2021届高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律的应用课件沪科版

1、第第2讲牛顿第二定律的应用讲牛顿第二定律的应用知识排查知识排查知识点一超重与失重现象知识点一超重与失重现象1.超重超重(1)(1)定义：物体对支持物的压力定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力) _物体所受重力的现象。物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有产生条件：物体具有_的加速度。的加速度。大于大于向上向上2.失重失重(1)定义：物体对支持物的压力定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)_物体所受重力的现象。物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有产生条件：物体具有_的加速度。的加速度。3.完全失重完全失重(1)定义：物体对支持物的压力定义

2、：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力或对竖直悬挂物的拉力) _的现象称为完全的现象称为完全失重现象。失重现象。(2)产生条件：物体的加速度产生条件：物体的加速度a_，方向竖直向下。，方向竖直向下。g小于小于向下向下等于等于0知识点二两类动力学问题知识点二两类动力学问题1.动力学的两类基本问题：动力学的两类基本问题： 第一类：已知受力情况求物体的第一类：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：解决两类基本问题的方法：以以_为为“桥梁桥梁”，由运动学公式和，由运动学公式和_列方程求解，具体逻辑关系如图：列方程求解，具

3、体逻辑关系如图：运动情况运动情况受力情况受力情况加速度加速度牛顿第二定律牛顿第二定律小题速练小题速练1.思考判断思考判断(1)(1)对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即获对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即获得加速度。得加速度。()(2)物体处于超重或失重状态，完全由物体加速度的方向决定，与速度方向无关。物体处于超重或失重状态，完全由物体加速度的方向决定，与速度方向无关。()(3)加速度大小等于加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。的物体处于完全失重状态。()(4)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于重力。减速上升的升降机

4、内的物体，物体对地板的压力大于重力。()(5)物体所受合外力减小，加速度一定减小，速度也一定减小。物体所受合外力减小，加速度一定减小，速度也一定减小。()答案答案(1) (2) (3) (4) (5) 2.(多选多选)某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态，他在地面上用测某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态，他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数是力计测量砝码的重力，示数是g，他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的示数小于发现测力计的示数小于g，由此判断此时电梯的运动状态可能是，由此判断此时电梯的运动状态可能是()a.

5、加速下降加速下降 b.加速上升加速上升c.减速下降减速下降 d.减速上升减速上升解析解析测力计的示数减小，砝码所受的合力方向向下，则加速度向下，砝码处于测力计的示数减小，砝码所受的合力方向向下，则加速度向下，砝码处于失重状态，而速度方向可能向上，也可能向下，所以电梯可能的运动状态是减速失重状态，而速度方向可能向上，也可能向下，所以电梯可能的运动状态是减速上升或加速下降，选项上升或加速下降，选项a、d正确。正确。答案答案ad3.在儿童蹦极游戏中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳，质量为在儿童蹦极游戏中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳，质量为m的小明的小明如图如图1所示静止悬挂时，两橡皮

6、绳的拉力大小均恰为所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg。若此时小明左侧橡皮绳。若此时小明左侧橡皮绳断裂，则此时小明的断裂，则此时小明的()图图1a.加速度为零，速度为零加速度为零，速度为零b.加速度加速度ag，方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下c.加速度加速度ag，方向沿未断裂橡皮绳的方向斜向上，方向沿未断裂橡皮绳的方向斜向上d.加速度加速度ag，方向竖直向下，方向竖直向下解析解析根据题意，腰间左右两侧的橡皮绳的弹力等于重力。小明左侧橡皮绳断裂，根据题意，腰间左右两侧的橡皮绳的弹力等于重力。小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时所受合力方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下

7、，大小等于则小明此时所受合力方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，大小等于mg，所以小明，所以小明的加速度的加速度ag，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，选项，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，选项b正确。正确。答案答案b4.一物块从固定斜面底端沿倾角为一物块从固定斜面底端沿倾角为的斜面上滑，到达最大高度后又返回斜面底端。的斜面上滑，到达最大高度后又返回斜面底端。已知物块下滑的时间是上滑时间的已知物块下滑的时间是上滑时间的2倍，则物块与斜面间的动摩擦因数为倍，则物块与斜面间的动摩擦因数为()答案答案c超重和失重问题超重和失重问题1.判断超重和失重现象的三个角度判断超重和失重现象的三个角度从受力的角度从受力的角度

