牛顿第二定律的整体运用

来源 :高中生学习·高一版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:she002ying
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  牛顿第二定律研究的对象可以是单个物体(质点),也可以是由多个相互作用的物体组成的系统(质点系). 设系统内各物体的质量分别为[m1]、[m2]…[mn], 系统所受到的合外力为[F],牛顿第二定律应用于整体时的表达式为:
  1.若系统内各物体的加速度[a]相同 ,则有[F=][(m1+m2+…+mn)a]
  2.若系统内各物体的加速度不相同,设分别为[a1、a2…an],则有
  [F=m1a1+m2 a2+…+mnan] (矢量和)
  若将各物体的加速度正交分解,则牛顿第二定律应用于整体的表达式为
  [Fx=m1a1x+m2a2x+…+mnanx]
  [Fy=m1a1y+m2a2y+…+mnany]
  例1质量为[m=55kg]的人站在井下一质量为[M=15kg]的吊台上,利用如图1所示的装置用力拉绳,将吊台和自已以向上[a=]0.2m/s2的加速度提升起来,不计绳质量和绳与定滑轮间的摩擦,[g]取10m/s2,求人对绳的拉力[F].
  解析对人与吊台整体受力如图1所示,由于吊台与人的加速度相同,由牛顿第二定律有 [2F-(M+m)g=(M+m)a],解得[F=350N].
  点拨人与吊台间存在相互的作用力,但题目又不需要求出此力. 若单独以人或吊台为研究对象,就要考虑此力;若以人和吊台组成的整体为研究对象,此力即为整体的内力,可以不予考虑.
  例2如图2所示,水平地面上有一倾角为[θ]质量为[M]的斜面体,斜面体上有一质量为[m]的物块以加速度[a]沿斜面匀加速下滑,此过程中斜面体没有动,求地面对斜面体的支持力[N]与摩擦力[f]的大小.
  解析将物块的加速度[a]沿水平方向与竖直方向分解,对物块与斜面体整体,在竖直方向上应用牛顿第二定律,有 [(M+m)g-N=masinθ]
  则[N=(M+m)g-masinθ]
  在水平方向上有 [f=macosθ]
  点拨虽然物体运动状态不一样,但也可用到整体法. 斜面体没有加速度,物块的加速度[a]是沿斜面方向的,将[a]沿水平方向与竖直方向进行分解.
  例3如图3所示,用细线将一质量为[M]的金属块与一质量为[m]的木块连接在一起浸入水中,开始时木块的上表面刚好与水面平齐,它们一起以加速度[a]匀加速下沉,一段时间后细线断了,此时金属块向下运动的加速度大小为[a1],求此时木块的加速度[a2].
  解析木块与金属块均受到重力与水的浮力作用,它们受到的重力与浮力的合力[F合]由牛顿第二定律有[F合=(M+m)a], 在细线断的前后,由于它们受到的重力与浮力均没有变化,故线断后整体受到的合力仍为[F合=(M+m)a],方向向下. 由于线断后金属块的加速度[a1]的方向向下,但木块的加速度[a2]的方向向上. 选取向下为正方向,对金属块与木块整体,由牛顿第二定律有:[(M+m)a=Ma1-ma2]
  故[a2=M(a1-a)-mam].
  点拨若将金属块与木块视为一个整体,线上的张力只是内力,整体应用牛顿第二定律时可以不考虑. 本题中线断只是线上的张力消失,但金属块与木块在线断前后受到的重力与浮力均没有变化,故在线断前后整体的合外力并没有发生变化.
  例4如图4所示,轻杆的两端分别固定两个质量均为[m]的小球[A、B],轻杆可以绕距[A]端[13]杆长处的固定转轴[O]无摩擦地转动. 若轻杆自水平状态从静止开始自由绕[O]轴转到竖直状态时,求转轴[O]对杆的作用力.
  解析设杆长为[L],杆转到竖直状态时两球的速度大小分别为[vA、vB ],设此时转轴[O]对杆的作用力为[F]. 对[A、B]两球及轻杆组成的系统在此过程中机械能守恒有:[mg23L-][mg13L=12mv2A+12mv2B]
  由于[A、B]两球在转动过程中任一时刻的角速度相等,其线速度大小与转动半径成正比,则[vAvB=12]
  杆在竖直状态时,A球的向心加速度为[aA=v2A13L]
  B球的向心加速度为[aB=v2B23L]
  取竖直向下为正方向,对[A、B]两球及轻杆组成的整体,由牛顿第二定律,得[2mg+F=maA-maB]
  解得[F=-125mg],负号表示[F]方向竖直向上.
  点拨杆转到竖直状态时,两球与杆间的相互作用力应在竖直方向上,故两球无水平方向上的加速度. 此时的向心加速度分别为两球的合加速度.
  可见,牛顿第二定律应用于整体时,要合理地选取整体作为研究对象,分析系统受到的外力,而不需要分析系统内各物体间的内力,可避开系统内各物体相互作用的复杂细节,凸显出整体优势.
