系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律)Word版

系统牛顿第二定律（质点系牛顿第二定律）

主讲：黄冈中学教师郑成

1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上，如图，动摩擦因数μ=0.02，在木楔的倾角α=30°的斜面上，有一质量m=1.0kg的物块，由静止开始沿斜面下滑，当滑行至s=1.4m时，速度v=1.4m/s，在这过程木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力．(g=10m/s2)

解法一：（隔离法）先隔离物块m，根据运动学公式得：

v2=2as=0.7m/s2

可见物块m受到沿斜面向上的滑动摩擦力，对物体m为对象

对斜面M：假设地面对M静摩擦力向右：

f地＋N′sin30°－f′cos30°=0

而N′=N=，f′=f=4.3N f地=－Nsin30°＋fcos30°=－0.61N

说明地面对斜面M的静摩擦力f地=0.61N，负号表示方向水平向左．

可求出地面对斜面M的支持力N地

N地－f′sin30°－N′cos30°－Mg=0

N地= fsin30°＋Ncos30°＋Mg=109.65N<(M＋m)g=110N

因m有沿斜面向下的加速度分量，故整体可看作失重状态

方法二：当连接体各物体加速度不同时，常规方法可采用隔离法，也可采用对系统到牛顿第二定律方程．=m1a1x＋m2a2x＋…＋m n a nx =m1a1y＋m2a2y＋…＋m n a ny

解法二：系统牛顿第二定律：

把物块m和斜面M当作一个系统，则：

x：f地=M×0 ＋macos30°=0.61N水平向左y：(M＋m)g－N地=M×0＋masin30°N地=(M＋m)g－ma sin30°=109.56N

例2：如图所示，一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角为α和β；a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块．已知所有接触面都是光滑的，现发现a、b沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，求楔形木块对水平桌面的压力和静摩擦力

解法一：隔离法

N a=mgcosαN b=mgcosβ

N地=mg＋mgcosβsinα＋mgcosαsinβ=Mg＋mg(sin2α＋cos2α)=Mg＋mg

f地=N b′cosα－N a′cosβ=mgcosβcosα－mgcosαcosβ=0N

解法二：系统牛顿第二定律列方程：

(M＋2m)g－N地=M×0＋mgsin2α＋mgsin2β

N地=(M＋m)g

向右为正方向：f地= M×0＋mgsinαcosα－mgsinβcosβ=0

牛顿第二定律的系统表达式及应用一中

牛顿第二定律的系统表达式 一、整体法和隔离法处理加速度相同的连接体问题 1.加速度相同的连接体的动力学方程： F 合 = （m 1 +m 2 +……）a 分量表达式：F x = （m 1 +m 2 +……）a x F y = （m 1 +m 2 +……）a y 2. 应用情境：已知加速度求整体所受外力或者已知整体受力求整体加速度。 例1、如图，在水平面上有一个质量为M的楔形木块A，其斜面倾角为α，一质量为m的木块B放在A的斜面上。现对A施以水平推力F， 恰使B与A不发生相对滑动，忽略一切摩擦，则B对 A的压力大小为( BD ) A 、 mgcosα B、mg/cosα C、FM/(M+m)cosα D、Fm/(M+m)sinα ★题型特点：隔离法与整体法的灵活应用。 ★解法特点：本题最佳方法是先对整体列牛顿第二定律求出整体加速度，再隔离B受力分析得出A、B之间的压力。省去了对木楔受力分析（受力较烦），达到了简化问题的目的。 例2.质量分别为m1、m2、m3、m4的四个物体彼此用轻绳连接，放在光滑的桌面上，拉力F1、F2分别水平地加在m1、m4上，如图所示。求物体系的加速度a和连接m2、m3轻绳的张力F。（F1＞F2） 例3、两个物体A和B，质量分别为m1和m2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对B的作用力等于 ( ) A．F F F F 3、B 解析：首先确定研究对象，先选整体，求出A、B共同的加速度，再单独研究B，B 在A施加的弹力作用下加速运动，根据牛顿第二定律列方程求解． 将m1、m2看做一个整体，其合外力为F，由牛顿第二定律知，F=(m1+m2)a，再以m2为研究对象，受力分析如右图所示，由牛顿第二定律可得：F12=m2a，以上两式联立可得：F12= ，B正确． 例4、在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c，如图1所示，已知m1＞m2，三木块均处于静止， 则粗糙地面对于三角形木块（ D ） A．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右。B．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左。C．有摩擦力作用，组摩擦力的方向不能确定。D．没有摩擦力的作用。 二、对加速度不同的连接体应用牛顿第二定律1．加速度不同的连接体的动力学方程：b c a

