1、高一物理牛頓第二定律的應(yīng)用http:/www.DearEDU.com牛頓第二定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)和核心，是分析、研究和解決力學(xué)問題的三大法寶之一，同時(shí)也是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。因此，深刻理解和靈活應(yīng)用牛頓第二定律是力學(xué)中非常重要的內(nèi)容，下面闡述應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)的幾類典型問題，供大家參考。一、連接體問題兩個(gè)或兩個(gè)以上物體相互連接并參與運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱為有相互作用力的系統(tǒng)，即為連接體問題，處理非平衡狀態(tài)下的有相互作用力的系統(tǒng)問題常常用整體法和隔離法。當(dāng)需要求內(nèi)力時(shí)，常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中“隔離”出來進(jìn)行研究，當(dāng)系統(tǒng)中各物體加速度相同時(shí)，可以把系統(tǒng)中的所有物體看成一個(gè)整體進(jìn)行研究。例1：如圖1所示的三個(gè)

2、物體質(zhì)量分別為m1、m2和m3。帶有滑輪的物體放在光滑水平面上，滑輪和所有接觸面的摩擦以及繩子的質(zhì)量均不計(jì)。為使三個(gè)物體無相對滑動(dòng)，試求水平推力F的大小。解答：本題是一道典型的連接體問題。由題意可知，三個(gè)物體具有向右的相同的加速度，設(shè)為a，把它們?nèi)呖闯梢粋€(gè)整體，則這個(gè)整體在水平方向只受外力F的作用。由牛頓第二定律，即：F=（m1+m2+m3）a 隔離m2，受力如圖2所示在豎直方向上，應(yīng)有：T=m2g 隔離m1，受力如圖3所示在水平方向上，應(yīng)有： =m1a 由牛頓第三定律=T 聯(lián)立以上四式解得： F=點(diǎn)評：分析處理有相互作用力的系統(tǒng)問題時(shí)，首先遇到的關(guān)鍵問題就是研究對象的選取。其方法一般采用隔

3、離和整體的策略。隔離法與整體法的策略，不是相互對立的，在一般問題的求解中隨著研究對象的轉(zhuǎn)化，往往兩種策略交叉運(yùn)用，相輔相成，所以我們必須具體問題具體分析，做到靈活運(yùn)用。二、瞬時(shí)性問題當(dāng)一個(gè)物體（或系統(tǒng)）的受力情況出現(xiàn)變化時(shí)，由牛頓第二定律可知，其加速度也將出現(xiàn)變化，這樣就將使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致該物體（或系統(tǒng)）對和它有聯(lián)系的物體（或系統(tǒng)）的受力發(fā)生變化。例2：如圖4所示，木塊A與B用一輕彈簧相連，豎直放在木塊C上。三者靜置于地面，它們的質(zhì)量之比是123。設(shè)所有接觸面都光滑，當(dāng)沿水平方向迅速抽出木塊C的瞬時(shí)，A和B的加速度aA、aB分別是多少？解答：本題所涉及到的是彈力的瞬時(shí)變化問題

4、。原來木塊A和B都處受力平衡狀態(tài)，當(dāng)突然抽出木塊C的瞬間，C給B的支持力將不復(fù)存在，而A、B間的彈簧還沒有來得及發(fā)生形變，仍保持原來彈力的大小和方向。分析此題應(yīng)從原有的平衡狀態(tài)入手。設(shè)木塊A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量則為2m。抽出木塊C前木塊，A、B的受力分別如圖5、6所示。抽出木塊C后，A的受力情況在瞬間不會(huì)發(fā)生變化，仍然保持原有的平衡狀態(tài)，則aA=0。抽出木塊C后，對B木塊來說，N消失了。則：FB=+2mg=3mg （方向豎直向下）aB=g （方向豎直向下）點(diǎn)評：解答瞬時(shí)性問題要把握兩個(gè)方面：一是區(qū)別“剛性繩”和“彈性繩”，當(dāng)受力發(fā)生變化時(shí)前者看成形變?yōu)榱?，受力可以突變；后者的形變恢?fù)需要時(shí)間，

5、彈力的大小不能突變。二是正確分析物體在瞬間的受力情況，應(yīng)用牛頓第二定律求解。三、臨界問題某一物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為另一物理現(xiàn)象的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫臨界狀態(tài)，臨界狀態(tài)可理解為“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的交界狀態(tài)。處理臨界問題的關(guān)鍵是要詳細(xì)分析物理過程，根據(jù)條件變化或狀態(tài)變化，找到臨界點(diǎn)或臨界條件，而尋找臨界點(diǎn)或臨界條件常常用到極限分析的思維方法。例3：如圖7所示，傾角為的光滑斜面體上有一個(gè)小球m被平行于斜面的細(xì)繩系于斜面上，斜面體放在水平面上。（1）要使小球?qū)π泵鏌o壓力，求斜面體運(yùn)動(dòng)的加速度范圍，并說明其方向。（2）要使小球?qū)?xì)繩無拉力，求斜面體運(yùn)動(dòng)的加速度范圍，并說明其方向。解答：為了確定小球?qū)π泵鏌o壓力或

6、對細(xì)繩無拉力時(shí)斜面體的加速度，應(yīng)先考慮小球?qū)π泵骟w或?qū)?xì)繩的彈力剛好為零時(shí)的受力情況，再求出相應(yīng)的加速度。（1）分析臨界狀態(tài)，受力如圖8所示。依題則有：F=ma0=mgcot即可得a0=gcot則斜面體向右運(yùn)動(dòng)的加速度aa0=gcot（方向水平向右）（2）分析臨界狀態(tài)，受力如圖9所示。依題意則有：=m=mgtan即可得：=gtan則斜面體向左運(yùn)動(dòng)的加速度a=gtan（方向水平向左）點(diǎn)評：臨界問題和極值問題是中學(xué)物理習(xí)題中的常見題型，它包含著從某一物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物理現(xiàn)象，或從某一物理過程轉(zhuǎn)入另一物理過程的轉(zhuǎn)折狀態(tài)。在這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，物理系統(tǒng)的某些物理量正好有臨界值。常用“最大”“最小”“剛好

7、”“恰好”等詞語指明或暗示題中要求的臨界值或范圍。我們通常用極限分析法，首先找出發(fā)生連續(xù)性變化的物理量，將其變化推向一個(gè)或兩個(gè)極限，從而暴露其間存在的狀態(tài)與條件的關(guān)系，然后應(yīng)用物理規(guī)律列式求解。練習(xí)一：如圖10所示，三物體用細(xì)繩相連，mA=2kg，mB=3kg，mC=1kg，A、C與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25，求系統(tǒng)的加速度和繩中的張力。練習(xí)二：質(zhì)量相等的A、B、C三個(gè)球，通過兩個(gè)相同的彈簧連接起來，如圖11所示。用繩將它們懸掛于O點(diǎn)，則當(dāng)繩OA被剪斷的瞬間，A的加速度為_，B的加速度為_，C的加速度為_。練習(xí)三：如圖12所示，光滑球恰好放在木塊的圓弧糟中，它的左邊的接觸點(diǎn)為A，槽的半徑為R，且OA與水平線為角。通過實(shí)驗(yàn)知道：當(dāng)木塊的加速度a過大時(shí)，球可以從槽中滾出。圓