高一物理牛顿运动定律拓展及其应用

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1、专题四牛顿运动定律拓展及其应用7/19/20211.牛顿第二定律的几个特性瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受合力因果性F是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性有三层意思：①加速度a相对于同一惯性系(一般指地面)②F＝ma中，F、m、a对应同一物体或同一系统③F＝ma中，各量统一使用国际单位7/19/2021独立性①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和③分力和加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律，

2、即：Fx＝max，Fy＝may局限性①只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子②物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系(惯性系)而言的7/19/20212.关于瞬时加速度分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.此类问题应注意两种基本模型的建立.7/19/2021(1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不

3、加特殊说明时，均可按此模型处理.(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的.7/19/2021(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点.物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当然！(2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变.7/19/2021如图3－2－1甲所示，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

4、θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态.求解下列问题：7/19/2021(1)现将线L2剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度.(2)若将图3－2－1甲中的细线L1换成长度相同(挂m后)，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度.7/19/2021弹簧弹力不能发生突变，在剪断瞬间仍然保持原来的大小和方向；而细绳的弹力会发生突变，在剪断瞬间会突然改变.7/19/2021[听课记录](1)对图甲的情况，L2剪断的瞬间，绳L1不可伸缩，物体的加速度只能沿垂直L1的方向，则：mgsinθ＝ma1∴a1

5、＝gsinθ，方向为垂直于L1斜向下.7/19/2021(2)对图乙的情况，设弹簧上拉力为FT1，L2线上拉力为FT2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡，有FT1cosθ＝mg，FT1sinθ＝FT2，∴FT2＝mgtanθ剪断线的瞬间，FT2突然消失，物体即在FT2反方向获得加速度.因此mgtanθ＝ma2，所以加速度a2＝gtanθ，方向在FT2反方向，即水平向右.[答案](1)大小为gsinθ，方向垂直于L1斜向下(2)大小为gtanθ，方向水平向右7/19/2021系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起

6、运动的问题，系统内的物体的加速度可以相同，也可以不相同，对该类问题处理方法如下：1.隔离法的选取(1)适应情况：若系统内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间的作用力.(2)处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基础，应重点掌握.7/19/20212.整体法的选取(1)适应情况：若系统内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力.(2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体(当成一个质点)来分析整体受到的外力，应用牛

7、顿第二定律求出加速度(或其他未知量).7/19/20213.整体法、隔离法交替运用原则若系统内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度，后隔离求内力”.7/19/2021运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解.7/19/2021如图3－2－2所示，光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为

8、m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是μmg.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m的最大拉力为()A.B.C.D.3μmg7/19/2021解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体A、B间和物体C、D间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力.7/19/2021[解题指导]经过受