运动状态．同时要注意利用物体的初始条件（初位置和初速度）．　　类型二、已知物体的运动状态，要求推断物体的受力情况（确定力的大小和方向）．　　处理方法：先由运动学规律求出加速度，再根据牛顿第二定律确定力的大小、方向．　　求解这两类问题的思路，可用下面的框图来表示．　　　　二

2、、用牛顿第二定律解题的一般步骤．　　1．选择研究对象．　　2．分析研究对象的受力情况（画受力图）．　　3．建立直角坐标系．一般尽量使一条坐标轴与加速度方向重合．对只有两个力的简单情况，可直接用平行四边形定则．　　4．分解研究对象所受的力．　　5．根据牛顿第二定律列方程（分别沿两坐标轴方向列两个方程）．　　6．联立方程求解．　　7．分析解方程所得结果的合理性，确定最后结果．　　【例1】一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在水平方向受到5.0N的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0N．　　（1）求物体在4.0s末的速度；　　（2）若在4s末撤去拉力，求物

3、体继续滑行的时间．　　思路：该题属类型一：已知物体的受力情况，要求物体运动的速度和时间．　　前4.0s内和4.0s后物体所受力的大小和方向都已明确知道．前4.0s内，物体在拉力和摩擦力作用下由静止做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可求出物体的加速度，再依据初始条件（v0＝0）和运动学公式就可解出这一段运动的末速度．该末速度就是4.0s后物体运动的初速度，4.0s后物体在摩擦力的作用下做匀减速直线运动，用同样的思路可解答后一段运动的滑行时间．　　该题中，因所受的力互相垂直，不需要再分解．　　解：确定研究对象，分析过程（画过程图），进行受力分析（画受力图）．　

4、　前4.0s：根据牛顿第二定律列方程：　　水平方向：F－f＝ma竖直方向：N－G＝0　　a＝＝m/s2＝1.5m/s2　v0＝0　vt＝at＝1.5×4.0m/s＝6.0m/s　　4.0s后水平方向：－f＝m竖直方向：N－G＝0，　　＝－＝－＝m/s2＝－2.5m/s2　　＝vt＝1.5m/s　　由vt＝v0＋　＝＝s＝2.4s．　　　　图4—6　　思考：如没有第一问而只有第二问，又如何解？　　实际上第一问的结果是第二问的初始条件，所以解题的过程不变．　　这一类问题是运用已知的力学规律，作出明确的预见．它是物理学和技术上进行正确分析和设计的基础，如发射人造

5、地球卫星进入预定轨道等都属这一类型．　　【例2】一辆质量为1.0×103kg的小汽车以10m/s的速度行驶，现在想使它在12.5m的距离内匀减速地停下来，求所需的阻力．　　思路：该题属类型二：根据运动情况求解汽车所受的阻力．　　研究对象：汽车m＝1.0×103kg；　　运动情况：匀减速运动至停止vt＝0，s＝12.5m；　　初始条件：v0＝10m/s，求阻力f．　　根据运动学公式可求出加速度，再根据牛顿第二定律求出汽车受的合外力，最后由受力分析可知合外力即阻力．　　解：画图分析　　由运动学公式vt2＝v02＋2as得　　a＝＝m/s2＝－4m/s2　　据牛

6、顿第二定律列方程：　　竖直方向　N－G＝0　　水平方向　f＝ma＝1.0×103×（－4）N＝－4.0×103N　　f为负值表示力的方向跟速度方向相反．　　这一类题目除了包括求出人们熟知的力的大小和方向，还包括探索性运用，即根据观测到的运动去认识人们还不知道的物体间的相互作用的特点．牛顿发现万有引力定律，卢瑟福发现原子内部有个原子核都属于这类探索．　　课堂练习1：一物体正以10m/s的速度沿水平面运动，撤去拉力后匀减速滑行12.5m，求物体与水平面间的动摩擦因数．　　解：由vt2－v02＝2as得　a＝＝m/s2＝－4m/s2　　据牛顿第二定律　＝ma　　

7、有：－mg＝ma　　消去m得：＝＝＝0.4．　　课堂练习2：一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为，现用斜向右下方与水平方向成角的力F推木箱，求经过ts时木箱的速度．　　解：画图分析：木箱受4个力，　　将力F沿运动方向和垂直运动方向分解：　　水平分力为Fcos，竖直分力为Fsin　　据牛顿第二定律列方程　　竖直方向N－Fsin－G＝0①　　水平方向Fcos－f＝ma②　　f＝N③　　由①式得N＝Fsin＋mg　代入③式有：f＝（Fsin＋mg）　　代入②式有Fcos－（Fsin＋mg）＝ma得　　a＝．　　可见解题方法与受水平力作用时相同．