2011年《随堂优化训练物理》 广东教育版必修一第四章 第五节 牛顿第二定律的应用

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第五节 牛顿第二定律的应用
牛顿第二定律的应用
1．以受力确定运动情况
如果已知物体的_____情况，可以由牛顿第二定律求出物体
的_______，再通过运动学规律确定物体的_____情况．
2．以运动情况确定受力
如果已知物体的_____情况，根据运动学公式求出物体的___
_____，再通过牛顿第二定律就可以确定物体的_____情况．
受力
加速度
运动
运动
加
速度
受力
应用牛顿运动定律解题的一般步骤
1．确定研究对象：可根据题意选某物体或某一部分物体或
几个物体组成的系统为研究对象．
2．分析研究对象的受力情况：正确画出受力示意图．根据
牛顿第二定律 F 合＝ma，在加速度的大小和方向已知或可求时，
确定合力 F 合的大小和方向．
3．利用公式：利用牛顿第二定律(在已知受力情况时)或运
动学公式(在运动情况已知时)求出加速度．进一步解出所求物理
量．
4．审查结果：审查结果是否合理或深入探讨所得结果的物
理意义、内涵及外延等．
已知受力情况求运动情况
[例 1]一个质量 m＝10 kg 的物体，在五个水平方向的共点
平衡力(不含摩擦力)作用下静止在摩擦因数μ＝0.4 的水平面上，
当其中 F3＝100 N 的力撤消后，求物体在 2 s 末的速度大小和这
2 s 内的位移．g 取 10 m/s2.
思路点拨：先求出加速度，利用牛顿第二定律过渡到运动
学问题作答．
解：物体所受合力为
F＝F3－f＝100 N－0.4×100 N＝60 N
物体运动的加速度 a＝F/m＝6 m/s2
2 s 末物体的速度 vt＝at＝12 m/s
2 s 内物体的位移 s＝at2/2＝12 m.
度是(g 取 10 m/s2)(
)
1．如图 4－5－1 所示，质量 m＝10 kg 的物体在水平面上
向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为 0.2，与此同时物体
受到一个水平向右的推力 F＝20 N 的作用，则物体产生的加速
图 4－5－1
A．0
B．4 m/s2，水平向右
C．2 m/s2，水平向左
D．2 m/s2，水平向右
由 ma＝f＋F 解得 a＝4 m/s2.
解析：f＝μmg＝20 N
答案：B
已知运动状态求力
[例 2]质量为 1 000 吨的列车由车站出发沿平直轨道做匀变
速运动，在 100 s 内通过的路程为 1 000 m，已知阻力是车重的
0.005 倍，求机车的牵引力．
思路点拨：先求出加速度，利用牛顿第二定律过渡到力学
问题作答．
又 F＝F 牵－f
列车牵引力 F 牵＝F ＋f＝2×105 N＋5×104 N＝2.5×105 N.
2．如图 4－5－2 所示，质量 m＝2 kg 的物体 A 与竖直墙壁
的推力 F 作用后，物体紧靠墙壁滑动的加速度 a＝5 m/s2，g 取
10 m/s2，求：
(1)物体向上做匀加速运动时，推力 F 的大小；
(2)物体向下做匀加速运动时，推力 F 的大小．
图 4－5－2
解：对物体受力分析如图 5 所示，由于向上运动和向下运
动的摩擦力方向不同，在受力图中没画出．
图 5
(1)加速向上运动，摩擦力向下
Fcos α－G－μFsin α＝ma
F＝(ma＋G)/(cos a－μsin α)
代入数据解得 F＝150 N
(2)加速向下运动，摩擦力向上
G－Fcos α－μFsin α＝ma
F＝(G －ma)/(cos α＋μsin α)
代入数据解得 F＝12.5 N.