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1、2022版高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律的基本应用学案 新人教版2022版高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律的基本应用学案 新人教版年级：姓名：- 15 -第2讲牛顿第二定律的基本应用知识点1两类动力学问题1动力学的两类基本问题：第一类：已知受力情况求物体的运动情况；第二类：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运动定律列方程求解，具体逻辑关系如图：思考：如图所示，质量为m的物体在粗糙程度相同的水平面上从速度vA均匀减为vB的过程中前进的距离为x。(1)物体做什么运动？能求出它的加速
2、度吗？(2)物体受几个力作用？求出它受到的摩擦力。答案(1)匀减速直线运动，能，加速度大小为，方向与运动方向相反。(2)三个力作用，摩擦力大小为，方向与运动方向相反。知识点2超重与失重1实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关。(2)视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。2超重、失重和完全失重的比较超重现象失重现象完全失重现象概念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物体对支持物的压力(或对于
3、悬挂物的拉力)等于零的现象产生条件物体的加速度方向竖直向上物体的加速度方向竖直向下物体的加速度方向竖直向下，大小ag原理方程FmgmaFm(ga)mgFmaFm(ga)mgFmamgF0运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以ag加速下降或减速上升双基自测一、堵点疏通1已知物体受力情况，求解运动量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。()2加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。()3减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。()4加速上升的物体处于超重状态。()5物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。()6根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。(
4、)二、对点激活1(2021福建长乐高级中学月考)如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面到下降至最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，下列判断正确的是(C)A在第一过程中，运动员始终处于失重状态B运动员接触床面时的速度最大C在第二过程中，运动员的速度先增大后再减小D运动员离开床面后处于超重状态解析本题考查蹦床运动中的超重和失重问题。区分超重和失重看加速度的方向，加速度方向向下，物体处于失重状态，此时有两种运动状态，加速下降或减速上升；加速度方向向上，物体处于超重状态，此时有两种运动状态，加速上升或减速下降。运动员从接触床面到下降至最低点的第一过程中，加速度方向先向下
5、后向上，所以运动员先处于失重状态后处于超重状态，当弹力等于运动员的重力时运动员的速度最大，A、B错误。从最低点上升到离开床面的第二过程中，运动员的加速度方向先向上后向下，运动员先处于超重状态后处于失重状态，先做加速运动后做减速运动，C正确。运动员离开床面后，加速度方向向下，处于失重状态，D错误。2(多选)如图所示，质量为m1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F2 N的恒力，在此恒力作用下(g取10 m/s2)(BC)A物体经10 s速度减为零B物体经2 s速度减为零C物体速度减为零后将保持静止D物体速度减为零后
6、将向右运动解析物体受到向右的滑动摩擦力FfFNmg3 N，根据牛顿第二定律得am/s25 m/s2，方向向右，物体减速到零所需的时间ts2 s，B正确，A错误；减速到零后，物体将保持静止，不再运动，C正确，D错误。3行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带。若乘客质量为70 kg，汽车车速为90 km/h，从踩下刹车到完全停止需要的时间为5 s，在刹车过程中安全带对乘客的作用力大小约为(不计乘客与座椅间的摩擦)(C)A450 NB400 NC350 ND300 N解析汽车的速度v0 90 km/h25 m/s，
7、设汽车匀减速的加速度大小为a，则a5 m/s2，对乘客由牛顿第二定律得Fma705 N350 N，所以C正确。核心考点重点突破HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO考点一应用牛顿第二定律分析瞬时问题两种模型加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型：例1(多选)如图，质量相等的A、B两球分别用轻质弹簧和轻杆连接置于固定的光滑斜面上，当系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行。在突然撤去挡板的瞬间(CD)A两图中每个小球加速度均为gsin B两图中A球的加速度均为零C图甲中B球的加速度为2gsin D图乙中
