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牛顿第二定律的应用整体法与隔离法-2.doc

1、(完整版)牛顿第二定律的应用整体法与隔离法 2 牛顿第二定律的应用(一)-整体法与隔离体法 专题考点聚焦1。知道什么是连接体与隔离体。2。知道什么是内力和外力。3。学会连接体问题的分析方法,并用来解决简单问题。例题展示例1如图所示,A、B两木块的质量分别为mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动,求A、B间的弹力FN.解析:这里有a、FN两个未知数,需要要建立两个方程,要取两次研究对象。比较后可知分别以B、(A+B)为对象较为简单(它们在水平方向上都只受到一个力作用)。可得AB F例2如图所示,mA=1kg,mB=2kg,A、B间静摩擦力的最大值是5N,水平面光滑。用水平力F拉

2、B,当拉力大小分别是F=10N和F=20N时,A、B的加速度各多大?解析:先确定临界值,即刚好使A、B发生相对滑动的F值。当A、B间的静摩擦力达到5N时,既可以认为它们仍然保持相对静止,有共同的加速度,又可以认为它们间已经发生了相对滑动,A在滑动摩擦力作用下加速运动.这时以A为对象得到a =5m/s2;再以A、B系统为对象得到 F =(mA+mB)a =15N(1)当F=10N15N时,A、B间一定发生了相对滑动,用质点组牛顿第二定律列方程:,而a A =5m/s2,于是可以得到a B =7。5m/s2例3如图所示,质量分别为M、m的滑块A、B叠放在固定的、BA倾角为的斜面上,A与斜面间、A与

3、B之间的动摩擦因数分别为1,2,当A、B从静止开始以相同的加速度下滑时,B受到摩擦力(.BC)A.等于零 B。方向平行于斜面向上C.大小为1mgcosD。大小为2mgcos例4。如图,质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上,B与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐振动,振动过程中A、B之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k,当物体离开平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于(D)A0BkC()kD()k例5如图所示,质量为M的木板可沿倾角为的光滑斜面下滑,木板上站着一个质量为m的人,问(1)为了保持木板与斜面相对静止,计算人运动的加速度?(2)为了保持人与斜面相对静止,木板运动的加速度

4、是多少?解(1)为了使木板与斜面保持相对静止,必须满足木板在斜面上的合力为零,所以人施于木板的摩擦力F应沿斜面向上,故人应加速下跑。现分别对人和木板应用牛顿第二定律得:对木板:MgsinF。对人:mgsin+Fma人(a人为人对斜面的加速度)。解得:a人,方向沿斜面向下。(2)为了使人与斜面保持静止,必须满足人在木板上所受合力为零,所以木板施于人的摩擦力应沿斜面向上,故人相对木板向上跑,木板相对斜面向下滑,但人对斜面静止不动。现分别对人和木板应用牛顿第二定律,设木板对斜面的加速度为a木,则:对人:mgsinF.对木板:Mgsin+F=Ma木。解得:a木,方向沿斜面向下.即人相对木板向上加速跑动

5、,而木板沿斜面向下滑动,所以人相对斜面静止不动.vBA例6如图所示,底座A上装有一根直立杆,其总质量为M,杆上套有质量为m的圆环B,它与杆有摩擦.当圆环从底端以某一速度v向上飞起时,圆环的加速度大小为a,底座A不动,求圆环在升起和下落过程中,水平面对底座的支持力分别是多大?解:圆环上升时,两物体受力如右图所示,其中f1为杆给环的摩擦力,f2为环给杆的摩擦力.f1mgaN1f1Mg对圆环:mgf1ma对底座:N1f2Mg0由牛顿第三定律知:f1f2amgf1N2f1Mg由式可得:N1(Mm)gma圆环下降时,两物体受力如右图所示对圆环:mgf1ma对底座:Mgf2N20由牛顿第三定律得:f1f2

6、由三式解得:N2(Mm)gma同步训练【基础巩固】1FCABV如图A、B、C为三个完全相同的物体,当水平力F作用于B上,三物体可一起匀速运动。撤去力F后,三物体仍可一起向前运动,设此时A、B间作用力为f1,B、C间作用力为f2,则f1和f2的大小为(C)aA。f1f20 B.f10,f2FC。f1,f2D.f1F,f20m1m2FAB2、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对物体B的作用力等于(B)A。B.C.FD.m2Fm13、如图所示,倾角为的斜面上放两物体m1和m2,用与斜面平行的力F推m1,使两物加速上滑,不管斜面