牛顿第二定律

牛顿第二定律 定律内容物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。而以物理学的观点来看，牛顿运动第二定律亦可以表述为“物体随时间变化之动量变化率和所受外力之和成正比”。即动量对时间的一阶导数等于外力之和。牛顿第二定律说明了在宏观低速下，∑F∝a，∑F ∝m，用数学表达式可以写成∑F=kma，其中的k是一个常数。但由于当时没有规定1个单位的力的大小，于是取k=1，就有∑F=ma，这就是今天我们熟悉的牛顿第二定律的表达式。 内容 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。（百科名片中的定义是不准确的。）在国际单位中，力的单位是牛顿，符号N，它是根据牛顿第二定律定义的：使质量为1kg的物体产生1m/s^2；加速度的力，叫做1N。即1N=1kg·m/s^2。 编辑本段3.公式 F合=ma （单位：N（牛）或者千克米每二次方秒）N=(kg×m)/(s×s) 牛顿发表的原始公式：F=d(mv)/dt（见自然哲学之数学原理）动量为p的物体，在合外力为F的作用下，其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力。用通俗一点的话来说，就是以t为自变量，p为因变量的函数的导数，就是该点所受的合外力。即：F=dp/dt=d(mv)/dt （d即德尔塔，△）而当物体低速运动，速度远低于光速时，物体的质量为不依赖于速度的常量，所以有 F=m(dv/dt)=ma 这也叫动量定理。在相对论中F=ma是不成立的，因为质量随速度改变，而F=d(mv)/dt依然使用。由实验可得在加速度一定的情况下F∝m，在质量一定的情况下F∝a （只有当F以N,m以kg，a以m/s^2为单位时，F合=ma 成立） 编辑本段4．几点说明 ⑴牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生，同时变化，同时消失。⑵F=ma是一个矢量方程，应用时应规定正方向，凡与正方向相同的力或加速度均取正值，反之取负值，一般常取加速度的方向为正方向。 ⑶根据力的独立作用原理，用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时，可将物体所受各力正交分解，在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程。⒋牛顿第二定律的六个性质：⑴因果性：力是产生加速度的原因。若不存在力，则没有加速度。⑵矢量性：力和加速度都是矢量，物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。牛顿第二定律数学表达式∑F= ma中，等号不仅表示左右两边数值相等，也表示方向一致，即物体加速度方向与所受合外力方向相同。根据他的矢量性可以用正交分解法讲力合成或分解。⑶瞬时性：当物体（质量一定）所受外力发生突然变化时，作为由力决定的加速度的大小或方向也要同时发生突变；当合外

系统牛顿第二定律质点系牛顿第二定律

系统牛顿第二定律（质点系牛顿第二定律） 主讲：黄冈中学教师郑成 1、质量M=10kg 的木楔ABC 静止于粗糙水平地面上，如图，动摩擦因数 卩=0.02，在木楔 的倾角a =30°的斜面上，有一质量 m=1.0kg 的物块，由静止开始沿斜面下滑，当滑行至 s=1.4m 时，速度v=1.4m/s ，在这过程木楔没有动.求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和 地面对木楔的支持力.（g=10m/s 2） 解法一：（隔离法）先隔离物块 m 根据运动学公式得: 可见物块m 受到沿斜面向上的滑动摩擦力，对物体 m 为对象 对斜面M 假设地面对M 静摩擦力向右： f 地 + N sin30 ° - f ' cos30° =0 而 N =N=? ，f ' =f=4.3N=f 地=-Nsin30 ° + fcos30 ° =- 0.61N 说明地面对斜面M 的静摩擦力f 地=0.61N ，负号表示方向水平向左. 可求出地面对斜面 M 的支持力N 地 N 地一f ' sin30 ° - N' cos30°- Mg=0 =N 地=fsin30 ° + Ncos30°+ Mg=109.65N ＜（M + m ）g=110N 因m 有沿斜面向下的加速度分量，故整体可看作失重状态 方法二：当连接体各物体加速度不同时，常规方法可采用隔离法，也可采用对系统到牛顿 第二定律方程. v 2=2as 1.4a -:=0.7m/s 2

y E 1 x =m i a ix + ma 2x +…+ ma nx 尸=ma iy + ma 2y +…+ ma ny 解法二：系统牛顿第二定律: 把物块m 和斜面M 当作一个系统，贝U: a =—二 O./m/s' 2s x : f 地=MX 0 + macos30 =0.61N 水平向左 y : (M + m)g — N 地=MX 0+ masin30° =N 地=(M + m)g — ma sin30 ° =109.56N 例2:如图所示，一质量为 M 的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为 90°,两底角为a 和B ； a 、b 为两个位于斜面上质量均为 m 的小木块?已知所有接触面都是光滑的，现发现 a 、b 沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，求楔形木块对水平桌面的压力和静摩擦力 解法一：隔离法 Na=mgccB a N b =mgcos B 2 2 N 地=mg + mgcos B sin a+ mgcosa sin B =Mg + mg(sin a+ cos a )=Mg+ mg f 地=N/ cos a — N/ cos B =mgcos B cos a — mgcosa cos B =0N 解法二：系统牛顿第二定律列方程： 2 2 (M + 2m)g — N ?=MX 0+ mgs in a+ mgs in B N 地=(M + m)g 向右为正方向：f 地=M X 0+ mgsi n a cos a — mgs in B cos B =0

