物理·必修1(粤教版)
牛顿第二定律的应用
1．(双选)如果力F在时间t内能使质量为m原来静止的物体产生位移为s，那么( )
A．相同的力在相同的时间内使质量是一半的原来静止的物体移动2s的距离
B．相同的力在一半时间内使质量是一半的原来静止的物体移动相同的距离
C．相同的力在两倍时间内使质量是两倍的原来静止的物体移动相同的距离
D．一半的力在相同的时间内使质量是一半的原来静止的物体移动相同的距离
解析：根据牛顿第二定律得F＝ma，物体做匀变速运动，s＝at2＝t2＝，由此可得AD对．
答案：AD
2．用30 N的水平外力F，拉一静止放在光滑的水平面上质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失，则第5 s末物体的速度和加速度分别是( )
A．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2
B．v＝4.5 m/s，a＝1.5 m/s2
C．v＝4.5 m/s，a＝0
D．v＝7.5 m/s，a＝0
解析：物体受F作用时，做匀加速运动，a＝＝1.5 m/s2，v＝at＝4.5 m/s，当撤消F后，物体受的合力为零，加速度为零，做匀速直线运动，选C.
答案：C
3．搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车，当力沿斜面向上，大小为F时，物体的加速度为a1；若保持力的方向不变，大小变为2F时，物体的加速度为a2，则( )
A．a1＝a2 B．a1＜a2＜2a1
C．a2＝2a1 D．a2＞2a1
解析：当力为F时有a1＝，当力为2F时有a2＝＝＝2a1＋，可知a2＞2a1，D对．
答案：D
4．
(双选)静止在光滑水平面上的物体，在水平推力F作用下开始运动，推力随时间变化的规律如图所示，关于物体在0～t1时间内的运动情况，正确的描述是( )
A．物体先做匀加速运动，后做匀减速运动
B．物体的速度一直增大
C．物体的速度先增大后减小
D．物体先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动
解析：由牛顿运动定律可以分析出，由F合＝ma得：F先增大后减小，则a先增大后减小，说明物体做变加速运动，A、C选项错．在0～t1时间内F的方向不变，F与v同向，则物体始终做加速运动．
答案：BD
5．(2013·深圳一模)如图，光滑斜面固定于水平地面，滑块A、B叠放后一起由静止开始下滑，在斜面上运动时，A的受力示意图为( )
解析：
光滑斜面上，滑块A、B叠放后一起由静止开始下滑，加速度方向沿斜面向下，单独对A物体，A物体的加速度与整体的加速度相同，也沿斜面向下，其受力如右图，答案C正确．
答案：C
6．(双选)如图所示，车厢中的弹簧处在拉伸状态，车厢地板上的木块和车厢都处在静止状态．现使
车厢向右加速运动，木块仍相对地板静止，此时地板对木块的摩擦力将( )
A．一定增大 B．一定减小
C．可能增大 D．可能减小
解析：原来f0＝F，若向右的a较小： 由F－f0＝ma?f0＝F－ma有f0可减小，但若a较大，F－f0不足以提供使m产生向右的a时，则f0将变为向右，且f0′＝|F－ma|增大．
答案：CD
7．
(双选)如图所示，在水平面上行驶的车厢中，车厢底部放有一个质量为m1的木块，车厢顶部悬挂一质量为m2的球，悬绳与竖直方向成θ角，它们相对车厢处于静止状态，由此可以判定( )
A．车厢可能正在向左匀加速行驶
B．车厢一定正在向右匀加速行驶
C．木块对车厢底部的摩擦力大小为m1gtan θ
D．木块对车厢底部的摩擦力为零
解析：由图中m2的偏转方向，说明小车可能正在向左匀加速行驶，也可能正在向右匀减速行驶，A对；由m2可得：a＝gtan θ，所以对m1，f0＝m1a＝m1gtan θ，C对．
答案：AC
8．
如右图所示，放在光滑面上的木块受到两个水平力F1与F2的作用而静止不动，现保持F1大小和方向不变，F2方向不变，使F2随时间均匀减小到零，再均匀增加到原来的大小，在这个过程中用a表示木块的加速度，v表示木块运动的速度，能正确描述木块运动情况的图象是下图中的( )
解析：物体所受合外力F合＝F1－F2＝ma，当物体静止时F1＝F2，当F1不变，F2变小时，合力增大，a增大；当F2变大时，a减小，合力的方向始终不变．选A.
