08 应用牛顿第二定律应注意“五性”-2020年1月刊高一物理《中学生数理化》

煌方片中学生数理化 应用牛顿鎗二定律应注意“五性 ■安徽省灵璧县黄湾中学华峰 牛顿第二定律是经典力学的基础,要想果又将如何? 清楚地了解牛顿第二定律的本质,灵活地运 解忻 剪断细线前,小球受力平 用牛顿第二定律解答动力学问题,就必须弄 衡。由力的平衡条件得弹簧对 清其“五性” 小球的弹力和小球自身重力的合力F合= 、同向性 mg tan0,方向水平向右。在剪断细线的瞬 牛顿第二定律的表达式F=ma是矢量间,因弹簧的弹力不能突变,故小球在弹簧弹 式,它不仅反映了加速度与合外力的大小关力和自身重力的合力作用下水平向右加速运 系,同时也指出了它们的方向关系,即加速度动,其加速度a=gtan0,方向水平向右。若 的方向总是与物体受到的合外力方向一致。把弹簧换成细线,则剪断水平细线的瞬间,倾 例1如图1所示,小车上固定一弯折硬斜细线的张力突变为 ng cos0,小球将在重 杆ABC,C端固定一质量为n的小球,折角 力切向分力 mng sin0的作用下,沿切线方向 α恒定,当小车水平向左做变加速直线运动向右下方摆动,小球的加速度a=gsin0,方 寸,硬杆BC段对小球的作用B 向与OA连线垂直斜向下。 力的方向() 例3(2018年高考浙江卷)可爱的企鹅 A.一定沿杆向上 喜欢在冰面上玩游戏。有一只企鹅在倾角 B.一定竖直向上 0=37°的倾斜冰面上,先以加速度a C.可能水平向左 0.5m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向 D.随加速度大小的改变 图 上“奔跑”,t=8s时,突然卧倒以肚皮贴着冰 而改变 面向前滑行,最后退滑到出发点,完成一次游 解 对小球进行受力分析,小球 戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企 受到重力mg和硬杆对它的弹鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数=0.25,取 力F(方向不一定沿杆),因加速度沿水平方g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。 向,故这两个力的合力沿水平方向。设弹力求: F与水平方向间的夹角为0.则tanO=ma (1)企鹅向上“奔跑”的位移大小。 (2)企鹅在冰面上滑动的加速度大小 因此θ随a的改变而改变 (3)企鹅退滑到出发点时的速度大小(计 答案:D 算结果可用根式表示)。 (1)企鹅在“奔跑”的过程中 F。与a瞬时对应,它们同时产生同时≌解坪 变化、同时消失。当F含突然变化时,a随之 t2=16m 突变 (2)企鹅在上滑的过程中的加速度大小 1=gsin0+ ug cos 6=8m/s2,企鹅在下滑 根轻弹簧和一根细线拉住 的过程中的加速度大小a2=gsin0 个质量为m的小球,平 ucos B=4m/s2。 衡时细线呈水平,弹簧与 竖直方向成θ角,小球位 (3)企鹅上滑的位移x 于A点。若突然将细线剪断,求剪断细线的企鹅退滑到出发点时的速度大小v满足v2 瞬间小球的加速度。若把弹簧换成细线,结 2a2(x+x1),解得v=2/34m/s。 中学生数理代寓用经魏率方法 三、独立性 的加速度增大时,静摩擦力f增大,当摩擦力 作用在质点上的每一个力都将会产生对增大到m1g时,木块B的加速度最大。对 应的加速度。例如,水平方向上的力产生水木块B应用牛顿第二定律可得,两木块分离 平方向的加速度,竖直方向的力产生竖直 的临界加速度an=28,对木块A应用牛 向的加速度,彼此独立,互不干涉,即F ma,F,=ma,。应用牛顿第二定律分量式顿第二定律得F=pm1g=m1a,解得F 解答动力学间题时,既可以分解力也可以分Bmn(m1+m2)(也可以把两木块视为整体, 解加速度 例4如图3所示,电 应用牛顿第二定律求出临界拉力)。因此能 梯与水平面间的夹角0 使两木块分离的条件是水平拉力F 30°,当电梯加速向上运动日 g(m1+m2) 人对梯面的压力是其 整体性 重力的÷倍,则人与梯面 若系统内有n个物体,这n个物体的质 间的摩擦力是其重力的多少倍 量分别为m1、m2、m3、…、mn,加速度分别为 q1、a2、qs an,这个系统受到的合外力为 力分析,受重力 F外,则这个系统的牛顿第二定律表达式为 mg、支持力N、摩擦力f,由加 F合外=m1a1+m2a2+m3a3+ 速度的方向可推知摩擦力f水 量式为F外=m1a1+m2a2+…+ na 平向右。选水平向右为x轴正 y外=m1a1y+m2 向,竖直向上为y轴正方向 图4 例6如图6所示, 建立直角坐标系如图4所示,则a=acos0 质量m0=10kg的木楔 a,=asin。由F=ma得 f=ma cos0,由ABC静止于粗糙水平地 F=ma,得N ma sin 0,又有N 面上,木楔与地面间的动 摩擦因数p=0.02,在倾 6mg,解得=③mg 角0=30°的木楔斜面上,一质量m=1kg的 四、对应性 物块由静止开始沿斜面下滑,当滑