牛顿第二定律

. §2 牛顿第二定律 教学目标： 1．理解牛顿第二定律，能够运用牛顿第二定律解决力学问题 2．理解力与运动的关系，会进行相关的判断 3．掌握应用牛顿第二定律分析问题的基本方法和基本技能 教学重点：理解牛顿第二定律 教学难点：力与运动的关系 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 一、牛顿第二定律 1．定律的表述 物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，即F=ma（其中的F和m、a必须相对应） 点评：特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。 若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。 2．对定律的理解： （1）瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这种对应关系表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变。合外力变化时加速度也随之变化。合外力为零时，加速度也为零 F?a只表示加速度与合外力的大小关）矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式。公式（2m系.矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致. （3）同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体（或物体系）而言，即F12 / 1 . 与a均是对同一个研究对象而言. （4）相对性；牛顿第二定律只适用于惯性参照系 （5）局限性：牛顿第二定律只适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒子3．牛顿第二定律确立了力和运动的关系 牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度。 4．应用牛顿第二定律解题的步骤 ①明确研究对象。可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。设……+maa+ =m，则有：Fa+ma+mm每个质点的质量为，对应的加速度为a n312i13i2n合对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律： ∑∑∑F=ma，……a，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所=Fma，=Fm n221n11n2有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。 ②对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把

系统牛顿第二定律质点系牛顿第二定律

系统牛顿第二定律质点系 牛顿第二定律 The pony was revised in January 2021

系统牛顿第二定律（质点系牛顿第二定律） 主讲：黄冈中学教师郑成 1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上，如图，动摩擦因数μ=0.02，在木楔的倾角α=30°的斜面上，有一质量m=1.0kg的物块，由静止开始沿斜面下滑，当滑行至s=1.4m时，速度v=1.4m/s，在这过程木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力．(g=10m/s2) 解法一：（隔离法）先隔离物块m，根据运动学公式得： v2=2as=0.7m/s2

f 地 ＋N′sin30°－f′cos30°=0 而N′=N=，f′=f=4.3N f 地 =－Nsin30°＋fcos30°=－0.61N 说明地面对斜面M的静摩擦力f 地 =0.61N，负号表示方向水平向左． 可求出地面对斜面M的支持力N 地 N 地 －f′sin30°－N′cos30°－Mg=0 N 地 = fsin30°＋Ncos30°＋Mg=109.65N<(M＋m)g=110N 因m有沿斜面向下的加速度分量，故整体可看作失重状态 方法二：当连接体各物体加速度不同时，常规方法可采用隔离法，也可采用对系统到牛顿第二定律方程． =m 1a 1x ＋m 2 a 2x ＋…＋m n a nx =m 1 a 1y ＋m 2 a 2y ＋…＋m n a ny 解法二：系统牛顿第二定律： 把物块m和斜面M当作一个系统，则：

牛顿第二定律以专题训练

牛顿第二定律 1.牛顿第二定律的表述（内容） 物体的加速度跟物体所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，公式为：F=ma（其中的F和m、a必须相对应）。 对牛顿第二定律理解： （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． 若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。 （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 2.应用牛顿第二定律解题的步骤 ①明确研究对象。可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。设每个质点的质量为m i，对应的加速度为a i，则有：F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+m n a n 对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律： ∑F1=m1a1，∑F2=m2a2，……∑F n=m n a n，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现的，其矢量和必为零，所以最后实际得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。 ②对研究对象进行受力分析。（同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。 ③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则（或三角形定则）解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。 ④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。 解题要养成良好的习惯。只要严格按照以上步骤解题，同时认真画出受力分析图，那么问题都能迎刃而解。 3.应用举例 【例1】质量为m的物体放在水平地面上，受水平恒力F作用，由静止开始做匀加速直线运动，经过ts后，撤去水平拉力F，物体又经过ts停下，求物体受到的滑动摩擦力f．

牛顿第二定律总结

牛顿第二定律应用的典型问题 1. 力和运动的关系 例1. 如图1所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（） A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D. 从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大 例2. 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是（） A. 探测器加速运动时，沿直线向后喷气 B. 探测器加速运动时，竖直向下喷气 C. 探测器匀速运动时，竖直向下喷气 D. 探测器匀速运动时，不需要喷气 故正确答案选C。 2. 力和加速度的瞬时对应关系 （1）物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系。每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之间或瞬时之后的力无关。若合外力变为零，加速度也立即变为零（加速度可以突变）。这就是牛顿第二定律的瞬时性。 （2）中学物理中的“绳”和“线”，一般都是理想化模型，具有如下几个特性： ①轻，即绳（或线）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张力大小相等。 ②软，即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能弯曲）。由此特点可知，绳与其他物体相互作用力的方向是沿着绳子且背离受力物体的方向。 ③不可伸长：即无论绳子所受拉力多大，绳子的长度不变。由此特点知，绳子中的张力可以突变。 （3）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性： ①轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。 ②弹簧既能受拉力，也能受压力（沿弹簧的轴线）；橡皮绳只能受拉力，不能承受压力（因橡皮绳能弯曲）。 ③由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。但是，当弹簧和橡皮绳被剪断时，它们所受的弹力立即消失。