答案：A
9．(2014·黑龙江高一)如图所示，一个质量为12 kg的物体以v0＝12 m/s的初速度沿着水平地面向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，物体始终受到一个水平向右、大小为12 N的恒力F作用(g＝10 m/s2)．求：
(1)物体运动的加速度大小和方向；
(2)5 s末物体受到地面的摩擦力大小和方向；
(3)5 s内物体的位移．
答案:(1)a＝3 m/s2，方向水平向右 (2)f＝12 N，方向水平向左 (3)24 m
10．(2014·黑龙江高一)在水平路面上用绳子拉一个重力为G＝183 N的木箱，绳子与水平路面的夹角为θ＝30°，如图所示．木箱与路面间的动摩擦因数μ＝0.10，要使木箱能在水平路面上匀速直线移动，则绳上所加拉力F应为多大？(计算时取＝1.73)
解析：
物体的受力分析如右图所示，木箱受到了四个力的作用．将拉力F按水平方向与竖直方向分解为两个分力F1和F2，在水平方向上由二力平衡可得
F1＝Ff＝Fcos θ①
在竖直方向上G＝F2＋FN＝FN＋Fsin θ②
又Ff＝μFN③
联立以上各式解得F＝20 N.
答案：20 N
11．
(2014·南昌高一)如图所示，固定光滑斜面与地面成一定倾角，一物体在平行斜面向上的拉力作用下向上运动，拉力F和物体速度v随时间的变化规律如图甲、乙所示，取重力加速度g＝10 m/s2.求物体的质量m及斜面与地面间的夹角θ.
解析：由题图可得，0～2 s内物体的加速度为
a＝＝0.5 m/s2①
由牛顿第二定律可得：
F－mgsin θ＝ma②
2 s后有：F′＝mgsin θ③
联立①②③，并将F＝5.5 N，F′＝5 N
代入解得：m＝1.0 kg，θ＝30°.
答案：m＝1.0 kg θ＝30°
课件46张PPT。第四章 力与运动
第五节 牛顿第二定律的应用D 栏目链接1．知道应用牛顿第二定律解答两类基本问题．
2．能结合物体的运动情况进行受力分析．
3．能根据受力情况进行分析、判断和研究物体的运动情况．
4．掌握解题的基本思路和分析方法．
5．能结合运动学公式来解简单的力学问题．
重点：掌握求解物体在水平面和斜面做加速运动的加速度的方法．
难点：感悟牛顿第二定律知识的初步应用的物理过程、物理思想和方法．
栏目链接 栏目链接1．牛顿第二定律的内容：物体的____________与物体____________成正比，与__________成反比．加速度的方向与合外力方向________．
2．牛顿第二定律的表达式为________；其中F是物体_____________；a是指物体的________．
3．动力学的两类主要问题：
(1)已知力求运动类：已知物体的____________，求物体的____________．如物体运动的__________、__________及__________等．
加速度 所受的合外力 物体的质量 相同 F＝ma 所受的合外力 加速度 受力情况 运动情况 位移 速度 时间 栏目链接(2)已知运动求力类：已知物体的____________，求物体的__________________．如确定力的________和________等．
不管哪种类型的问题，______________________始终是联系_________________和________________的桥梁．
运动情况 受力情况 大小 方向 加速度 运动 力 栏目链接 栏目链接考点1 用牛顿运动定律解决两类基本问题
1．动力学的两类主要问题：
(1)已知物体的受力情况，确定物体的运动状态；
(2)已知物体的运动情况，确定物体的受力情况；
(3)解决两类问题的基本方法，是以加速度为桥梁，由运动公式和牛顿运动定律列方程求解．
栏目链接 栏目链接2．已知物体的受力情况，确定物体的运动状态．
在受力情况已知的情况下，要求判断出物体的运动状态或求出物体的运动速度或位移．处理这类问题的基本思路是：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律求出加速度，再由运动学的公式求出速度或位移．
栏目链接例1 (2014·南昌高一) 2008年北京奥运会的开幕式上，用焰火打出奥运五环图案、2008等中英文字样，这其中的关键技术就是焰火的空间定向、定位与艺术造型技术．假设有一质量5 kg的焰火弹，要竖直发射到距炮筒出口150 m的最高点时恰好点火，焰火弹在上升过程中受到的空气阻力恒为自身重力的0.20倍．(g取10 m/s2)请问：
(1)设计师设计的焰火弹离开炮筒时的速度为多大？
(2)从离开炮筒口到最高点点火，其控制时间应设定为多长？ 栏目链接解析：(1)焰火弹上升过程的受力如图，根据牛顿第二定律有
栏目链接 栏目链接变 式
练 习1．(2014·陕西高一)如图所示，质量为2 kg的物体放在水平地板上，在F1＝4 N的水平拉力作用下，沿地板恰好能匀速运动．若改用F2＝10 N的力沿水平方向拉此物体使它由静止开始运动，求：
栏目链接变 式
练 习(1)此物体的加速度；
(2)F2作用4 s时物体运动的速度大小．
栏目链接3．已知物体的运动情况，确定物体的受力情况．
对于第二类问题，在运动情况已知的情况下，要求判断出物体的未知力的情况，其解题的思路一般是：已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力，至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解或正交分解法．
