2022届高考物理一轮复习第3单元牛顿运动定律2牛顿第二定律的应用学案新人教版

word 文档 - 1 - / 21 第 2 讲 牛顿第二定律的应用 知识点一 牛顿第二定律的应用 1．动力学的两类基本问题 第一类：已知受力情况求物体的________． 第二类：已知运动情况求物体的________． 2．解决两类基本问题的方法 以________为“桥梁”，由运动学公式和________________列方程求解，具体逻辑关系如下 知识点二 超重与失重现象 1．视重 (1)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________称为视 重． (2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的________或台秤所受物体的________． 2．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象． word 文档 - 2 - / 21 (2)产生条件：物体具有________的加速度． 3．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有________的加速度． 4．完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)________的现象称为完全失重现 象． (2)产生条件：物体的加速度 a＝____，方向竖直向下． 思考辨析 (1)相同质量的物体，加速度越大，所受合外力越大．( ) (2)物体加速度由运动状态决定，与所受力无关．( ) (3)物体加速度减小时，速度一定减小．( ) (4)质量不变的物体所受合外力发生变化，加速度也一定发生变化．( ) (5)人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于完全 失重状态． ①完全失重时，人和物不再受重力作用．( ) word 文档 - 3 - / 21 ②完全失重时，人和物处于平衡状态．( ) ③航天飞机等航天器进入轨道后，具有指向地心的向心力加速度．( ) ④物体处于超重或失重状态，由加速度的方向决定，与速度方向无关．( ) 考点一 用牛顿第二定律求解瞬时加速度 师生共研 1．两种基本模型的特点 (1)轻绳不需要形变恢复时间，在瞬时问题中，其弹力可以突变，成为零或者别的值． (2)轻弹簧(或者橡皮绳)需要较长的形变恢复时间，在瞬时问题中，当它两端始终有连接物 时其弹力不能突变，大小和方向均不变． 2．求解瞬时加速度的一般思路 例 1 两个质量均为 m 的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如右图所示．现突然迅 速剪断轻绳 OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球 A、B 的加速度分别用 a1 和 a2 表 示，则( ) A．a1＝g，a2＝g B．a1＝0，a2＝2g C．a1＝g，a2＝0 D．a1＝2g，a2＝0 word 文档 - 4 - / 21 【考法拓展 1】 在【例 1】中只将 A、B 间的轻绳换成轻质弹簧，其他不变，如右图所 示，则例 1 选项中正确的是( ) 【考法拓展 2】 将【考法拓展 1】中的题图放置在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，如图所 示系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是( ) A．aA＝0 aB＝ g B．aA＝gaB＝0 C．aA＝gaB＝gD．aA＝0 aB＝g 练 1 [2021·某某某某中学模拟]细绳拴着一个质量为 m 的小球，小球用固定在墙上的水 平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为 53°，如图所示，以下说法 正确的是(cos 53°＝0.6，sin 53°＝0.8)( ) A．小球静止时弹簧的弹力大小为 mg B．小球静止时细绳的拉力大小为 mg C．细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为 g word 文档 - 5 - / 21 D．细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为 g 练 2 [2021·某某某某月考]如图所示，质量均为 m 的木块 A 和 B 用一轻弹簧相连，竖直 放在光滑的水平面上，木块 A 上放有质量为 2m 的木块 C，三者均处于静止状态．现将木块 C 迅速移开，若重力加速度为 g，则在木块 C 移开的瞬间( ) A．弹簧的形变量不改变 B．弹簧的弹力大小为 mg C．木块 A 的加速度大小为 g D．木块 B 对水平面的压力为 3mg 考点二 动力学两类基本问题 多维探究 题型 1|从受力确定运动情况 例 2 滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一．如图所示为小明妈妈正与小明在冰上做游 戏，小明与冰车的总质量是 40 kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为 0.05.