(完整word版)质点系牛顿第二定律-分析

质点系牛顿第二定律的讨论 浙江邮电职业技术学院 徐超明 《中学物理》24卷第7期《质点系牛顿第二定律的简单应用》（简称吴文）讨论了质点系部分质点有相对加速度时的求解方法，提出了用质点系牛顿第二定律求解连接体要比隔离法简单。是的，吴文实际上将质点系的质点加速度在正交直角坐标系两个方向上进行分解，并整体列方程进行求解。 质点系牛顿第二定律可叙述为：质点系的合外力等于系统内各质点的质量与 加速度乘积的矢量和。即： F 合＝m 1a 1+m 2a 2+m 3a 3+……＋m n a n （1） 这里假定质点系中有n 个质点具有对地的相对加速度。 （上见吴文） 将（1）式再变形，可得： F 合－m 1a 1－m 2a 2－m 3a 3－……－m n a n ＝0 （2） 若令F 1’＝－m 1a 1，F 2’＝－m 2a 2，F 3’＝－m 3a 3，……，F n ’＝－m n a n 则 F 合+∑=n i 1F i ’=0 （3） 从（3）式可得：如果将第i 个质点的加速度效应用F i ’来代替，则就可以用 力合成的静力学方法来求解具有加速度的动力学问题，使质点系部分质点具有加速度的求解比吴文更简单。 值得注意的是F i ’为人为假设力，不是真实存在的，它没有施力体，其大小等于该质点质量与质点加速度的乘积，方向与加速度方向相反。 例1 如图1，质量为M 、倾角为α 的斜面静止在粗糙的水平面上，质量为m 的滑块沿M 粗糙的斜面以加速度a 下滑，求地面对M 的支持力和摩擦力。 图1 解：在M 、m 两质点组成的系统中，受到竖直向下的重力（M ＋m ）g ；地

面对质点系的支持力N；F1’是质点m因具有加 速度a而转换成的假设力，其大小为ma，方向 与加速度a相反；f是地面对质点系的摩擦力， 如图2。 这样我们就可马上求得： f＝F1’cosα=ma cosα N ＝（M＋m）g－F1’sinα ＝（M＋m）g－ma sinα图2 例2：如图3，静止在水平面上的木箱M 中央有一根竖直的杆，小环m沿杆有摩擦地以 加速度a下滑，求M对地面的压力的大小。 图3 解：在M、m两质点组成的系统中，受到重力 （M＋m）g，地面对质点系的支持力N，质点m因 具有a加速度而添加的假设力ma，如图4。 则立即可得到： N ＝（M＋m）g－ma 图4 例3：如图5，质量为M的木板可沿放在 水平面上固定不动、倾角为α的斜面无摩擦地滑 下。欲使木板静止在斜面上，木板上质量为m的 人应以多大的加速度沿斜面向下奔跑？ 图5 解：在M、m两质点组成的系统中，受到竖 直向下的重力(M+m)g，斜面对质点系的支持力

关于系统牛顿第二定律的应用

关于系统牛顿第二定律的应用 眉山中学邓学军 牛顿第二定律是动力学的核心内容，它深刻揭示了物体产生的加速度与其质量、所受到的力之间的定量关系，在科研、 生产、实际生活中有着极其广泛的应用。本文就牛顿第二定律在物理解题中的应用作些分析总结， 以加深学生对该定律的认 识与理解，从而达到熟练应用的效果目的。对于连接体问题，牛顿第二定律应用于系统，主要表现在以下两方面： 其一，系统内各物体的加速度相同。 则表达式为：F =( m i +m 2+…)a ，这种情况往往以整个系统为研究对象，分析 系统的合外力，求岀共同的加速度。 例1 ?质量为m i 、m 2的两个物体用一轻质细绳连接，现对 m i 施加一个外力F ，在如下几种情况下运动，试求绳上的拉 力大小。 m 1 m 2 m i m 2 ⑶m i 、m 2放在光滑斜面上向上作加速直线运动 解析：对整体：F —( m i + m 2) g sin a=( m i + m 2) a 对 m 2： T — m 2g sin a = m 2 a 解得：T = m i m 2 ⑷m i 、m 2放在粗糙斜面上向上作加速直线运动 解析：对整体： F —( m i + m 2) g sin a — g( m i + m 2) g cos a=( m i + m 2) a 对 m 2： T — m 2g sin a — g( m i + m 2) g cos a = m 2 a 其二，系统内各物体的加速度不同。 这种题目较难，牛顿第二定律的基本表达式为: F m i a i mba 2 L ，这是一个矢量表达式，可以分为以下几种情形： 1. 系统中只有一个物体有加速度，其余物体均静止或作匀速运动。 例2?如图示，斜面体 M 始终处于静止状态，当物体 m 沿斜面下滑时，下列说法正确的是: A ?匀速下滑时，M 对地面的压力等于(M +m ) g B. 加速下滑时，M 对地面的压力小于(M + m ) g ⑵m i 、m 2放在粗糙水平面上作加速直线运动: T = m 2 —F 解得：T = m 2 m i m 2 ⑸m i 、m 2放在光滑水平面上在 F 作用下绕0i 02作匀速圆周运动 解析：对整体：F =( m i + m 2) a 对 m 2： T = m 2 a (连接绳子极短) 解得：T = m 2 > F 01 [m2 -| ml m i m 2 ⑴m i 、m 2放在光滑水平面上作加速直线运动: T = m 2

