系统牛顿第二定律质点系
牛顿第二定律
The pony was revised in January 2021
系统牛顿第二定律（质点系牛顿第二定律）
主讲：黄冈中学教师郑成
1、质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙水平地面上，如图，动摩擦因数μ=0.02，在木楔的倾角α=30°的斜面上，有一质量m=1.0kg的物块，由静止开始沿斜面下滑，当滑行至s=1.4m时，速度v=1.4m/s，在这过程木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小、方向和地面对木楔的支持力．(g=10m/s2)
解法一：（隔离法）先隔离物块m，根据运动学公式得：
v2=2as=0.7m/s2<gsinθ=5m/s2
可见物块m受到沿斜面向上的滑动摩擦力，对物体m为对象
对斜面M：假设地面对M静摩擦力向右：
f
地
＋N′sin30°－f′cos30°=0
而N′=N=，f′=f=4.3N f
地
=－Nsin30°＋fcos30°=－0.61N
说明地面对斜面M的静摩擦力f
地
=0.61N，负号表示方向水平向左．
可求出地面对斜面M的支持力N
地
N
地
－f′sin30°－N′cos30°－Mg=0
N
地
= fsin30°＋Ncos30°＋Mg=109.65N<(M＋m)g=110N
因m有沿斜面向下的加速度分量，故整体可看作失重状态
方法二：当连接体各物体加速度不同时，常规方法可采用隔离法，也可采用对系统到牛顿第二定律方程．
=m
1a
1x
＋m
2
a
2x
＋…＋m
n
a
nx
=m
1
a
1y
＋m
2
a
2y
＋…＋m
n
a
ny
解法二：系统牛顿第二定律：
把物块m和斜面M当作一个系统，则：
x：f
地=M×0 ＋macos30°=0.61N水平向左 y：(M＋m)g－N
地
=M×0＋masin30°
N
地
=(M＋m)g－ma sin30°=109.56N
例2：如图所示，一质量为M的楔形木块放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角为α和β；a、b为两个位于斜面上质量均为m的小木块．已知所有接触面都是光滑的，现发现a、b沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，求楔形木块对水平桌面的压力和静摩擦力
解法一：隔离法
N
a =mgcosα N
b
=mgcosβ
N
地
=mg＋mgcosβsinα＋mgcosαsinβ=Mg＋mg(sin2α＋cos2α)=Mg＋mg
f
地=N
b
′cosα－N
a
′cosβ=mgcosβcosα－mgcosαcosβ=0N
解法二：系统牛顿第二定律列方程：
(M＋2m)g－N
地
=M×0＋mgsin2α＋mgsin2β
=(M＋m)g
N
地
向右为正方向：f
= M×0＋mgsinαcosα－mgsinβcosβ=0
地。