栏目链接例2 如图所示，质量m＝2 kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L＝20 m，用大小为30 N，沿水平方向的外力F拉此物体，经t0＝2 s拉至B处．(取g＝10 m/s2)求：
(1)物体与地面间的动摩擦因数．
(2)若物体到达B点时撤去F，则物体还能滑行多远？ 栏目链接 栏目链接 栏目链接 栏目链接变 式
练 习2．(2014·陕西高一)如图甲所示为一风力实验示意图．开始时，质量为m＝1 kg的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点．现用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t1＝0.4 s后撤去风力．小球沿细杆运动的vt图象如图乙所示(g取10 m/s2)．试求：
(1)小球沿细杆滑行的距离；
(2)小球与细杆之间的动摩擦因数；
(3)风力F的大小．
栏目链接变 式
练 习 栏目链接变 式
练 习 栏目链接例3 (2014·南昌高一)如图所示，一个质量为10 kg的木箱放在水平面上，木箱与水平面间的动摩擦因数为0.5.现有一个与水平方向成53°角的拉力拉着木箱沿水平方向以4 m/s速度匀速前进，求：(已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，取g＝10 m/s2)
(1)拉力F的大小；
(2)F撤消后物体运动的最大位移． 栏目链接 栏目链接 栏目链接 栏目链接变 式
练 习3．(2014·广州天河高一)一质量m＝2 kg小物块从斜面的A点由静止开始滑下，滑到斜面底端B点后沿水平面再滑行一段距离停下来．若物块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为μ＝0.5，斜面AB两点之间的距离s＝25 m，斜面的倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．斜面与水平面平滑连接，不计空气阻力．g＝10 m/s2求：
(1)物块在斜面上下滑过程中的加速度大小；
(2)物块滑到B点时的速度大小；
(3)物块在水平面上滑行的时间．
栏目链接变 式
练 习 栏目链接变 式
练 习 栏目链接考点2 牛顿三个运动定律的区别与联系 栏目链接例4 如图表示某小球所受的合外力与时间的关系，各段的合力大小相同，作用时间相同，设小球从静止开始运动，由此可判定( )
A．小球向前运动，再返回停止
B．小球向前运动再返回不会停止
C．小球始终向前运动
D．小球向前运动一段时间后停止 栏目链接 栏目链接解析：开始时，小球在第1 s内做匀加速直线运动，在第2 s内做匀减速直线运动在第2 s末小球速度恰好为零，然后第3 s内又重复第1 s内的运动状态，就这样依次加速、减速运动下去，但速度方向不会发生改变，故C正确．
答案：C
点评：此类问题，一定要认真分析过程，掌握好力和加速度的瞬时对应关系，搞清运动过程、找准运动规律，应用已学知识求解． 栏目链接变 式
练 习4．在静止的小车内，用细绳a和b系住一个小球，绳a在竖直方向成θ角，拉力为Ta，绳b成水平状态，拉力为Tb.现让小车从静止开始向右做匀加速直线运动，如图所示，此时小球在车内的位置仍保持不变(角θ不变)，则两根细绳的拉力变化情况是( )
栏目链接变 式
练 习A．Ta变大，Tb不变
B．Ta变大，Tb变小
C．Ta变大，Tb变大
D．Ta不变，Tb变小
栏目链接变 式
练 习解析：因小球在竖直方向上没有加速度，所以有：?Fy＝0，且θ未变，则TAy＝mg不变，所以TA不变，则TAx也不变， 小球有向右的a，所以∑Fx≠0(向右)，故TB↓.
答案：D
栏目链接考点1 牛顿运动定律的瞬时性
牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果——产生加速度．物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的．当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F＝ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失．
栏目链接无明显形变产生的弹力能突变，如“绳”和“线”的弹力；有明显形变产生的弹力不能突变，如“弹簧”和“橡皮绳”的弹力．
栏目链接例5 如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态．现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度．若将图(a)中的细线L1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图(b)所示，其他条件不变，求剪断线的瞬间物体的加速度？ 栏目链接 栏目链接 栏目链接 栏目链接变 式
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