质点系牛二定律分析及习题

质点系牛顿第二定律 质点系牛顿第二定律可叙述为：质点系的合外力等于系统内各质点的质量与加速度乘积的矢量和。即： F合＝m 1a 1 +m 2 a 2 +m 3 a 3 +……＋m n a n 对一个质点系而言，同样可以应用牛顿第二定律 这里假定质点系中有n个质点具有对地的相对加速度。 如果这个质点系在任意x方向上的合外力为F x ，质点系中的n个物体（质量分别为m 1 ，m 2 …m n ） 在x轴上的加速度分别为a 1x ，a 1x …a nx 那么有，在y轴上的分量为a 1y ，a 2y ，…a ny F x = m 1 a 1x + m 2 a 2x +…+ m n a nx F y = m 1 a 1y + m 2 a 2y +…+ m n a ny 这就是质点系的牛顿第二定律。 1如图，质量为M、倾角为α的斜面静止在粗糙的水平面上，质量为m的滑块沿M粗糙的斜面以加速度a下滑，求地面对M的支持力和摩擦力。 2：如图，静止在水平面上的木箱M中央有一根竖直的杆，小环m沿杆有摩擦地以加速度a下滑，求M对地面的压力的大小。 3 如图，质量为M的木板可沿放在水平面上固定不动、倾角为α的斜面无摩擦地滑下。欲使木板静止在斜面上，木板上质量为m的人应以多大的加速度沿斜面向下奔跑？

4：如图，质量为M 、倾角分别为1α、2α的粗糙斜面上，质量为m 1、m 2的两个滑块在斜面上分别以a 1、a 2加速度下滑，如果斜面不动，则地面对M 的支持力和摩擦力分别是多少？ 5如图，质量为m1的物块A 沿质量为m3的光滑直角三角形斜面下滑，质量为m2的物体B 上升， 斜面与水平面成α角，若滑轮与绳的质量及一切摩擦均不计，求斜面作用于地面凸出部分的压力。 6如图所示，C 为一放在固定的粗糙水平桌面上的双斜面，其质量mc=6.5kg ，顶端有一定滑轮，滑 轮的质量及轴处的摩擦皆可不计.A 和B 是两个滑块，质量分别为mA=3.0kg ，mB=0.50kg ，由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳相连.开始时，设法抓住A 、B 和C ，使它们都处于静止状态，且滑轮两边的轻绳恰好伸直.今用一大小等于的水平推力F 作用于C ，并同时释放A 、B 和C.沿桌面向左滑行，其加速度a=3.0m/s2，B 相对于桌面无水平方向的位移(绳子一直是绷紧的).试求C 与桌面间的动摩擦因数μ.(图中α=37°，β=53°，已知sin37°=，重力加速度g=10m/s2)