在某次游戏中， word 文档 - 6 - / 21 假设小明妈妈对冰车施加了 40 N 的水平推力，使冰车从静止开始运动 10 s 后，停止施加力 的作用，使冰车自由滑行．(假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作 用)．求： (1)冰车的最大速率． (2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小． [教你解决问题] 【考法拓展 1】 请根据【例 2】中的情境，试求冰车一共滑行了多长时间？ word 文档 - 7 - / 21 【考法拓展 2】 请根据【例 2】中的情境，假设小明妈妈对冰车施加了 40 N 的水平推 力，使冰车从静止开始运动 5 s 后，停止施加力的作用，则冰车之后自由滑行的时间是多少？ 题型 2|从运动情况确定受力情况 例 3 如图所示，在地面上固定的两根竖直杆 a、b 之间搭建两个斜面 1、2，已知斜面 1 word 文档 - 8 - / 21 与 a 杆的夹角为 60°，斜面 2 与 a 杆的夹角为 30°.现将一小物块(可视为质点)先后从斜面 1、 2 的顶端(a 杆处)由静止释放，两次到达斜面底端(b 杆处)所用时间相等，若小物块与斜面 1、 2 之间的动摩擦因数分别为μ1 和μ2，重力加速度 g 取 10 m/s2，则μ1：μ2 等于( ) A. B. C. D. 练 3 [2020·某某模拟]绰号“威龙”的第五代制空战机歼—20 具备高隐身性、高机动性 能力，为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥，歼—20 新型的抗荷服能帮助飞行员承受的 最大加速度为重力加速度的 9 倍．假设某次垂直飞行测试实验中，歼—20 加速达到 50 m/s 后离地，而后开始竖直向上做飞行试验．该飞机在 10 s 内匀加速到 3 060 km/h，匀速飞行 一段时间后到达最大飞行高度 18.5 km.假设加速阶段所受阻力恒定，约为重力的 .已有该歼— 20 质量为 20 吨，g 取 10 m/s2，忽略战机因油耗等导致的质量变化．则下列说法正确的是 ( ) A．本次飞行测试的匀速阶段飞行时间为 26.5 s B．加速阶段系统的推力为 1.84×106 N C．加速阶段时飞行员有晕厥可能 D．飞机在匀速阶段时爬升高度为 14.25 km 练 4 如图所示，一条小鱼在水面处来了个“鲤鱼打挺”，弹起的高度为 H＝2h，以不同 的姿态落入水中其入水深度不同．若鱼身水平，落入水中的深度为 h1＝h；若鱼身竖直，落入 水中的深度为 h2h.假定鱼的运动始终在竖直方向上，在水中保持姿态不变，受到水的作用力 也不变，空气中的阻力不计，鱼身的尺寸远小于鱼入水深度．重力加速度为 g，求： word 文档 - 9 - / 21 (1)鱼入水时的速度 v； (2)鱼两次在水中运动的时间之比 t1：t2； (3)鱼两次受到水的作用力之比 F1：F2. 题后反思 (1)解决动力学两类问题的关键点 word 文档 - 10 - / 21 (2)解决动力学问题时的处理方法 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”．即 F 合＝ma 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”．即 Fx＝max Fy＝may 考点三 超重和失重问题 多维探究 题型 1|超重、失重的判断 例 4 [2021·某某鸡泽一中模拟]如图，垂直电梯有一个“轿厢”和一个“对重”通过钢丝 绳(曳引绳)将它们连接起来，钢丝绳通过驱动电机(曳引机)的曳引带动使电梯“轿厢”和“对 重”在电梯内导轨上做上下运动．某次“轿厢”向上做匀减速运动，则( ) A．“轿厢”处于超重状态 B．“对重”处于失重状态 C．“对重”向下做匀加速运动 D．曳引绳受到的拉力大小比“轿厢”重力小 word 文档 - 11 - / 21 题型 2|利用牛顿第二定律解决超重、失重问题 例 5 (多选)如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运 动时，弹簧秤的示数为 10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为 6 N，关于电梯 的运动，以下说法正确的是(g 取 10 m/s2)( ) A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为 4 m/s2 B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为 4 m/s2 C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为 4 m/s2 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为 4 m/s2 题型 3|超重、失重问题与图象的综合 例 6 [2020·新高考Ⅰ卷，1]一质量为 m 的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移 s 与时间 t 的 关系图象如图所示．乘客所受支持力的大小用 FN 表示，速度大小用 v 表示．重力加速度大小 为 g.以下判断正确的是( ) A．0～t1 时间内，v 增大，FN>mg B．t1～t2 时间内，v 减小，FN