難點必看 - 牛頓第二定律的理解_加速度

物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質量成反比。

公式:F=ma

01

瞬時性

牛頓第二定律表明瞭物體的加速度與物體所受合外力的瞬時對應關系,即加速度隨著力的產生而產生、消失而消失、變化而變化。

例題1 如圖所示,如圖所示,輕彈簧下端固定在水平面上。一個小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落,接觸彈簧後把彈簧壓縮到一定程度後停止下落。在小球下落的這一全過程中,下列說法中正確的是( )

A.小球剛接觸彈簧瞬間速度最大

B.從小球接觸彈簧起加速度變為豎直向上

C.從小球接觸彈簧到到達最低點,小球的速度先增大後減小

D.從小球接觸彈簧到到達最低點,小球的加速度先減小後增大

【答案】CD

【解析】小球的加速度大小決定於小球受到的合外力。從接觸彈簧到到達最低點,彈力從零開始逐漸增大,所以合力先減小後增大,因此加速度先減小後增大。當合力與速度同向時小球速度增大,合力與速度反向時小球速度減小。所以當小球所受彈力和重力大小相等時速度最大。

02

矢量性

F=ma是一個矢量方程,任一瞬時,a的方向均與合外力的方向保持一致。

例題2 如圖所示,沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角,球和車廂相對靜止,球的質量為1kg.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)求車廂運動的加速度並說明車廂的運動情況.

(2)求懸線對球的拉力.

03

同體性

F=ma中F、m、a必須對應同一個物體或同一個系統。

牛頓第二定律的應用

物體受到兩個以上的力的作用而產生加速度時,常用正交分解法解題。

1

正交分解求物體受力問題

把力正交分解在沿加速度方向和垂直於加速度方向上,在沿加速度的方向列方程Fx=ma,在垂直於加速度方向列方程Fy=0求解。

2

分解加速度求物體受力問題

分析物體受力,建立直角坐標系,將加速度a分解為ax和ay,根據牛頓第二定律得Fx=max,Fy=may求解。

分析瞬時狀態前後的受力及運動狀態

1剛性繩(或接觸面)

剪斷(或脫離)後,其彈力立即消失,不需要形變恢復的時間。

2彈簧(或橡皮繩)

形變量大,恢復形變需要較長時間,分析瞬時問題時彈力的大小可以看成不變。

1. 放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力F的作用,F的大小與時間t的關系和物塊速度v與時間t 的關系如圖所示.取重力加速度g=10m/s2.由此兩圖線可以求得物塊的質量m和物塊與地面之間的動摩擦因數μ分別為( )

A.m=0.5kg,μ=0.4

B.m=1.5kg,μ=

C.m=0.5kg,μ=0.2

D.m=1kg, μ=0.2

A

【解析】

據題意,從圖像可知,在2-4s時間內物體做勻加速直線運動,加速度為:,此時有:,當處於4-6s時,物體做勻速運動,則有:,代入數據聯立求解求得:質量為:m=0.5kg,動摩擦因素為:,故A選項正確。

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