系统牛顿第二定律与整体法

系统的牛顿第二定律与整体法 湖北省恩施高中陈恩谱 在静力学、动力学问题中，涉及到系统外力时，我们往往采用整体法处理，但是很多资料并没有讲清楚整体法的适用条件，以及背后的理论基础，甚至限定只允许在几个物体相对静止时使用整体法，使得整体法的适用范围大大缩小。本文则从系统的牛顿第二定律入手，奠定整体法解决静力学、动力学问题的理论基础，并通过实例展示整体法的广阔应用空间。 一、系统的牛顿第二定律 1、推导 如图所示，两个物体组成一个系统，外界对系统内物体有力的作用（系统外力），系统内物体之间也有相互作用（系统内力），则 对1：12111F F m a += 对2：21222 F F m a += 其中，2112 F F =- 联立，得：121122F F m a m a +=+ 这个方程中，等式左边只剩下系统外力，等式右边则是各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相加。 上述推导中，研究对象只有两个，但是很容易将上述结论推广到任意多个研究对象，方法仍然是分别对各个物体列动力学方程，然后相加——由于内力总是成对出现，且每对内力总是等大反向，因此相加的结果仍然是：等式左边只剩下系统外力，等式右边则是各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相加。这个结论就是系统的牛顿第二定律，其通式为： 112233... F m a m a m a =+++∑ 外或者：112233...x x x x F m a m a m a =+++∑ 外，112233... y y y y F m a m a m a =+++∑ 外2、理解 系统的牛顿第二定律表达式左边只有系统外力，因此它只适用于处理系统外力相关问题，一旦涉及系统内力，则只能用隔离法。系统的牛顿第二定律表达式右边为“各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相加”，因此并不要求各个部分相对静止——各个部分有相对速度、相对加速度时，仍然可以选系统为研究对象，使用整体法处理问题。 如果系统内各个部分是相对静止的——即各个部分的加速度、速度均相同，则系统的牛顿第二定律方程可以简化为：123(...)F m m m a =+++∑ 外， 这就是我们熟悉的几个物体相对静止时的整体动力学方程。对于这个方程，我们甚至可以这样理解——任何物体都是有内部结构的，组成物体的各个部分之间都存在相互作用和相对运动，但是，在处理某些问题时，当内部运动相对整体运动可以忽略不计时，我们就可以近似的认为各个部分是相对静止的，把物体当作一个“质点”来处理，从而只需要考虑整体所受外力的影响。比如人站在地面上不动，求地面支持力的大小——这个问题中，人体内心脏在跳动、血液在流动、肺部在呼吸、肠胃在蠕动……但是，在大部分问题的处理中，我们往往并不考虑这些，而直接把人体当作一个质点来处理了。 不过，上述推导过程中，将系统内力进行了相加，并且依据一对内力总是等大反向（牛顿第三定律），认为内力总和为零。实际上，内力作用对系统内各个物体的加速度是有影响的，一对内力的效果是无法抵F 1F 2F 21F 1212

牛顿第二定律

§ 2 牛顿第二定律 教学目标: 1 ?理解牛顿第二定律，能够运用牛顿第二定律解决力学问题 2.理解力与运动的关系，会进行相关的判断 3 ?掌握应用牛顿第二定律分析问题的基本方法和基本技能 教学重点：理解牛顿第二定律 教学难点：力与运动的关系 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 、牛顿第二定律 1. 定律的表述 物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的 方向相同，即F=ma (其中的F和m、a必须相对应) 点评：特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量，它们的关系除了数量大小 的关系外，还有方向之间的关系。明确力和加速度方向，也是正确列出方程的重要环节。 若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。 2. 对定律的理解： (1)瞬时性：加速度与合外力在每个瞬时都有大小、方向上的对应关系，这种对应关系 表现为：合外力恒定不变时，加速度也保持不变。合外力变化时加速度也随之变化。合外力为 零时，加速度也为零 (2)矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式。公式 a F只表示加速度与合外力的大小关 m 系?矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向始终一致 (3)同一性：加速度与合外力及质量的关系，是对同一个物体(或物体系)而言，即F 与a均是对同一个研究对象而言.

（4）相对性；牛顿第二定律只适用于惯性参照系 （5）局限性：牛顿第二定律只适用于低速运动的宏观物体，不适用于高速运动的微观粒 子 3．牛顿第二定律确立了力和运动的关系 牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度。 4．应用牛顿第二定律解题的步骤 ①明确研究对象。可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。设 每个质点的质量为m i，对应的加速度为a i，则有：F合=m i a什m2a2+m3a3+ +m n a n 对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律： 刀F i=m i a i,刀F2=m2a2, 刀F n=m n a n，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。 ②对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。 ③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般用平行四边形定则（或三角形定 则）解题；若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，既可以分解力，也可以分解加速度）。 ④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。 解题要养成良好的习惯。只要严格按照以上步骤解题，同时认真画出受力分析图，标出运动情况，那么问题都能迎刃而解。 二、应用举例 1．力与运动关系的定性分析 【例1】如图所示，如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是

