第三章 牛顿运动定律

- ４５ -高中物理习题汇编 第三章 牛顿运动定律 省实验中学物理组

【评析】 此题可以视为连接件问题。连接件问题对在解题过程中选取研究对象很重要。有时以整体为研究对象，有时以单个物体为研究对象。整体作为研究对象可以将不知道的相互作用力去掉，单个物体作研究对象主要解决相互作用力。单个物体的选取应以它接触的物体最少为最好。如m只和M接触，而M和m还和斜面接触。

另外需指出的是，在应用牛顿第二定律解题时，有时需要分解力，有时需要分解加速度，具体情况分析，不要形成只分解力的认识。

例6 如图2-17物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上。A，B质量分别为mA=6kg，

mB=2kg，A，B之间的动摩擦因数μ=0.2，开始时F=10N，此后逐渐增加，在增大到45N的过程中，则[ ]

A．当拉力F＜12N时，两物体均保持静止状态

B．两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动 C．两物体间从受力开始就有相对运动 D．两物体间始终没有相对运动

【错解】 因为静摩擦力的最大值近似等于滑动摩擦力。fmax=μN=0.2×6=12（N）。所以当F＞12N时，A物体就相对B物体运动。F＜12N时，A相对B不运动。所以A，B选项正确。 【错解分析】 产生上述错误的原因一致是对A选项的理解不正确，A中说两物体均保持静止状态，是以地为参考物，显然当有力F作用在A物体上，A，B两物体对地来说是运动的。二是受物体在地面上运动情况的影响，而实际中物体在不固定物体上运动的情况是不同的。 【分析解答】 首先以A，B整体为研究对象。受力如图2-18，在水平方向只受拉力F，根据牛顿第二定律列方程 F=(mA+mB)a ①

再以B为研究对象，如图2-19，B水平方向受摩擦力 f=mBa ②

代入式①F=（6+2）×6=48N

由此可以看出当F＜48N时A，B间的摩擦力都达不到最大静摩擦力，也就是说，A，B间不会发生相对运动。所以D选项正确。

【评析】 物理解题中必须非常严密，一点的疏忽都会导致错误。避免错误发生的最好方法就是按规范解题。每一步都要有依据。

人应该支配习惯，而决不能让习惯支配人，一 个人不能去掉他的坏习惯，那简直一文不值。

—— 奥斯特洛夫斯基

- ４６ -高中物理习题汇编 第三章 牛顿运动定律 省实验中学物理组 例7 如图2－20，用绳AC和 BC吊起一重物，绳与竖直方向夹角分别为30°和60°，

AC绳能承受的最大的拉力为150N，而BC绳能承受的最大的拉力为100N，求物体最大重力不能超过多少？

【错解】以重物为研究对象，重物受力如图2－21。由于重物静止，则有 TACsin30°=TBCsin60° TACcos30°+TBCcos60°=G

将TAC=150N，TBC=100N代入式解得G=200N。

【错解原因】以上错解的原因是学生错误地认为当TAC=150N时，TBC=100N，而没有认真分析力之间的关系。实际当TBC=100N时，TBC已经超过150N。

【分析解答】以重物为研究对象。重物受力如图2-21，重物静止，加速度为零。据牛顿第二定律列方程

TACsin30°-TBCsin60°=0 ① TACcos30°+TBCcos60°-G=0 ②

而当TAC=150N时，TBC=86.6＜100N

将TAC=150N，TBC=86.6N代入式②解得G=173.32N。 所以重物的最大重力不能超过173.2N。

例8 如图2－22质量为M，倾角为α的楔形物A放在水平地面上。质量为m的B物体从楔

形物的光滑斜面上由静止释放，在B物体加速下滑过程中，A物体保持静止。地面受到的压力多大？

【错解】以A，B整体为研究对象。受力如图2－23，因A物体静止，所以N=G=（M＋m）g。 【错解原因】由于A，B的加速度不同，所以不能将二者视为同一物体。忽视了这一点就会造成错解。

