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高中物理 转换研究对象法在牛顿第二、第三定律中的应用 新人教版-新人教版高二全册物理素材

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转换研究对象法在牛顿第二、第三定律中的应用在分析问题过程中,如果直接求物体受到的某个力 F 的大小和方向不容易时,可以转换研究对象,利用牛顿第二定律结合运动学知识先求出力 F 的反作用力 F′,再根据牛顿第三定律求出 F。[典例] 一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆,如图所示,在这一瞬间悬绳断了,设木杆足够长,由于小猫继续上爬,所以小猫离地面高度不变,则木杆下降的加速度大小为多少?方向如何?(设小猫质量为 m,木杆的质量为 M,重力加速度为 g) [解析] 先对猫进行分析,由于猫相对地面高度不变,即猫处于平衡状态,而猫受重力 G1=mg 和木杆对猫向上的摩擦力 F 的作用,如图甲所示,故 G1与 F 二力平衡,即F=G1=mg再对木杆进行受力分析如图乙所示。木杆受重力G2=Mg由于木杆对猫有向上的摩擦力 F,由牛顿第三定律可知,猫对杆有向下的摩擦力 F′,且 F′=F由牛顿第二定律,杆的加速度为 a=解得 a=g即杆下降的加速度为 g,方向向下。[答案] g 向下[点评]研究两物体相互作用的情况时,一般需要将两物体隔离开,对两物体分别进行受力分析,通过牛顿第三定律建立两物体受力之间的联系,实现研究对象的转换。[变式训练]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,箱和杆总质量是 M,环的质量为 m,已知环沿着杆加速下滑,环与杆间的摩擦力大小为 Ff,则此时箱子对地面的压力为( )A.Mg B.(M+m)gC.(M+m)g-Ff D.Mg+Ff解析:选 D 取箱子为研究对象, 它受向下的重力 Mg、环给它向下的摩擦力 Ff和地面的支持力FN三个力的作用而平衡,FN=Mg+Ff,由牛顿第三定律知,箱子对地面压力 F′N=FN=Mg+Ff,D 正确。1.一根绳子吊着一只桶悬空时,在下述几对力中,属于作用力与反作用力的是( )A.绳对桶的拉力,桶所受的重力B.桶对绳的拉力,绳对桶的拉力C.绳对桶的拉力,桶对地球的作用力D.桶对绳的拉力,桶所受的重力解析:选 B 绳对桶的拉力和桶所受的重力是一对平衡力,A 错误;桶对绳的拉力和绳对桶的拉力是一对作用力和反作用力,B 正确;绳对桶的拉力和桶对地球的作用力没有任何关系, C 错误;桶对绳的拉力和桶所受的重力是一对平衡力,D 错误。2.关于作用力与反作用力,下列正确的说法是( )A.一对作用力和反作用力性质相同,总是同时产生,同时变化,同时消失B.某物体若只受一个力的作用,说明可以只有作用力,而没有反...

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