系统牛顿第二定律与整体法

系统的牛顿第二定律与整体法 在静力学、动力学问题中，涉及到系统外力时，我们往往采用整体法处理，但是很多资料并没有讲清楚整体法的适用条件，以及背后的理论基础，甚至限定只允许在几个物体相对静止时使用整体法，使得整体法的适用范围大大缩小。本文则从系统的牛顿第二定律入手，奠定整体法解决静力学、动力学问题的理论基础，并通过实例展示整体法的广阔应用空间。 一、系统的牛顿第二定律 1、推导 如图所示，两个物体组成一个系统，外界对系统内物体有力的作用（系统外力），系统内物体之间也有相互作用（系统内力），则 对1：12111F F m a += 对2：21222F F m a += 其中，2112F F =- 联立，得：121122F F m a m a +=+ 这个方程中，等式左边只剩下系统外力，等式右边则是各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相加。 上述推导中，研究对象只有两个，但是很容易将上述结论推广到任意多个研究对象，方法仍然是分别对各个物体列动力学方程，然后相加——由于内力总是成对出现，且每对内力总是等大反向，因此相加的结果仍然是：等式左边只剩下系统外力，等式右边则是各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相加。这个结论就是系统的牛顿第二定律，其通式为： 112233...F m a m a m a =+++∑外 或者：112233...x x x x F m a m a m a =+++∑外，112233...y y y y F m a m a m a =+++∑外 2、理解 系统的牛顿第二定律表达式左边只有系统外力，因此它只适用于处理系统外力相关问题，一旦涉及系统内力，则只能用隔离法。系统的牛顿第二定律表达式右边为“各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相加”，因此并不要求各个部分相对静止——各个部分有相对速度、相对加速度时，仍然可以选系统为研究对象，使用整体法处理问题。 如果系统内各个部分是相对静止的——即各个部分的加速度、速度均相同，则系统的牛顿第二定律方 程可以简化为：123(...)F m m m a =+++∑外， 这就是我们熟悉的几个物体相对静止时的整体动力学方程。 对于这个方程，我们甚至可以这样理解——任何物体都是有内部结构的，组成物体的各个部分之间都存在相互作用和相对运动，但是，在处理某些问题时，当内部运动相对整体运动可以忽略不计时，我们就可以近似的认为各个部分是相对静止的，把物体当作一个“质点”来处理，从而只需要考虑整体所受外力的影响。比如人站在地面上不动，求地面支持力的大小——这个问题中，人体内心脏在跳动、血液在流动、肺部在呼吸、肠胃在蠕动……但是，在大部分问题的处理中，我们往往并不考虑这些，而直接把人体当作一个质点来处理了。 不过，上述推导过程中，将系统内力进行了相加，并且依据一对内力总是等大反向（牛顿第三定律），认为内力总和为零。实际上，内力作用对系统内各个物体的加速度是有影响的，一对内力的效果是无法抵 消的——毕竟它们是作用在不同物体上。因此，内力总和为零是从数学意义角度处理的，系统的牛顿第二

系统牛顿第二定律质点系牛顿第二定律

系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律) 主讲：黄冈中学教师郑成 1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上，如图，动摩擦因数卩=0.02，在木楔的倾角a =30 的斜面上，有一质量m=1.0kg的物块，由静止开始沿斜面下滑，当滑行至s=1.4m 时，速度v=1.4m/s 在这过程木楔没有动.求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力. (g=10m/s 2) 解法一：(隔离法)先隔离物块m，根据运动学公式得： v2=2as -- 二■=0.7m/s 2

牛顿第二定律的系统表达式及应用 一中

牛顿第二定律的系统表达式 一、整体法和隔离法处理加速度相同的连接体问题 1.加速度相同的连接体的动力学方程： F 合 = （m 1+m 2+……）a 分量表达式： F x = （m 1+m 2+……）a x F y = （m 1+m 2+……）a y 2. 应用情境：已知加速度求整体所受外力或者已知整体受力求整体加速度。 例1、如图，在水平面上有一个质量为M 的楔形木块A ，其斜面倾角为α，一质量为m 的木块B 放在A 的斜面上。现对A 施以水平推力F ， 恰使B 与A 不发生相对滑动，忽略一切摩擦，则B 对 A 的压力大小为( BD ) A 、 mgcos α B 、mg/cos α C 、FM/(M+m)cos α D 、Fm/(M+m)sin α ★题型特点：隔离法与整体法的灵活应用。 ★解法特点：本题最佳方法是先对整体列牛顿第二定律求出整体加速度，再隔离B 受力分析得出A 、B 之间的压力。省去了对木楔受力分析（受力较烦），达到了简化问题的目的。 例2.质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4的四个物体彼此用轻绳连接，放在光滑的桌面上，拉力F 1、F 2分别水平地加在m 1、m 4上，如图所示。求物体系的加速度a 和连接m 2、m 3轻绳的张力F 。（F 1＞F 2） 例3、两个物体A 和B ，质量分别为m 1和m 2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示，对物体A 施以水平的推力F ，则物体A 对B 的作用力等于 ( ) A ．F B.m 2 m 1＋m 2 F C.m 1m 2F D.m 1 m 1＋m 2 F 3、B 解析：首先确定研究对象，先选整体，求出A 、B 共同的加速度，再单独研究B ，B 在A 施加的弹力作用下加速运动，根据牛顿第二定律列方程求解． 将m 1、m 2看做一个整体，其合外力为F ，由牛顿第二定律知，F=(m 1+m 2)a ，再以m 2为研究对象，受力分析如右图所示，由牛顿第二定律可得：F 12=m 2a ，以上两式联立可得：F 12=，B 正确． 例4、在粗糙水平面上有一个三角形木块a ，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m 1和m 2的两个木块b 和c ，如图1所示，已知m 1＞m 2，三木块均处于 静止，则粗糙地面对于三角形木块（ D ） A ．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右。 B ．有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左。 C ．有摩擦力作用，组摩擦力的方向不能确定。 D ．没有摩擦力的作用。 b c a