其他文献
诗歌是心灵的低语,是诗人在现实世界作用于内心世界之后苦闷、疼痛甚至绝望的低叹,它不是狂风掀动湖面时的波澜,而是之后归于平静时的涟漪。你不要小看诗歌的这种低语,它往往能够释放诗人内心积蓄已久的能量,而给读者带来苦闷之后的欢颜,疼痛之后的欢笑和绝望之后的欢叫。而范小雅,就是这群人中不断给读者送来心灵低语并能抚慰灵魂的女诗人。  请欣赏她的诗歌《等待》——  秋天带着她的野花,和树上残留的果子  从大地
期刊
爱情是一张票根,凭它我们乘上时光机器,穿过长长短短的岁月,寻找那么一些些曾经让我们怦然心动的回忆。爱情也是一张船票,它曾漂荡在大西洋的无垠碧海,沉入海底几万英尺的寂寞深渊。爱情还是一张电影票,它见证了十五年光阴似水,历久弥新,再次击中我们怅然若失的心。有些事,无法启齿,终是冷暖自知,仿佛自己私密于心的那些恋爱琐事,尘封在记忆的底端,却时不时情不自禁,想拿出来回味一番。  1997年的时候,张国荣还
期刊
“散文之部”的学习,其实就是两个大问题,一是“欣赏什么”,二是“如何欣赏”。下面,谈三种基本方法:  一、鉴赏形象  “鉴”是甄别、评价,“赏”是欣赏、品悟、悦纳,因此鉴赏就是一个发现、评价、领悟的过程。同是讲“形象”,诗歌和散文不同,即使面对同一形象,作家也有眼光的差异。苏轼和陆游笔下的大小孤山就都有“发现”,陆文写实为主,苏诗写意为主。有“评价”,陆文所展现的山水形象让人身临其境,苏诗则带给人
期刊
导演:詹姆斯·卡梅隆  主演:莱昂纳多·迪卡普里奥 / 凯特·温丝莱特 / 比利·赞恩 / 凯西·贝茨  上映日期:2012-04-04(美国) /  2012-04-10(中国大陆)  豆瓣评分:9.5分  1912年4月10日,承载着民众万千希望的豪华游轮泰坦尼克号鸣着震耳欲聋的汽笛,由英国南安普顿驶向大洋彼岸的纽约。头等舱内,美丽女孩罗丝和她的母亲及未婚夫卡尔相对而坐,可是罗丝从心底反感这种
期刊
本单元的六篇散文,在形式上不拘定式,灵活多样;在内容上,贴近生活,富于情趣。本单元鉴赏的角度是“文无定格、贵在鲜活”,目的是引导学生把握古代散文写法的灵活性和内容的趣味性等特点。学习时可从以下三个方面着眼。  一、欣赏它的洒脱不羁。本单元的这些杂文、小品文,从体裁上看,有传、语录、序、志、记等多种样式,既有散体,又有骈体(《春夜宴从弟桃花园序》)。在章法字句方面也不受羁绊,用笔灵活,《游沙湖》的第
期刊
○单性学校?NO!  Rome  现代社会是一个开放的社会,将清一色的男生或女生集中在一起,不利于他们健全人格的发展。青春期学生长期缺少跟异性交流的经历不是好事。没了异性这面镜子,毕业后可能会较难适应社会。单校只是一个阶段性的产物。比如历史上女校的诞生,就是为了在“男女授受不清”这种观念还很顽固的时代,给女性受教育的机会。但在现代它已经完成了历史任务,应该退出舞台了。  Jupiter  这种分校
期刊
议论性散文和记传文的不同主要表现在:内容上,记传文以写人记事为主,议论性散文则以说理言志为主;表达方式上,记传文以记叙为主,议论性散文以议论为主;行文思路上,记传文往往按时间顺序,记叙一个人的生平事迹,内容往往是并列的。议论性散文常常是按照议论文的结构行文:提出问题、分析问题、解决问题,内容上一般是总分关系;表现手法上,记传文一般采用白描的手法,勾勒人物形象,议论性散文则常常引经据典,缘事说理,正
期刊
写记叙文经常会走入以下几个误区:  一、缺少中心,行文散漫,内容空洞  考场作文,一般都要求800字左右,如若开头铺垫过长,不能直入主旨,直触其“事”,那么写作的空间就会被大大压缩,给人拖沓冗长的感觉。例如,写作《初来乍到》时,有同学这样写道:  进入高中后,前两个星期的生活非常苦,但与这个星期相比还要好一点。虽然那两个星期有非常苦的军训,但与这个星期的生活相比只是多留了一些汗水,晒黑了些。这个星
期刊
多少次,我摩挲着书页,想要透过这些杜鹃啼血般的词句,触摸你的灵魂抚去你心上的哀伤,还你一片干净澄澈的天空。  如今,我再一次梦回南唐,冰凉的夜,月明星稀,你站在离明月最近的琼楼之上,背对我负手而立,薄薄的水雾遮不住形销骨立的你,那背影悲哀而孤寂。  “重光、重光……”我轻轻呼唤,唯恐惊吓到你。  你微微一颤,缓缓转过身来,我看不清你的脸,只有那一对重瞳清澈乌亮,透出几许怅惘与哀愁,你的嗓音低沉,像
期刊
1. represent,stand for,on behalf of  represent指“代表某人/某个团体/政府等”,或指“某种标志代表什么”,可用于被动语态。  stand for通常指字母、数字、符号等代表或象征什么,不可用于被动语态。  on behalf of指代表某人,只能作状语。
期刊