08.13 高中物理牛頓第二定律常見的兩類題型及例題詳解

高中物理

高中物理牛頓第二定律常見的兩類題型及例題詳解

牛頓第二定律作為貫穿整個高中的一個重要定律,常常讓同學們感到很難下手。今天物理君為大家整理了牛頓第二定律常見的兩種題型,一種是多個物體的牛頓第二定律,常見的是連接體、組合體、長版木塊模型、傳送帶模型等;另一種是臨界模型,常見是與彈簧相關的問題。

你覺得哪種更拿不準?可以留言告訴物理君,下次物理君寫一篇趣味課堂幫助你更好地理解怎麼樣?

1.物體系

(1)物體系中各物體的加速度相同,這類問題稱為連接體問題。

這類問題由於物體系中的各物體加速度相同,可將它們看作一個整體,分析整體的受力情況和運動情況,可以根據牛頓第二定律,求出整體的外力中的未知力或加速度。若要求物體系中兩個物體間的相互作用力,則應採用隔離法。將其中某一物體從物體系中隔離出來,進行受力分析,應用第二定律,相互作用的某一未知力求出,這類問題,應是整體法和隔離法交替運用,來解決問題的。

(2)物體系中某一物體作勻變速運動,另一物體處於平衡狀態,兩物體在相互作用,這類問題應採用牛頓第二定律和平衡條件聯立來解決。應用隔離法,通過對某一物體受力分析應用第二定律(或平衡條件),求出兩物體間的相互作用,再過渡到另一物體,應用平衡條件(或第二定律)求出最後的未知量。

2.臨界問題

某種物理現象轉化為另一種物理現象的轉折狀態叫做臨界狀態。臨界狀態又可理解為“恰好出現”與“恰好不出現”的交界狀態。

處理臨界狀態的基本方法和步驟是:①分析兩種物理現象及其與臨界值相關的條件;②用假設法求出臨界值;③比較所給條件與臨界值的關係,確定物理現象,然後求解

高中物理牛頓第二定律常見的兩類題型及例題詳解

例題講解

【例】如圖,質量的小車停放在光滑水平面上,在小車右端施加一水平恆力F=8N。當小車向右運動速度達到3m/s時,在小車的右端輕放一質量m=2kg的小物塊,物塊與小車間的動摩擦因數μ=0.2,假定小車足夠長,問:

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(1)經過多長時間物塊停止與小車間的相對運動?

(2)小物塊從放在車上開始經過 t0=3s 所通過的位移是多少?(g取10m/s2)

【分析與解答】:

(1)依據題意,物塊在小車上停止運動時,物塊與小車保持相對靜止,應具有共同的速度。設物塊在小車上相對運動時間為t,物塊、小車受力分析如圖:

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物塊放上小車後做初速度為零加速度為a1的勻加速直線運動,小車做加速度a2的勻加速運動。

其中對物塊:由μmg=ma1,

有a1=μg=2m

對小車:F-μmg=Ma2

∴a2=0.5m/s2

物塊在小車上停止相對滑動時,速度相同

則有:a1t1=v0+a2t1

高中物理牛頓第二定律常見的兩類題型及例題詳解

高中物理牛頓第二定律常見的兩類題型及例題詳解

故答案為:

(1)經多2s物塊停止在小車上相對滑動;

(2)小物塊從放在車上開始,經過t=3.0s,通過的位移是8.4m.

【例】 如圖所示,一個彈簧檯秤的秤盤和彈簧質量均不計,盤內放一個質量m=12kg的靜止物體P,彈簧的勁度係數k=800N/m。現施加給P一個豎直向上的拉力F,使P從靜止開始向上做勻加速運動。已知在前0.2s內F是變力,在0.2s以後,F是恆力,取g=10m/s2,求拉力F的最大值和最小值。

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【分析與解答】:

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