01 物理竞赛辅导资料04 牛顿运动定律

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1、物理竞赛辅导资料：牛顿运动定律物体处于静止或匀速直线运动状态之外的其他状态都称为非平衡态。处在非平衡态的物体受到的外力的合力不为零，物体具有加速度。加速度与合力的关系遵守牛顿第二定律。关于本章知识的命题年年都有，既有对本章知识的单独命题。也有与其他知识的综合命题，且以各种题型出现。从近年高考对本章的命题及高考加强对能力的考查考虑，本章的命题倾向于应用型、能力型，即在命题中增加些结合生产、生活等的一些实例，在实例中让考生抽象出物理模型，再用物理模型的知识及规律最后解决问题。无论题的形式怎样，万变不离其宗，无论何时，基本知识、基本方法还是要牢牢掌握。高考对本章的考查

2、主要从以下几个方面：⑴能运用隔离法或整体法求解简单的连接体问题。⑵能在正交的方向上应用牛顿第二定律或共点力平衡的条件建立方程。⑶会综合运用牛顿运动定律和运动学规律分析解决问题。第一节牛顿第二定律牛顿第二定律是动力学的核心定律。牛顿第二定律具有五性：①瞬时性(力的作用与加速度的产生是同时的)；②矢量性(加速度的方向与合外力方向相同)；③独立性(物体受到的每个力都要各自产生一个加速度，物体的实际加速度是每个力产生的加速度的矢量和)；④因果性(合外力为“因”，加速度为“果”)；⑤同一性(F、m和a属同一研究对象的三个不同的物理量)。牛顿第二定律不仅对单个质点适用，对质

3、点组或几个质点的组合体也适用，并且有时对质点组运用牛顿第二定律要比逐个对单个质点运用牛顿第二定律解题要简便许多，可以省去一些中间环节，大大提高解题速度和减少错误的发生。对质点组运用牛顿第二定律的表达式为：即质点组受到的合外力(质点组以外的物体对质点组内的物体的作用力的合力)等于质点组内各物体的质量与其加速度乘积的矢量和。应用牛顿第二定律解题的关键是受力分析，正确的受力分析是正确求解的前提。受力分析时，只有同时能找到施力物体和受力物体的力才是存在的，只找到受力物体找不到施力物体的力是不存在的，这样的力千万不要作为一个独立的力画在受力图上。牛顿第二定律的题型主要有：

4、单独以牛顿第二定律命题的题型、结合运动学命题的题型和连接体题型。此外，牛顿第二定律有时也与热学、电磁学知识相结合，这在以后的相关知识中会讲述。【例题透析】㈠以纯牛顿第二定律命题题型〖例1〗(1999年上海高考)如图所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉M、N固定于杆上，小球处于静止状态。设拔去销钉N瞬间，小球加速度的大小为12m/s2。若不拔去销钉M而拔去销钉N瞬间，小球的加速度可能是：(取g=10m/s2)A.22m/s2，竖直向上B.22m/s2，竖直向下C.2m/s2，竖直向上D.2m/s2，竖直向下9授课教师

5、陈广诚〖命题意图〗考查受力分析、牛顿第二定律等知识；在能力上考查考生的发散思维能力、分析判断问题能力、应用物理知识解决问题能力。〖解题思路〗拔去销钉M的瞬间。小球只受下面弹簧的弹力和重力作用。若弹簧处于压缩状态，则弹力向上。设为F1，则，代入数值得：；若弹簧处于伸长状态，则弹力向下，设为F2，则F2+mg=ma，代入数值得：F2=2m。小球处于平衡状态时，设上面弹簧处于压缩状态、伸长状态时，上面弹簧的弹力分别为F1’、F2’。由力的平衡方程：F1’+mg=F1，F2’+mg=F2，得：F1’=12m，F2’=12m。当拔去销钉N时，列牛顿第二定律方程：F1’+m

6、g=ma’，a’=22m/s2，竖直向下；F2’-mg=ma2’，a2’=2m/s2，竖直向上。〖答案〗BC。〖探讨评价〗题目未给出加速度a=12m/s2的方向，也不具体指明两根弹簧的形变方式，这样使问题显得既复杂又模糊。因此，解本题要考虑弹簧的形变多种可能性和加速度12m/s2的向上、向下两种可能方向。㈡结合运动学题型〖例2〗(1999年全国高考)为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离。已知某高速公路的最高限速v=120km/h。假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)t=0.50s。刹车时汽

7、车受到的阻力大小f为汽车重力的0.40倍。该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？取重力加速度g=10m/s2。〖命题意图〗考查匀速运动、匀变速直线运动的知识，考查牛顿第二定律。考查考生挖掘隐含条件、分析问题能力和应用知识解题能力，〖解题思路〗〖解法1〗用运动学公式和牛顿第二定律解在反应时间内，汽车运动的距离：…………①设刹车时汽车的加速度大小为a，汽车的质量为m则由牛顿第二定律得：f=ma…………②自刹车到停下，汽车运动的距离：…………③所求距离：…………④由以上各式得：〖解法2〗用运动学公式和动能定理解(略)〖例3〗(2000年上海高考)风洞实验室中可产生水

8、平方向的、大小可调节的风