高一物理牛顿第二定律的应用人教实验版知识精讲.docVIP

高一物理牛顿第二定律的应用人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 牛顿第二定律的应用 二. 知识要点： 1. 进一步理解牛顿第二定律 2. 用平衡条件解决共点力的平衡问题 三. 重点、难点解析： （一）牛顿第二定律 1. 内容：物体的加速度大小跟作用力成正比，跟物体质量成反比，加速度方向跟作用力的方向相同。 注意：当物体受多个力时牛顿第二定律的内容：物体的加速度大小跟物体所受合外力成正比，跟物体质量成反比，加速度方向跟合外力的方向相同。 2. 数学表达式：F＝ma 3. 物理意义：反映了物体的加速度与所受外力的合力及物体的质量的关系。说明物体的加速度由合外力和物体的质量决定。 4. 关于牛顿第二定律的理解： （1）同体性：F m a是对同一物体而言的 （2）矢量性：物体加速度方向与所受合外力方向一致 例：如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg，则，求车厢运动的加速度的大小及方向并说明车厢的运动情况。(g＝10m/s2) 分析：因为球和车厢相对静止，所以小球的加速度和小车的加速度相同，且沿水平方向，则小球的合外力方向也是水平方向。 解：以小球为研究对象，对小球进行受力分析： 由牛顿第二定律得 答：车厢运动的加速度为，方向水平向右。 车厢的运动情况：①做水平向右的匀加速运动；②做水平向左的匀减速运动。 （3）瞬时性：物体的加速度与所受合外力具有瞬时对应关系 例：如图所示，物体处于静止状态，求：剪断绳子的瞬间物体的加速度。 分析：剪断绳子的瞬间，不再受到绳子的拉力，只受到物体的重力，此时合外力不为0。 （二）在共点力作用下物体的平衡 1. 共点力的定义：一个物体受到两个或更多的力的作用，如果这些力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力。 2. 平衡状态：一个物体在力的作用下，若保持静止或匀速直线运动状态，则该物体处于平衡状态。 3. 平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是 F合＝0 。 （其中Fx合为物体在x轴方向上所受的合外力，Fy合为物体在y轴方向上所受的合外力） 【典型例题】 如图所示电灯的重力G＝10N，AO绳与顶板间夹角为45°，BO绳水平，则AO绳所受到的拉力F1＝ ；BO绳所受到的拉力F2＝ 。 解：方法（一）平衡法 （主要用在物体受三个力的作用而处于平衡状态的情况） 选O为研究对象，受力分析如图所示，绳AO、BO、CO对O点的拉力分别为F1、、F2、F3，其中F3＝G＝10N。 由共点力的平衡条件知拉力F1与F2的合力F与拉力F3是平衡力 ∴F＝F3＝10N F1＝F/sin45°＝10/()＝10N F2＝F/tan45°＝10/1＝10N 体会：物体在共点力作用下处于平衡状态时，其中任意一个力一定与另外几个力的合力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 方法（二）正交分解法（Fx＝0，Fy＝0） 选O为研究对象，受力分析如图所示，绳AO，BO，CO对O点的拉力分别为F1、F2、F3，其中F3＝G＝10N。建立如图所示的坐标系。 将拉力F1正交分解为 由共点力的平衡条件得 在y轴上Fy＝0即 F1y－F3＝0 ∴F1y＝F3＝10N F2－F1x＝0 ∴F2＝F1x＝F1＝10N 由牛顿第三定律知：AO绳所受的拉力为10N BO绳所受的拉力为10N （三）平衡中的动态问题分析 1、共点力作用下物体的平衡条件： 。 若物体在二力作用下平衡，则： 。 若物体在三力作用下平衡，则： 。 2、平衡中动态问题的分析方法： 图解法：根据物体的平衡条件作出力的矢量图，如受三个力，则根据任意二力与第三力等大反向画出平行四边形，然后在平行四边形中进行动态分析。 例题：如图物体的重量为G，保持物体与细绳AO的位置不变，让细绳BO的B端沿四分之一圆弧从D点向E点慢慢移动，试问：在此过程中AO中的张力FA和BO中的张力FB如何变化？ 解析：以结点O为研究对象受力分析，AO与BO中的拉力FA与FB的合力竖直向上，大小恒定不变，等于悬挂重物的细绳CO中的张力FC＝G。 作出FA、FB合力的平行四边形，在此平行四边形中二力合力F大小方向均不变，FA方向不变，FB的方向改变引起FA和FB的大小发生改变，做多个平行四边形即可得出两变力大小的变化情况。 由图可知：在OB由D