系统牛顿第二定律与整体法详解

F 2 F 12 F 1 F 21 2 1 1 2 3 ...)a 系统的牛顿第二定律与整体法详解 在静力学、动力学问题中，涉及到系统外力时，我们往往采用整体法处理，但是很多资料并没有讲清 楚整体法的适用条件，以及背后的理论基础，甚至限定只允许在几个物体相对静止时使用整体法，使得整 体法的适用范围大大缩小。本文则从系统的牛顿第二定律入手，奠定整体法解决静力学、动力学问题的理 论基础，并通过实例展示整体法的广阔应用空间。 一、系统的牛顿第二定律 1、推导 如图所示，两个物体组成一个系统，外界对系统内物体有力的作用（系统外力），系统内物体之间也 有相互作用（系统内力），则 对 1： F 1 + F 21 m 1a 1 对 2： F + F = 2 12 m 2a 2 其中， F 21 = -F 12 联立，得： F 1 + F 2 = m 1a 1 + m 2a 2 这个方程中，等式左边只剩下系统外力，等式右边则是各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相 加。 上述推导中，研究对象只有两个，但是很容易将上述结论推广到任意多个研究对象，方法仍然是分别 对各个物体列动力学方程，然后相加——由于内力总是成对出现，且每对内力总是等大反向，因此相加的结果仍然是：等式左边只剩下系统外力，等式右边则是各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢量相加。这个结论就是系统的牛顿第二定律，其通式为： 或者： ∑ F = ∑ F 外 = m 1a 1 + m 2a 2 + m 3a 3 + ... ， ∑ 2、理解 外x m 1a 1x + m 2a 2 x + m 3a 3 x + ... F 外y = m 1a 1 y + m 2a 2 y + m 3a 3 y + ... 系统的牛顿第二定律表达式左边只有系统外力，因此它只适用于处理系统外力相关问题，一旦涉及系 统内力，则只能用隔离法。系统的牛顿第二定律表达式右边为“各个部分的质量乘以相应的加速度然后矢 量相加”，因此并不要求各个部分相对静止——各个部分有相对速度、相对加速度时，仍然可以选系统为 研究对象，使用整体法处理问题。 如果系统内各个部分是相对静止的——即各个部分的加速度、速度均相同，则系统的牛顿第二定律方 程可以简化为：∑ F = (m + m + m + ，这就是我们熟悉的几个物体相对静止时的整体动力学方程。 对于这个方程，我们甚至可以这样理解——任何物体都是有内部结构的，组成物体的各个部分之间都存在 相 互作用和相对运动，但是，在处理某些问题时，当内部运动相对整体运动可以忽略不计时，我们就可以 近似的认为各个部分是相对静止的，把物体当作一个“质点”来处理，从而只需要考虑整体所受外力的影 响。比如人站在地面上不动，求地面支持力的大小——这个问题中，人体内心脏在跳动、血液在流动、肺 部在呼吸、肠胃在蠕动……但是，在大部分问题的处理中，我们往往并不考虑这些，而直接把人体当作一 个质点来处理了。 不过，上述推导过程中，将系统内力进行了相加，并且依据一对内力总是等大反向（牛顿第三定律）， 认为内力总和为零。实际上，内力作用对系统内各个物体的加速度是有影响的，一对内力的效果是无法抵 = 外

系统牛顿第二定律(质点系牛顿第二定律)

贞眉内容 系统牛顿第二定律（质点系牛顿第二定律） 主讲：黄冈中学教师郑成 1、质虽M=10kg的木楔ABC伸止于粗糙水平地rfn?上，如图，动摩擦因数u =0.02.在木楔的倾角a =30° 的斜面上.有一质Sm=L0kg的物块，由静止开始沿斜ifii下湖W滑行至Al.4m时.速度v=l- 4m/s. 在这过程木楔没有动?求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力.（g=10m/s2） 解法（隔离法〉先隔离物块根据运动学公式得: —a =——--- v^=2as 2x14 =0?7m/s2N=5 筋N 对斜面M：假设地面对M静摩擦力向右:

而 N- =N='"'^N, f ，=f=43N^f^=_Nsjn30 4-fcos30" =-0.61N 说明地tfti 对斜面M 的静摩擦力f?=0-61N.负号表示方向水平向左. 可求出地面对斜面M 的支持力N ? N sin30° -N' cos30° -Mg=O nN“=fsin30° + Ncos30° +Mg=109,65N<(M + m)g=110N W m 有沿斜ifii 向下的加速度分S ?故整休可看作失重状态 常规方法可采用隔离法.也可采用对系统到牛顿第一定律方程. 解法一：系统牛顿第二定律: a = — = 0,7m/s^ 把物块m 和斜面M 严I 作一个系统?则： 2s X ： f ift=MxO +macos30、=0,61N 水平向左 屮(M + m)g-N xMxO+masin3O° m=(M + m)g-ma sin30° =109,56N 方法一：卅连接体各物休加速度不同时, * =miaix+m2a2)c+…+ mnaru ? =miaiy+m2a2y+??? + mnany