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1、第2讲牛顿运动定律的应用考试标准知识内容考试要求说明牛顿运动定律应用d1.求解连接体问题时，只限于各物体加速度相同的情形2.不要求解决加速度不同的两个物体的动力学问题.超重与失重b一、两类动力学问题1两类动力学问题(1)已知受力情况求物体的运动情况(2)已知运动情况求物体的受力情况2解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如图所示：自测1假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受的重力大小差不多，当汽车以20 m/s的速度行驶时突然制动，它还能继续滑动的距离约为()A40 m B20 m C10 m D5 m答案B解析ag10 m/s
2、2，由v22ax得x m20 m，B对二、超重与失重1超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象(2)产生条件：物体具有向上的加速度2失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象(2)产生条件：物体具有向下的加速度3完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象(2)产生条件：物体的加速度ag，方向竖直向下自测2关于超重和失重的下列说法中，正确的是()A超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C物体具有向上的速度
3、时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化答案D命题点一超重与失重现象1对超重和失重的理解(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变(2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失(3)尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态2判断超重和失重的方法从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；
4、具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时，超重物体向下加速或向上减速时，失重例1(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图1所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()图1At2 s时最大 Bt2 s时最小Ct8.5 s时最大 Dt8.5 s时最小答案AD解析人乘电梯向上运动，规定向上为正方向，人受到重力和支持力两个力的作用，则有Fmgma，即Fmgma，根据牛顿第三定律知，人对地板的压力大小等于支持力的大小，将对应时刻的加速度(包含正负号)代入上式，可得选项A、D正确
5、，B、C错误变式1图2甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，点O表示人的重心图乙是根据传感器采集到的数据画出的Ft图线，两图中ag各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出取重力加速度g10 m/s2，根据图象分析可知()图2A人的重力为1 500 NBc点位置人处于失重状态Ce点位置人处于超重状态Dd点的加速度小于f点的加速度答案C解析开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力是500 N，根据平衡条件与牛顿第三定律可知，人的重力也是500 N，故A错误；c点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，故B错误；e点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，故C正确；人在d点：a1 m
6、/s220 m/s2，人在f点：a2 m/s210 m/s2，可知d点的加速度大于f点的加速度，故D错误变式2如图3所示，小明将叠放在一起的A、B两本书抛给小强，已知A的质量为m，重力加速度为g，两本书在空中不翻转，不计空气阻力，则A、B在空中运动时()图3AA的加速度等于gBB的加速度大于gCA对B的压力等于mgDA对B的压力大于mg答案A解析A、B两本书叠放在一起抛出，做加速度为g的抛体运动，处于完全失重状态，则A、B间的作用力为零，故A正确，B、C、D错误变式3(2018金华市十校期末)一个质量为50 kg的人，站在竖直方向运动着的升降机地板上他看到升降机上弹簧测力计挂着一个质量为5 k
7、g的重物，弹簧测力计的示数为40 N，重物相对升降机静止，如图4所示，则(g取10 m/s2)()图4A升降机一定向上加速运动B升降机一定向上减速运动C人对地板的压力一定为400 ND人对地板的压力一定为500 N答案C解析对重物，由mgFma得a2 m/s2，方向竖直向下，升降机可能减速上升或者加速下降；对人，由MgFNMa得FN400 N，由牛顿第三定律得人对地板的压力FNFN400 N，故C正确命题点二动力学中的图象问题1常见的动力学图象vt图象、at图象、Ft图象等2图象问题的类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线
8、，要求分析物体的受力情况(3)由已知条件确定某物理量的变化图象3解决图象问题的关键(1)看清图象的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从0开始(2)理解图象的物理意义，能够抓住图象的一些关键点，如斜率、截距、面积、交点、拐点等，判断物体的运动情况或受力情况，再结合牛顿运动定律求解例2用水平力F拉静止在水平桌面上的小物块，水平力F方向不变，大小按图5甲所示规律变化，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a随时间变化的图象如图乙所示重力加速度大小为10 m/s2，则下列关于物块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffm、物块与水平桌面间的滑动摩擦力Ff、物块与水平桌面间的动摩擦因数、物块质量
9、m的值正确的是()甲乙图5AFfm4 N B0.1CFf6 N Dm2 kg答案B解析t2 s时，FfmF16 N；F1mgma1，即6mgm.t4 s时，F2mgma2，即12mg3m，解得m3 kg，0.1，则Ffmg3 N.变式4(多选)水平地面上质量为1 kg的物块受到水平拉力F1、F2的作用，F1、F2随时间的变化如图6所示，已知物块在前2 s内以4 m/s的速度做匀速直线运动，取g10 m/s2，则()图6A物块与地面间的动摩擦因数为0.2B3 s末物块受到的摩擦力大小为3 NC4 s末物块受到的摩擦力大小为1 ND5 s末物块的加速度大小为3 m/s2答案BC解析在前2 s内物块
10、做匀速运动，则摩擦力Ff3 N，0.3，选项A错误；2 s后物块做匀减速运动，加速度a m/s22 m/s2，则经过t2 s，即4 s末速度减为零，则3 s末物块受到的摩擦力大小为3 N,4 s末物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为6 N5 N1 N，选项B、C正确；物块停止后，因两个力的差值小于最大静摩擦力，则物块不再运动，则5 s末物块的加速度为零，选项D错误变式5如图7所示为质量m75 kg的滑雪运动员在倾角37的直滑道上由静止开始向下滑行的vt图象，图中的OA直线是t0时刻速度图线的切线，速度图线末段BC平行于时间轴，运动员与滑道间的动摩擦因数为，所受空气阻力与速度成正比，比例系数为k.
