《14.牛顿第二定律的应用.docVIP

牛顿第二定律的应用 一. 教学内容： 牛顿第二定律的应用 二. 知识要点：牛顿运动定律的应用，进一步解决动力学问题。 三. 重点、难点解析： 1、应用牛顿运动定律解题的一般步骤： （1）确定研究对象。 （2）将研究对象隔离出来进行受力分析，并画出受力图。 （3）分析研究对象的运动情况，画出运动简图：标出物体的速度方向（由此可得滑动摩擦力的方向）以及加速度的方向（即合外力的方向）。 （4）应用牛顿第二定律列方程，应用运动学公式列式。 （5）解方程并分析讨论结果是否正确合理。 2、处理动力学问题的基本方法：那道题目之后，要对物体的受力情况和运动情况进行必要的分析，而初学者往往一拿到题目就想代牛顿定律公式和运动学公式，结果把有初速度的当作无初速度，有摩擦力的以为没有摩擦，多过程的问题误认为是单个过程，这样不但会解错题目，而且形成一种乱套公式的不良习惯。认真审题，弄清物体受力情况和运动情况，确定了解题思路再着手解题，这是解题的基本方法也是必须训练的基本功。由于物体的受力情况与运动情况密不可分，所以受力分析和运动分析往往是同时考虑，交叉进行，在画受力分析图时，把所受外力画在物体上。 3、物体的运动情况分析方法：（1）分析研究对象有没有初速度，初速度的方向如何。（2）分析研究对象作什么形式的运动，是匀速直线运动，还是匀加速直线运动或是匀减速运动。（3）从受力情况或从运动学公式，分析是否能确定加速度的大小和方向。（4）分清物体经历的是一个阶段的运动（a不变），还是连续发生的分阶段运动，找到各段之间存在的联系，判断相邻两段运动中哪些物理量必定相同，速度、位移还是时间等。 【典型例题】 1、一物体质量为10Kg，在40N的水平向右的拉力作用下沿水平桌面由静止开始运动，物体与桌面间的动摩擦因数为0.20，物体受几个力的作用?画出物体的受力图。物体做什么性质的运动?加速度多大?方向如何? （g＝10m/s2） 如果在物体运动后的第5s末把水平拉力撤去， 物体受几个力的作用?画出物体的受力图，物体又做什么性质运动?加速度多大?方向如何?计算物体从开始运动到停止一共走了多远? （g＝10m/s2） 解析：对物体受力分析如图 竖直方向物体处于平衡状态，FN＝G 所以F＝FN＝0.2100＝20N 水平方向 F－F＝ma 所以a＝（F－F）/m＝（40－20）/10＝2m/s2方向：水平向右 故物体以2m/s2的加速度由静止开始向右做匀加速直线运动。 撤去F后物体受力分析如图 此时F＝ma1 a1＝F/m＝20/10＝2m/s2方向：水平向左 物体又以第5s末的速度，以2m/s2的加速度 向右做匀减速直线运动，直至停止。 设水平向右为正，则a＝2m/s2 a1＝－2m/s2 物体前5s的位移X1＝＝ 5s末的速度 v1＝at＝25＝10m/s 撤去F后物体经t1停止 t1＝ 撤去F后物体的位移 X2＝v1t.1＋ 本题中我们根据物体受力的变化，将运动分为两个阶段，物体在两个阶段的加速度不同，再由初始情况选择合适的运动学公式求解。 2、水平传送带以4m/s的速度匀速运动，传送带两端AB间距为20m，将一质量为2Kg的木块无初速地放在A端，木块与传送带的动摩擦因数为0.2，求木块由A端运动到B端所用的时间。（g＝10m/s2） 解析：物体无初速地放在A端则它的初速度为0，而传送带以4m/s的速度匀速运动，所以物体一定要相对传送带向后滑动，故物体受到向右的滑动摩擦力的作用而向右加速运动，但物体由A到B一直都在加速吗？这就需要判断物体速度达到与传送带相同时物体是否到达B点。 对木块受力分析如图 竖直方向物体处于平衡状态，FN＝G 所以F＝FN＝0.220＝4N 由F＝ma 得a＝F/m＝4/2＝2m/s2 设经t速度达到4m/s则 v＝at t＝v/a＝4/2＝2s 由X1＝＝所以在没有到达B点以前物体速度达到与传送带相同，剩余距离物体与传送带以相同速度匀速运行。 X2＝X－X1＝vt1 t1＝（X－X1）/v＝（20－4）/4＝4s 木块由A端运动到B端所用的时间T＝t＋t1＝2＋4＝6s 3、木块A、木板B的质量分别为10Kg和20Kg， A、B间的动摩擦因数为0.20，地面光滑。设A、B间的滑动摩擦力与最大静摩擦力大小相等。木板B长2m，木块A静止在木板B的最右端，现用80N的水平拉力将木板B从木块A下抽出来需要多长时间? （木块A可视为质点，g＝10m/s2） 解析：本题涉及两个物体，要求解这类动力学问题，首先要找到AB两个物体运动学量的联系。 由图可知AB两物体在此过程中的位移差是B的长度L。 对A受力如图 竖直方向物体处于平衡状态，FN＝G，所以F＝FN＝0.2100＝20N