系统牛顿第二定律.docx
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·系统牛顿第二定律引入当两个或两个以上的物体以不同的形式连接,构成一个系统,且系统内各个物体的加速度不同时,牛顿第二定律照样能应用于整体。若质量为m1,m2,m3,…,mn的物体组成系统,它们的加速度分别为a1,a2,a3,…,an,牛顿第二定律可以写成:F合=m1QUOTEa1+m2QUOTEa2+m3QUOTEa3+…+mnQUOTEan【例】如图所示,一个质量为M的箱子放在水平地面上,箱内有一细线下面悬挂一小物体,小物体的质量为m。现突然剪断细线,小球自由下落,问此时,箱子对地面的压力为多少?【练习】如图所示,质量为M的框架放在水平面上,下端固定一个质量为m的小球,小球上下振动时,框架始终没有跳起,则当框架对地面压力为零的瞬间,小球的加速度大小为多少?AgBQUOTEgC0DQUOTEg【例】(高考题)如图3所示,质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙的水平面上,动摩擦因数μ=0.02.在楔的倾角为θ=30°的斜面上,有一质量m=1.0kg的木块从静止开始沿斜面下滑,当滑行路程s=1.4m时,其速度v=1.4m/s,在这过程中楔没有动,求地面对楔的摩擦力的大小和方向(重力加速度取10m/s2).【点拨解疑】若采用隔离法,分析楔M时,受的力特别多,求解繁琐.该题中,虽然m与M的加速度不同,但仍可用整体法,只是牛顿第二定律应写成由得木块m沿斜面向下运动的加速度为将物块m和木楔M看作一个整体,他们在竖直方向受到重力和地面的支持力;在水平方向如果受力只能是摩擦力,暂设其存在,大小位Ff,楔的加速度为零,只有物块加速度a,如图4所示,沿水平方向和竖直方向分解物块加速度a.对整体在水平方向上运用牛顿第二定律,得解得Ff=0.4N因为Ff应与ax同向所以木楔受到的摩擦力水平向左.点评:若一个系统内各个物体的加速度不相同,又不需要求系统内物体间的相互作用力时,利用牛顿第二定律应用整体法解题方便很多.本题也可以用隔离法求解,请同学们试一试.【练习】如图1-21甲所示,在倾角为α的固定光滑斜面上有一块用绳子拴着的长木板,木板上站着一只猫.已知木板的质量是猫的质量的2倍.当绳子突然断开时,猫立即沿着板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变.则此时木板沿斜面下滑的加速度为()图1-21甲A.eq\f(g,2)sinαB.gsinαC.eq\f(3,2)gsinαD.2gsinα解析:讲这道题之前,先考虑竖直面上的一道题【练习】如图所示,质量为M的木板可沿倾角为QUOTE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,模板的加速度是多少?【跟踪练习】1如图所示,一个箱子放在水平地面上,箱内有一固定的竖直杆,在杆上套着一个环。箱和杆的质量是M,环的质量是m。已知环沿着杆加速下滑,环与杆的摩擦力为f,则此时箱对地面的压力为多少?2如图所示,吊篮p悬挂在天花板上,与吊篮质量相等的物体Q被固定在吊篮中的轻弹簧托住,当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间,吊篮P和物体Q的加速度大小分别为()DAQUOTE=gQUOTE=gBQUOTE=2gQUOTE=gCQUOTE=gQUOTE=2gDQUOTE=2gQUOTE=0QP3如图所示,放置在水平地面上的直角劈M上有一质量为m的物体,若m在其上匀加速下滑,M仍保持静止,那么正确的说法是()DvAM对地面的压力等于(m+M)gBM对地面的压力大于(m+M)gC地面对M没有摩擦力D地面对M有向左的摩擦力4三个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平地面上,另有三个质量相同的小物体从斜面顶端沿斜面滑下,由于小物体与斜面间的摩擦力不同,第一个物体匀加速下滑,第二个物体匀速下滑,第三个物体以初速度v0匀减速下滑,如图9所示,三个斜面均保持不动,则下滑过程中斜面对地面压力CA.B.C.D.