11、设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，则()图7A滑雪运动员开始时做加速度增大的加速直线运动，最后做匀速运动Bt0时刻运动员的加速度大小为2 m/s2C动摩擦因数为0.25D比例系数k为15 kg/s答案C解析由vt图象可知 ，滑雪运动员开始时做加速度减小的加速直线运动，最后做匀速运动，故A错误；在t0时刻，图线切线的斜率即为该时刻的加速度，故有a0 m/s24 m/s2，故B错误；在t0时刻开始加速时，v00，由牛顿第二定律可得mgsin kv0mgcos ma0，最后匀速时有vm10 m/s，a0，由平衡条件可得mgsin kv
12、mmgcos 0，联立解得 0.25，k30 kg/s，故C正确，D错误命题点三动力学的两类基本问题1解题关键(1)两类分析物体的受力分析和物体的运动过程分析；(2)两个桥梁加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁2常用方法(1)合成法在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用合成法(2)正交分解法若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用正交分解法模型1已知运动情况求物体受力例3(2019届湖州市月考)2017年1月25日，在中央电视台播出的“2016年度科技盛典”节目中，海军电力工程专家马伟明院士表示正在研制“国产003型航母电磁弹射器”(如图8所示)它是由电磁弹射
13、车给飞机一个辅助作用力，使飞机在较短的直跑道上获得较大的速度假定航母始终处于静止状态，质量为M的飞机利用电磁弹射车起飞，飞机在t0时刻从静止开始在跑道上做匀加速运动，在t1时刻获得发射速度v.此过程中飞机发动机的推力恒为F，阻力恒为Ff.问：图8(1)电磁弹射车对飞机的辅助推力多大？(2)若在t1时刻突然接到飞机停止起飞的命令，立刻将该飞机的推力和电磁弹射车的辅助推力同时反向但大小不变要使飞机能安全停止，则飞行甲板L至少多长？答案(1)FFf(2)解析(1)设飞机在匀加速过程中的加速度为a1，由运动学公式得a1，即a1由牛顿第二定律可得FFfF辅Ma1由可得F辅FFf.(2)飞机在匀加速过程中
14、滑行的距离为s1s1t设飞机在减速过程中的加速度为a2，由牛顿第二定律得FFfF辅Ma2飞机在减速过程中滑行的距离为s2，由运动学公式得0v22a2s2，可得s2由可得s2要使飞机能安全停止，则飞行甲板长L需满足Ls1s2.变式6爸爸和孩子们进行山坡滑草运动，该山坡可看成倾角37的斜面，一名孩子连同滑草装置总质量m80 kg，他从静止开始匀加速下滑，在时间t5 s内沿山坡斜面滑下的位移x50 m(不计空气阻力，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)问：(1)该孩子连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力Ff为多大？(2)滑草装置与草皮之间的动摩擦因数为多大？(3)该孩子连同滑草装置滑到坡底后，爸爸需把他连同装置拉回到坡顶，试求爸爸至少用多大的力才能拉动？答案(1)160 N(2)0.25(3)640 N解析(1)由位移公式有：xat2解得：a m/s24 m/s2沿山坡斜面方向，由牛顿第二定律得：mgsin