8、判断判断当物体所受向上的拉力当物体所受向上的拉力(或支持力或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小大于重力时，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从加速度的角度判断度判断当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；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重状态从速度变化的从速度变化的角度判断角度判断物体向上加速

9、或向下减速时，超重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，失重物体向下加速或向上减速时，失重2.对超重和失重的对超重和失重的“三点三点”深度理解深度理解(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重视重”改变。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。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)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体的加速度方向，只要其加速度在竖直方向上有分

10、量，物体就会处于超重或物体的加速度方向，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。失重状态。1.(多选多选)(2019山西怀仁一中月考山西怀仁一中月考)电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤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，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 n, 关于电关于电梯的运动梯的运动(如图如图2所示所示)，以下说法正确的是，以下说法正确的是(g取取10 m/s2) ()图图2a.电梯可能向上加速运动，加速度大小为电梯可能向上

11、加速运动，加速度大小为4 m/s2 b.电梯可能向下加速运动，加速度大小为电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2c.电梯可能向上减速运动，加速度大小为电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2d.电梯可能向下减速运动，加速度大小为电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2解析解析电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 n，知重物的重力等于，知重物的重力等于10 n，在某，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 n，可知电梯处于失重状态，加速度向下，可知电梯处于失重状态，加速度向下，对重物根据牛顿第二定律有

12、：对重物根据牛顿第二定律有：mgfma，解得，解得a4 m/s2，方向竖直向下，则电梯，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为的加速度大小为4 m/s2，方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减，方向竖直向下。电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，故速运动，故b、c正确，正确，a、d错误。错误。答案答案bc2.如图如图3所示，在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重。她由所示，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稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲下蹲”过程；由稳定的蹲姿过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为变化到稳定的站姿称为“起立起立

13、”过程。关于她的实验现象，下列过程。关于她的实验现象，下列说法中正确的是说法中正确的是 ()图图3a.只有只有“起立起立”过程，才能出现失重现象过程，才能出现失重现象b.只有只有“下蹲下蹲”过程，才能出现超重现象过程，才能出现超重现象c.“下蹲下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象的过程，先出现超重现象后出现失重现象d.“起立起立”“”“下蹲下蹲”的过程，都能出现超重和失重现象的过程，都能出现超重和失重现象解析解析下蹲过程中，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，

14、先向上做加速运动，后向上做态后处于超重状态；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错错误，误，d正确。正确。答案答案d3.(多选多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间随时间t变化的图线如图变化的图线如图4所示，所示，以竖直向上为以竖直向上为a的正方向，则人对电梯的压力的正方向，则人对电梯的压力()图图4a.t2 s时最大时最大 b.t t2 s时最小时最小c.t8.5 s时最大时最大 d.t t

15、8.5 s时最小时最小解析解析由题图知，在上升过程中，在由题图知，在上升过程中，在04 s内，加速度方向向上，内，加速度方向向上，fnmgma，所，所以向上的加速度越大，电梯对人的支持力就越大，由牛顿第三定律可知，人对电梯以向上的加速度越大，电梯对人的支持力就越大，由牛顿第三定律可知，人对电梯的压力就越大，故的压力就越大，故a正确，正确，b错误；由题图知，在错误；由题图知，在710 s内加速度方向向下，由内加速度方向向下，由mgfnma知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，故知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，故c错误，错误，d正确。正确。答案答案ad牛顿第二定律的瞬时性牛顿第二

16、定律的瞬时性1.两种模型两种模型2.求解瞬时加速度的一般思路求解瞬时加速度的一般思路【典例】【典例】 如图如图5所示，小球所示，小球a置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上，小球b用水平轻用水平轻弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上。两小球弹簧拉着，弹簧固定在竖直板上。两小球a、b通过光滑滑轮通过光滑滑轮o用轻质细绳相连，两用轻质细绳相连，两球均处于静止状态。已知球均处于静止状态。已知b球质量为球质量为m，o在半圆柱体圆心在半圆柱体圆心o1的正上方，的正上方，oa与竖直与竖直方向成方向成30角，角，oa长度与半圆柱体半径相等，长度与半圆柱体半径相等，ob与竖直方向成