7、是否光滑,两物体之间的作用力总为。4、一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的光滑定滑轮,绳的一端系一质量m15kg的重物,重物静止于地面上,有一质量m10kg的猴子,从绳子的另一端沿绳向上爬, 如图所示,在重物不离地面的条件下,猴子向上爬的最大加速度 (g=10m/s2)(B)A25m/s2B5m/s2C10m/s2D15m/s2Mm5、如图所示为杂技“顶竿”表演,一人站在地上,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小为(B)A。(M+m)gB.(M+m)gmaC。(M+m)g+maD.(Mm)g6、如图所示,箱子的质量M5。0kg,与水平地

8、面的动摩擦因F数0。22。在箱子顶板处系一细线,悬挂一个质量m1.0kg的小球,箱子受到水平恒力F的作用,使小球的悬线偏离竖直方向30角,则F应为多少?(g10m/s2)解:对小球由牛顿第二定律得:mgtg=ma对整体,由牛顿第二定律得:F(M+m)g=(M+m)a由代入数据得:F48N7、如图所示,质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的,即a=g,则小球在下滑的过程中,木箱对地面的压力为多少? 解法一:(隔离法)木箱与小球没有共同加速度,所以须用隔离法。取小球m为研究对象,受重力mg、摩擦力Ff

9、,如图2-4,据牛顿第二定律得:mgFf=ma 取木箱M为研究对象,受重力Mg、地面支持力FN及小球给予的摩擦力Ff如图.据物体平衡条件得:FN -FfMg=0 且Ff=Ff 由式得FN=g由牛顿第三定律知,木箱对地面的压力大小为FN=FN =g.解法二:(整体法)对于“一动一静连接体,也可选取整体为研究对象,依牛顿第二定律列式:(mg+Mg)FN = ma+M0故木箱所受支持力:FN=g,由牛顿第三定律知:木箱对地面压力FN=FN=g。【提高训练】ABCTaTb1、如图,用力F拉A、B、C三个物体在光滑水平面上运动,现在中间的B物体上加一个小物体,它和中间的物体一起运动,且原拉力F不变,那么

10、加上物体以后,两段绳中的拉力Fa和Fb的变化情况是(A)A。Ta增大B。Tb增大C。Ta变小D。Tb不变2、(1999年广东)A的质量m1=4 m,B的质量m2=m,斜面固定在水平地面上。开始时将B按在地面上不动,然后放手,让A沿斜面下滑而B上升.A与斜面无摩擦,如图,设当A沿斜面下滑s距离后,细线突然断了。求B上升的最大高度H。答案:H=1。2 s 3、如图所示,一根轻弹簧上端固定,下端挂一质量为mo的平盘,盘中有一物体,质量为m,当盘静止时,弹簧的长度比自然长度伸长了L。今向下拉盘使弹簧再伸长L后停止,然后松手放开,设弹簧总处在弹性限度以内,刚刚松开手时盘对物体的支持力等于多少?解:盘对物

11、体的支持力,取决于物体状态,由于静止后向下拉盘,再松手加速上升状态,则物体所受合外力向上,有竖直向上的加速度,因此,求出它们的加速度,作用力就很容易求了。将盘与物体看作一个系统,静止时:kL(m+m0)g再伸长L后,刚松手时,有k(L+L)(m+m0)g=(m+m0)a由式得刚松手时对物体FNmg=ma则盘对物体的支持力FNmg+ma=mg(1+)ABF4、如图所示,质量分别为m和2m的两物体A、B叠放在一起,放在光滑的水平地面上,已知A、B间的最大摩擦力为A物体重力的倍,若用水平力分别作用在A或B上,使A、B保持相对静止做加速运动,则作用于A、B上的最大拉力FA与FB之比为多少?。解:当力F作用于A上,且A、B刚好不发生相对滑动时,对B由牛顿第二定律得:mg=2ma对整体同理得:FA(m+2m)a 由得当力F作用于B上,且A、B刚好不发生相对滑动时,对A由牛顿第二定律得:mgma对整体同理得FB(m+2m)a由得FB3mg所以:FA:FB1:2- 5 -

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