對口升學物理中應用牛頓運動定律解兩類動力學問題

牛頓運動定律的學習是中職階段物理學習的最重要內容，掌握牛頓運動定律并能運用牛頓運動定律解題，是中職階段物理學習中最基本的要求。

一 應用牛頓運動定律求解的問題主要有兩類

第一，已知受力情況求運動情況。由受力情況判斷物體的運動狀態，處理這類問題的基本思路是：先求出幾個力的合力，由牛頓第二定律求出加速度，再由運動學的相關公式求出速度或位移。

第二，已知運動情況求受力情況。處理這類問題的基本思路是：已知加速度或根據運動規律求出加速度，再由牛頓第二定律求出合力，從而確定未知力。牛頓第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法（平行四邊形定則）或正交分解法。

在這兩類問題中，加速度是聯系力和運動的橋梁。受力分析和運動過程分析是解決問題的關鍵，求解這兩類問題的思路見圖1：

二 求解兩類動力學問題涉及的主要知識

三 實例分析

1.（多選）下列說法正確的是（ ）。

A.物體所受到的合外力越大，其速度改變量也越大；

B.物體所受到的合外力不變（F合 ≠0），其運動狀態就不改變；

C. 物體所受到的合外力變化，其速度的變化率一定變化；

D.物體所受到的合外力減小時，物體的速度可能正在增大。

解析：此題考查的是合外力、加速度與速度、速度變化量、速度變化率之間的關系。物體所受到的合外力越大，物體的加速度（速度變化率）也越大，即速度變化得越快，但速度改變量還與時間有關，故選項A錯誤，C正確；物體的合外力不為零，就會迫使運動狀態（運動的快慢和方向）發生變化，選項B錯誤；合外力的大小與速度的大小之間沒有直接關系，選項D正確。（強調力產生的是加速度，而加速度與速度是沒有必然聯系的。）因此答案為CD。

2.如圖2所示，質量m=10 kg的物體在水平面上向左運動，物體與水平面間的動摩擦因數為0.2，與此同時物體受到一個水平向右的推力F=20 N的作用，則物體產生的加速度是（g取10 m/s2）（ ）。

A.0 B.4m/s2，水平向右

C.2m/s2，水平向左 D.2m/s2，水平向右

解析：此題較簡單，是已知力求加速度的題目。物體受的推力的方向是水平向右，且力F的方向和Ff的方向相同，則

加速度大小 m/s2=4m/s2，

故選項B正確。（注意摩擦力的方向與物體相對運動的方向是相反的。）答案為B。

3.如圖3所示，一質量m=0.4kg的小物塊，以v0=2m/s的初速度，在與斜面成某一夾角的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運動，經t=2s的時間物塊由A點運動到B點，A、B之間的距離L=10m。已知斜面傾角θ=30°，物塊與

斜面之間的動摩擦因數 。重力加速度g取10m/s2。求

物塊加速度的大小及到達B點時的速度。拉力F與斜面夾角多大時，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？

解析：此題是已知運動求力的類型題，從題目中給出的初速度、時間和位移，先求出加速度。

設物塊加速度的大小為a，到達B點時速度的大小為v，由運動學公式得：

4.運用牛頓運動定律解決“彈簧類的動態變化問題”，從物體的受力情況求出加速度，再分析物體的速度變化。

（多選）如圖5所示，輕彈簧下端固定在水平面上，一個小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落，接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落。在小球下落的這一全過程中，下列說法中正確的是（ ）。

A.小球剛接觸彈簧瞬間的速度最大；

B.從小球接觸彈簧起加速度變為豎直向上；

C.從小球接觸彈簧至到達最低點，小球的速度先增大后減小；

D.從小球接觸彈簧至到達最低點，小球的加速度先減小后增大。

解析：對于比較復雜的過程題，必須將每一個過程中的受力情況進行正確分析，從而求出加速度，并結合速度情況進行綜合分析。小球接觸彈簧上端后受兩個力作用，向下的重力和向上的彈力，在接觸的前一階段，重力大于彈力，合力向下，由F=kx可知，彈力不斷增大，則合力不斷減小，故加速度也不斷減小，但是加速度與速度方向相同，故速度不斷增大（此階段是加速度逐漸減小的加速運動）。

當彈力增加到與重力大小相等時，合外力為0，則加速度也為0，此時速度達到最大；此后，小球由于慣性還將繼續向下運動，進一步壓縮彈簧，彈力大于重力，合力向上，且逐漸變大，因而加速度也逐漸變大，方向與速度方向相反，小球做減速運動；到達最低點時，小球速度為0，彈簧壓縮量最大。由此可知C、D正確。答案為CD。

四 總結

第一，明確題目中給出的物理現象和物理過程的特點，如果是比較復雜的問題，應該明確整個物理現象是由哪幾個物理過程組成的，找出相鄰過程的聯系點，再分別研究每一個物理過程。

第二，根據問題的要求和計算方法，確定研究對象，進行分析，并畫出示意圖，圖中應注明力、速度、加速度的符號和方向，對每一個力都明確施力物體和受力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生有。

第三，應用牛頓運動定律和運動學公式求解，通常先用表示物理量的符號運算，解出所求物理量的表達式，然后將已知物理量的數值及單位代入，通過運算求結果。

〔責任編輯：龐遠燕〕