8、B球的加速度为gsin 解析本题考查瞬时性问题。撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为2mgsin ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mgsin ，加速度为2gsin ；图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mgsin ，加速度均为gsin 。故A、B错误，C、D正确。名师点拨“四步骤”巧解瞬时性问题 第一步：分析原来物体的受力情况。第二步：分析物体在突变时的受力情况。第三步：由牛顿第二定律列方程。第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性。变式训练1如图所示，A，B两小球分别用轻质细绳L1和轻弹簧系在天花板上，A，B两
9、小球之间用一轻质细绳L2连接，细绳L1、弹簧与竖直方向的夹角均为，细绳L2恰能水平拉直，现将细绳L2剪断，则细绳L2剪断瞬间，下列说法正确的是(D)A细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为11B细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为1cos2CA与B的加速度之比为11DA与B的加速度之比为cos 1解析根据题述可知，L2剪断之前，A，B两球的受力情况完全一样，A，B两球的质量相等，均设为m。剪断细绳L2瞬间，对A球受力分析，如图(甲)所示，由于细绳L1的拉力突变，将重力mg沿细绳L1方向和垂直于细绳L1方向进行力的分解，得FTmgcos ，ma1mgsin ；剪断细绳L2瞬间，对B球进行受力分析，如图(乙
10、)所示，由于弹簧的弹力不发生突变，则弹簧的弹力还保持不变，有Fcos mg，ma2mgtan ，所以FTFcos2 1，a1a2cos 1，则D正确。考点二超重与失重现象1判断方法(1)不管物体的加速度是不是竖直方向，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)尽管不是整体有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态。2易错、易混点拨(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。(2)在完全失
11、重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。例2在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重。她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。关于她的实验现象，下列说法中正确的是(D)A只有“起立”过程，才能出现失重现象B只有“下蹲”过程，才能出现超重现象C“下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象D“起立”“下蹲”的过程，都能出现超重和失重现象解析下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向
12、上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，故A，B，C错误，D正确。名师点拨超重和失重现象判断的“三”技巧 (1)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，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。(2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。(3)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。变式训练2某人在地面上最多可举起50 kg的物体，当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体时
13、，电梯加速度的大小和方向为(g10 m/s2)(D)A2 m/s2竖直向上B m/s2竖直向上C2 m/s2竖直向下D m/s2竖直向下解析由题意可知，在地面上，人的最大举力为Fmaxmg500 N，在电梯中人能举起60 kg物体，物体一定处于失重状态，对60 kg的物体：mgFmaxma，即am/s2m/s2，所以选项D正确。考点三动力学两类基本问题动力学两类基本问题的解题思路类型1已知物体受力情况，分析运动情况例3飞机在水平跑道上加速滑行时受到机身重力、竖直向上的机翼升力、发动机推力、空气阻力、地面支持力和轮胎与地面之间的摩擦力作用。其中机翼升力与阻力均与飞机运动的速度的二次方成正比，且比
14、例系数分别为k1和k2，地面的摩擦力与地面支持力成正比。已知飞机质量为m，飞机在跑道上加速滑行时发动机推力为F。(1)飞机刚要起飞时的速度v多大？(2)若飞机在水平跑道上匀加速滑行，则地面的摩擦力与地面支持力成正比的比例系数应满足什么条件？(3)若飞机在水平跑道上从静止开始匀加速滑行后起飞，跑道的长度至少多大？解析(1)根据题意有飞机离开跑道时，飞机的升力与重力平衡，故有mgF升k1v2解得飞机起飞时的速度为v 。(2)设轮胎和地面之间的等效动摩擦因数为，得飞机水平方向受推力F、地面摩擦力F地阻和空气阻力F空阻作用，根据牛顿运动定律，合力使飞机产生加速度有Fk2v2(mgk1v2)ma要使飞机做匀加速运动，故可知k1v2k2v20即满足。(3)匀加速运动的加速度为ag起飞的条件为F支0，即k1v2mg由匀加速运动关系式为v2v2ax得x。答案(1)(2)(3)名师点拨解决动力学两类基本问题应把握的关键 (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。类型2已知物体运动情况，分析受力情况例4如图所示，质量M10
