2010年高中物理自主学习同步讲解与训练 牛顿第二定律.docVIP

1. 牛顿第二定律 2. 牛顿第三定律 ? 【要点扫描】 一、牛顿第二定律 1. 内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同． 2. 公式：F＝ma 3. 对牛顿第二定律的理解： （1）F＝ma中的F为物体所受到的合外力． （2）F＝ma中的m，当对哪个物体受力分析，就是哪个物体的质量，当对一个系统（几个物体组成一个系统）做受力分析时，如果F是系统受到的合外力，则m是系统的合质量． （3）F＝ma中的 F与a有瞬时对应关系， F变a则变，F大小变，a则大小变，F方向变a也方向变． （4）F＝ma中的 F与a有矢量对应关系， a的方向一定与F的方向相同。 （5）F＝ma中，可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度，也可以求某一个方向合外力的加速度． （6）F＝ma中，F的单位是牛顿，m的单位是千克，a的单位是米／秒2． （7）F＝ma的适用范围：宏观、低速 ? 二、牛顿第三定律 （1）内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而且在一条直线上． （2）表达式：F＝－F′ 说明：①作用力和反作用力同时产生，同时消失，同种性质，作用在不同的物体上，各产生其效果，不能抵消，所以这两个力不会平衡． 内容 作用力和反作用力 二力平衡 受力物体 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 依赖关系 相互依存，不可单独存在 无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡 叠加性 两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力 两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零 力的性质 一定是同性质的力 可以是同性质的力，也可以是不同性质的力 ②作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关．不管两物体处于什么状态，牛顿第三定律都适用。 ③借助牛顿第三定律可以变换研究对象，从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析． ④一对作用力和反作用力在同一个过程中（同一段时间或同一段位移）的总冲量一定为零，但做的总功可能为零、可能为正、也可能为负。这是因为作用力和反作用力的作用时间一定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的。 ? 三、作用力和反作用力与平衡力的区别 注意：判断两个力是不是一对作用力与反作用力时，应分析这两个力是否具有“甲对乙”和“乙对甲”的关系，即受力物体与施力物体是否具有互易关系．否则，一对作用力和反作用力很容易与一对平衡力相混淆，因为它们都具有大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的特点． ? 【典型例题】 问题1：必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。 牛顿第二定律是表示力的瞬时作用的规律，描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F＝ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失。 例1. 如图1所示，一质量为m的小球在水平细线和与竖直方向成θ角的弹簧作用下处于静止状态，已知弹簧的劲度系数为k，试分析剪断细线的瞬间，小球加速度的大小和方向． ? ?????????? 分析：取小球研究，作出其平衡时的受力示意图，如图2所示，细线拉力大小 弹簧拉力大小F＝mg／cosθ 若剪断细线，则拉力F′突变为零．但弹簧的伸长量不突变，故弹簧的弹力不突变，此时小球只受两个力的作用．在竖直方向上，弹簧拉力的竖直分量仍等于重力，故竖直方向上仍受力平衡；在水平方向上，弹簧弹力的水平分量 Fx＝F sinθ＝mgsinθ/cosθ＝mgtgθ 力Fx提供加速度，故剪断细线瞬间，小球的加速度大小为 加速度的方向为：水平向右。 评注：若物体受几个力的作用而保持平衡，当去掉一个力的瞬间，在剩余的力不突变的前提下，则剩余力的合力大小就等于去掉的那个力的大小，方向与去掉的那个力的方向相反，利用此结论可以很方便地解决类似问题。 ? 问题2：必须弄清牛顿第二定律的独立性。 当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度（力的独立作用原理），而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。哪个方向的力就产生哪个方向的加速度。 例2. 如图3所示，一个劈形物体M放在固定的斜面上，上表面水平，在水平面上放有光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是： A. 沿斜面向下的直线 B. 抛物线 C. 竖直向下的直线 D. 无规则的曲线。 答案：C ? 问题3：必须弄清面接触物体分离的条件及应用。 相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关问题。下面举例说明。 例3. 一根