17、与竖直方向成45角，将轻质细角，将轻质细绳剪断的瞬间绳剪断的瞬间(重力加速度为重力加速度为g)，下列说法正确的是，下列说法正确的是()图图5答案答案d1.(20194月浙江选考，月浙江选考，12)如图如图6所示，所示，a、b、c为三个实心小球，为三个实心小球，a为铁为铁球，球，b、c为木球。为木球。a、b两球分别连接在两根弹簧上，两球分别连接在两根弹簧上，c球连接在细线球连接在细线一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子一端，弹簧和细线的下端固定在装水的杯子底部，该水杯置于用绳子悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪断，则剪断的瞬间相对于杯悬挂的静止吊篮内。若将挂吊篮的绳子剪

18、断，则剪断的瞬间相对于杯底底(不计空气阻力，不计空气阻力，木木水水铁铁)()图图6a.a球将向上运动，球将向上运动，b、c球将向下运动球将向下运动b.a、b球将向上运动，球将向上运动，c球不动球不动c.a球将向下运动，球将向下运动，b球将向上运动，球将向上运动，c球不动球不动d.a球将向上运动，球将向上运动，b球将向下运动，球将向下运动，c球不动球不动答案答案d2.(多选多选)(2019山东烟台测试山东烟台测试)如图如图7所示，两个质量为所示，两个质量为m12 kg，m23 kg的物体置的物体置于光滑水平面上，中间用轻质弹簧秤连接，两个大小分别为于光滑水平面上，中间用轻质弹簧秤连接，两个大小分

19、别为f140 n、f210 n的水平拉力分别作用在的水平拉力分别作用在m1、m2上，则达到稳定状态后，下列说法正确的是上，则达到稳定状态后，下列说法正确的是()图图7a.弹簧秤的示数是弹簧秤的示数是28 nb.弹簧秤的示数是弹簧秤的示数是30 nc.在突然撤去在突然撤去f2的瞬间，的瞬间，m1的加速度大小为的加速度大小为6 m/s2d.在突然撤去在突然撤去f2的瞬间，的瞬间，m2的加速度大小为的加速度大小为4 m/s2答案答案ac动力学的两类问题动力学的两类问题1.解决动力学两类问题的两个关键点解决动力学两类问题的两个关键点2.解决动力学基本问题的处理方法解决动力学基本问题的处理方法考向考向1

20、动力学单过程综合问题动力学单过程综合问题(1)飞机起飞时的速度飞机起飞时的速度v多大？多大？(2)若要求飞机在水平跑道上匀加速滑行，则轮胎受地面的摩擦阻力若要求飞机在水平跑道上匀加速滑行，则轮胎受地面的摩擦阻力f与地面与地面的支持力成正比的比例系数的支持力成正比的比例系数应满足怎样的条件？应满足怎样的条件？(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？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？(2)对飞机受力分析，飞机水平方向受推力、摩擦力和空气阻力，合力使飞机产生加对飞机受力分析，飞机水平方向受推力、摩擦力和空气阻力，合力使飞机产生加速度，根

21、据牛顿第二定律有：速度，根据牛顿第二定律有：f推推f阻阻fma代入数据可得：代入数据可得：f推推k2v2(mgk1v2)ma要使飞机做匀加速运动，则：要使飞机做匀加速运动，则：k1v2k2v20起飞的条件为起飞的条件为n0，即，即k1v2mg考向考向2动力学多过程综合问题动力学多过程综合问题【例【例2】 (2017全国卷全国卷，24)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距跑线相距s0和和s1(s1s0)处分别设置一个挡板和一面小旗，如图处分别设置一个挡板和一面小旗，如图8所示。训练时，让所示。训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教

22、练员将冰球以速度运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度v0击出，使冰球在冰面上沿击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。假定运动出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为v1。重力加速度为。重力加速度为g。求：。求：图图8(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；冰球与冰面之间的动摩擦因

23、数；(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。满足训练要求的运动员的最小加速度。解析解析(1)设冰球的质量为设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为，冰球与冰面之间的动摩擦因数为，由动能定理得，由动能定理得1.如图如图9所示，一条小鱼在水面处来了个所示，一条小鱼在水面处来了个“鲤鱼打挺鲤鱼打挺”，弹起的高度为，弹起的高度为h2h，以不，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h1h；若鱼；若鱼身竖直，落入水中的深度为身竖直，落入水中的深度为h21.5h；假定鱼的运动始终在竖直方向上，在水中；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