【分析解答】分别以A，B物体为研究对象。A，B物体受力分别如图2－24a，2－24b。根据牛顿第二定律列运动方程，A物体静止，加速度为零。 x：Nlsinα-f=0 ① y：N-Mg-Nlcosα=0 ② B物体下滑的加速度为a， x：mgsinα=ma ③ y：Nl-mgcosα=0 ④

由式①，②，③，④解得N=Mg＋mgcosα

根据牛顿第三定律地面受到的压力为Mg十mgcosα。

人应该支配习惯，而决不能让习惯支配人，一 个人不能去掉他的坏习惯，那简直一文不值。

—— 奥斯特洛夫斯基

- ４７ -高中物理习题汇编 第三章 牛顿运动定律 省实验中学物理组

【评析】 在解决物体运动问题时，在选取研究对象时，若要将几个物体视为一个整体做为研究对象，应该注意这几个物体必须有相同的加速度。

例9 如图2-25天花板上用细绳吊起两个用轻弹簧相连的两个质量相同的小球。两

小球均保持静止。当突然剪断细绳时，上面小球A与下面小球B的加速度为[ ] A．a1=g a2=g B．a1=g a2=g C．a1=2g a2=0 D．a1=0 a2=g

【错解】 剪断细绳时，以(A+B)为研究对象，系统只受重力，所以加速度为g，所以A，B球的加速度为g。故选A。

【错解原因】 出现上述错解的原因是研究对象的选择不正确。由于剪断绳时，A，B球具有不同的加速度，不能做为整体研究。

【分析解答】 分别以A，B为研究对象，做剪断前和剪断时的受力分析。剪断前A，B静止。如图2-26，A球受三个力，拉力T、重力mg和弹力F。B球受三个力，重力mg和弹簧拉力F′

A球：T-mg-F=0 ① B球：F′-mg=0 ②

由式①，②解得T=2mg，F=mg

人应该支配习惯，而决不能让习惯支配人，一 个人不能去掉他的坏习惯，那简直一文不值。

—— 奥斯特洛夫斯基

- ４８ -高中物理习题汇编 第三章 牛顿运动定律 省实验中学物理组

剪断时，A球受两个力，因为绳无弹性剪断瞬间拉力不存在，而弹簧有形米，瞬间形状不可改变，弹力还存在。如图2-27，A球受重力mg、弹簧给的弹力F。同理B球受重力mg和弹力F′。

A球：-mg-F=maA ③ B球：F′-mg=maB ④

由式③解得aA=-2g（方向向下） 由式④解得aB=0 故C选项正确。 【评析】

（1）牛顿第二定律反映的是力与加速度的瞬时对应关系。合外力不变，加速度不变。合外力瞬间改变，加速度瞬间改变。本题中A球剪断瞬间合外力变化，加速度就由0变为2g，而B球剪断瞬间合外力没变，加速度不变。

（2）弹簧和绳是两个物理模型，特点不同。弹簧不计质量，弹性限度内k是常数。绳子不计质量但无弹性，瞬间就可以没有。而弹簧因为有形变，不可瞬间发生变化，即形变不会瞬间改变，要有一段时间。

例10 如图2－28，有一水平传送带以2m／s的速度匀速运动，现将一物体轻轻放在传送带

上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，则传送带将该物体传送10m的距离所需时间为多少？

【错解】由于物体轻放在传送带上，所以v0=0，物体在竖直方向合外力为零，在水平方向受到滑动摩擦力（传送带施加），做v0=0的匀加速运动，位移为10m。

2

据牛顿第二定律F=ma有f=μmg=ma，a=μg=5m/s

【错解原因】上述解法的错误出在对这一物理过程的认识。传送带上轻放的物体的运动有可能分为两个过程。一是在滑动摩擦力作用下作匀加速直线运动；二是达到与传送带相同速度后，无相对运动，也无摩擦力，物体开始作匀速直线运动。关键问题应分析出什么时候达到传送带的速度，才好对问题进行解答。

人应该支配习惯，而决不能让习惯支配人，一 个人不能去掉他的坏习惯，那简直一文不值。

—— 奥斯特洛夫斯基