牛顿第二定律的应用牛顿第二定律是经典力学的基础和核心,是分析、研究和解决力学问题的三大法宝之一,同时也是高考考查的重点和热点
因此,深刻理解和灵活应用牛顿第二定律是力学中非常重要的内容,下面阐述应用牛顿第二定律时的几类典型问题,供大家参考
一、连接体问题两个或两个以上物体相互连接并参与运动的系统称为有相互作用力的系统,即为连接体问题,处理非平衡状态下的有相互作用力的系统问题常常用整体法和隔离法
当需要求内力时,常把某个物体从系统中“隔离”出来进行研究,当系统中各物体加速度相同时,可以把系统中的所有物体看成一个整体进行研究
例 1:如图 1 所示的三个物体质量分别为 m1、m2和 m3
带有滑轮的物体放在光滑水平面上,滑轮和所有接触面的摩擦以及绳子的质量均不计
为使三个物体无相对滑动,试求水平推力 F 的大小
解答:本题是一道典型的连接体问题
由题意可知,三个物体具有向右的相同的加速度,设为 a,把它们三者看成一个整体,则这个整体在水平方向只受外力 F 的作用
由牛顿第二定律,即:F=(m1+m2+m3)a ……①隔离 m2,受力如图 2 所示在竖直方向上,应有:T=m2g ……②隔离 m1,受力如图 3 所示在水平方向上,应有: =m1a ……③由牛顿第三定律=T ……④联立以上四式解得: F=点评:分析处理有相互作用力的系统问题时,首先遇到的关键问题就是研究对象的选取
其方法一般采用隔离和整体的策略
隔离法与整体法的策略,不是相互对立的,在一般问题的求解中随着研究对象的转化,往往两种策略交叉运用,相辅相成,所以我们必须具体问题具体分析,做到灵活运用
二、瞬时性问题当一个物体(或系统)的受力情况出现变化时,由牛顿第二定律可知,其加速度也将出现变化,这样就将使物体的运动状态发生改变,从而导致该物体(或系统)对和它有联系的物体(或系统)的受力发生变化
例 2:如图 4 所示,木