求高一物理牛顿第2定率详细说明,最好能配例题和图

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牛顿定律单元典型例题

　　[内容和方法]

　　本单元内容包括力的概念及其计算方法,重力、弹力、摩擦力的概念及其计算,牛顿运动定律,物体的平衡,失重和超重等概念和规律.其中重点内容重力、弹力和摩擦力在牛顿第二定律中的应用,这其中要求学生要能够建立起正确的“运动和力的关系”.因此,深刻理解牛顿第一定律,则是本单元中运用牛顿第二定律解决具体的物理问题的基础.

　　 本单元中所涉及到的基本方法有：力的分解与合成的平行四边形法则,这是所有矢量进行加、减法运算过程的通用法则；运用牛顿第二定律解决具体实际问题时,常需要将某一个物体从众多其他物体中隔离出来进行受力分析的“隔离法”,隔离法是分析物体受力情况的基础,而对物体的受力情况进行分析又是应用牛顿第二定律的基础.因此,这种从复杂的对象中隔离出某一孤立的物体进行研究的方法,在本单元中便显得十分重要.

　　[例题分析]

　　在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在：对物体受力情况不能进行正确的分析,其原因通常出现在对弹力和摩擦力的分析与计算方面,特别是对摩擦力（尤其是对静摩擦力）的分析；对运动和力的关系不能准确地把握,如在运用牛顿第二定律和运动学公式解决问题时,常表现出用矢量公式计算时出现正、负号的错误,其本质原因就是对运动和力的关系没能正确掌握,误以为物体受到什么方向的合外力,则物体就向那个方向运动.

　　例1、如图2－1所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向上共受三个力,F1,F2和摩擦力,处于静止状态.其中F1=10N,F2=2N.若撤去力F1则木块在水平方向受到的合外力为（ ）

　　A.10N向左 　　B.6N向右 　　C.2N向左　　D.0

　　【错解分析】错木块在三个力作用下保持静止.当撤去F1后,另外两个力的合力与撤去力大小相等,方向相反.故A正确.

　　造成上述错解的原因是不加分析生搬硬套运用“物体在几个力作用下处于平衡状态,如果某时刻去掉一个力,则其他几个力的合力大小等于去掉这个力的大小,方向与这个力的方向相反”的结论的结果.实际上这个规律成立要有一个前提条件,就是去掉其中一个力,而其他力不变.本题中去掉F1后,由于摩擦力发生变化,所以结论不成立.

　　【正确解答】由于木块原来处于静止状态,所以所受摩擦力为静摩擦力.依据牛二定律有F1-F2-f=0此时静摩擦力为8N方向向左.撤去F1后,木块水平方向受到向左2N的力,有向左的运动趋势,由于F2小于最大静摩擦力,所以所受摩擦力仍为静摩擦力.此时－F2+f′=0即合力为零.故D选项正确.

　　【小结】摩擦力问题主要应用在分析物体运动趋势和相对运动的情况,所谓运动趋势,一般被解释为物体要动还未动这样的状态.没动是因为有静摩擦力存在,阻碍相对运动产生,使物体间的相对运动表现为一种趋势.由此可以确定运动趋势的方向的方法是假设静摩擦力不存在,判断物体沿哪个方向产生相对运动,该相对运动方向就是运动趋势的方向.如果去掉静摩擦力无相对运动,也就无相对运动趋势,静摩擦力就不存在.

　　例2、如图2－2所示水平放置的粗糙的长木板上放置一个物体m,当用力缓慢抬起一端时,木板受到物体的压力和摩擦力将怎样变化?

　　【错解分析】错以木板上的物体为研究对象.物体受重力、摩擦力、支持力.因为物体静止,则根据牛顿第二定律有

　　错解一：据式②知道θ增加,f增加.

　　错解二：另有错解认为据式知θ增加,N减小；则f=μN说明f减少.

　　错解一和错解二都没能把木板缓慢抬起的全过程认识透.只抓住一个侧面,缺乏对物理情景的分析.若能从木块相对木板静止入手,分析出再抬高会相对滑动,就会避免错解一的错误.若想到f=μN是滑动摩擦力的判据,就应考虑滑动之前怎样,也就会避免错解二.

　　【正确解答】以物体为研究对象,如图2－3物体受重力、摩擦力、支持力.物体在缓慢抬起过程中先静止后滑动.静止时可以依据错解一中的解法,可知θ增加,静摩擦力增加.当物体在斜面上滑动时,可以同错解二中的方法,据f=μN,分析N的变化,知f滑的变化.θ增加,滑动摩擦力减小.在整个缓慢抬起过程中y方向的方程关系不变.依据错解中式②知压力一直减小.所以抬起木板的过程中,摩擦力的变化是先增加后减小.压力一直减小.

　　【小结】物理问题中有一些变化过程,不是单调变化的.在平衡问题中可算是一类问题,这类问题应抓住研究变量与不变量的关系.可从受力分析入手,列平衡方程找关系,也可以利用图解,用矢量三角形法则解决问题.如此题物体在未滑动时,处于平衡状态,加速度为零.所受三个力围成一闭合三角形.如图2－4.类似问题如图2－5用绳将球挂在光滑的墙面上,绳子变短时,绳的拉力和球对墙的压力将如何变化.从对应的矢量三角形图2－6不难看出,当绳子变短时,θ角增大,N增大,T变大.图2－7在AC绳上悬挂一重物G,在AC绳的中部O点系一绳BO,以水平力F牵动绳BO,保持AO方向不变,使BO绳沿虚线所示方向缓缓向上移动.在这过程中,力F和AO绳上的拉力变化情况怎样?用矢量三角形（如图2－8）可以看出T变小,F先变小后变大.这类题的特点是三个共点力平衡,通常其中一个力大小、方向均不变,另一个力方向不变,大小变,第三个力大小、方向均改变.还有时是一个力大小、方向不变,另一个力大小不变,方向变,第三个力大小、方向都改变.

　　例3、 如图2-9天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球.两小球均保持静止.当突然剪断细绳时,上面小球A与下面小球B的加速度为 [　]

　　A．a1=g a2=g

　　B．a1=2g a2=g

　　C．a1=2g a2=0

　　D．a1=0 a2=g

　　【错解分析】错剪断细绳时,以(A+B)为研究对象,系统只受重力,所以加速度为g,所以A,B球的加速度为g.故选A.

　　出现上述错解的原因是研究对象的选择不正确.由于剪断绳时,A,B球具有不同的加速度,不能做为整体研究.

　　【正确解答】 分别以A,B为研究对象,做剪断前和剪断时的受力分析.剪断前A,B静止.如图2-10,A球受三个力,拉力T、重力mg和弹力F.B球受三个力,重力mg和弹簧拉力F′

A球：T－mg-F = 0 ①

B球：F′－mg = 0 ②

　　由式①,②解得T=2mg,F=mg

f=ma
说明外力是物体产生加速度的原因
m是物体固有的，单个物体m值是恒量，不变的
所以公式说明物体的加速度与所受外力成正比
而不能说某一物体的质量与加速度成反比或质量与外力成正比
当然如果两个或更多物体相比较就是另一种说法了，m1,m2.......

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f=ma
说明外力是物体产生加速度的原因
m是物体固有的，单个物体m值是恒量，不变的
所以公式说明物体的加速度与所受外力成正比
而不能说某一物体的质量与加速度成反比或质量与外力成正比
当然如果两个或更多物体相比较就是另一种说法了，m1,m2....

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