人教版物理高三牛顿第二定律的基本应用专题

合合学姓：辅科：理授主牛第定的本用

辅导讲义年级学教：

课时数讲审：1.牛第二定律的瞬时性教目2.楚超重与失重的区别并能够判断出来熟练掌握力学两类基本问题的处理方法教重点授日及段

重点：超重与失重现象2.动学两类基础问题难点：轻绳与轻弹簧的突变问题年X月X教内我们经常在电视中看到宇航员在外太空总是处于漂浮状态，为什么呢？一、瞬时问题．牛顿第二定律的表达式为＝ma加速度由物体所受合外力决定，加速度的方向与物体所受合外力的方向

合合一致．当物体所受合外力发生突变时，加速度也随着发生突变，而物体运动的速度不能发生突．．轻绳、轻杆和轻弹(橡皮条的区别(1)轻绳和轻杆：剪断轻绳或轻杆开后，原有的弹力将突变为(2)轻弹簧和橡皮条：当轻弹簧和皮条两端与其他物体连接时，轻弹簧或橡皮条的弹力不能发生变．二、超重和失重．超重(1)定义：物体对支持物的压或对悬挂物的拉大于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有向上的加度．．失重(1)定义：物体对支持物的压或对悬挂物的拉小于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有向下的加度．．完全失重(1)定义：物体对支持物的压或对竖直悬挂物的拉)于0的象称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度＝，向竖直向下．．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：当物体在竖直方向上有速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物的重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重．三、动力学的两类基本问题．由物体的受力情况求解运动情况的基本思路先求出几个力的合力，由牛顿第二定(F＝求出加速度，再由运动学的有关公式求出速度或位移．．由物体的运动情况求解受力情况的基本思路已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力．．应用牛顿第二定律解决动力学问题，受力分析和运动分析是关键，加速度是解决类问题的纽带，分析流程如下：受力情况

＝

加速度a

运动学公式

运动情况t如图1，A、、三个小球质量均为m、之用一根没有弹性的轻质细绳连在一起B、C之间用轻弹簧拴接，整个系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态．现将A上的细线剪断，使A的端失去力，则在剪断细线的瞬间，A、、三小球的加速度分重力加速度为)

NNNN图A1.5g，1.5B，，0C．g，g，D．，g，答案A解析剪断细线前，由平衡条件知上端的细线的拉力为3mg、B之细绳的拉力为2，轻弹簧的拉力为.剪断A上面的细线的瞬间，轻弹簧中拉力不变，小球所受合外力为零，所以C的加速度为零、小球被细绳拴在一起，整体受到二者重力和轻弹簧向下的拉力，由牛顿第二定律得＝，解得a1.5，选项A正．如图所，质量均为m的块和B用轻弹簧连，竖直放在光滑的水平面上，木块A上有质量为的木块，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则在木块移的瞬间()图A弹簧的形变量不改变B弹簧的弹力大小为mgC．块A的加速度大小为2D．块对水平面的压力大小迅速变为答案AC解析由于弹簧弹力不能突变，以撤去的瞬间，弹簧的形变量不变，故A正；开始整体处于平衡状态，弹簧的弹力等于A和C重力，即F＝3，去C的间，弹簧的形变不变，即弹簧的弹力不变，仍为，故B错误撤C瞬弹簧弹力不变A受的合外力大小等于的力对木块A由牛顿第二律得2mg＝，解得ag方向竖直向上，故C正；撤去C的间弹簧的弹力不变，仍为3，，由平衡条件得＋，解得＝4mg，故由牛顿第三定律可知，木块对平面的压力大小为，故D错．如图4所示，在倾角为的光滑定斜面上，物块、质量均为m物块A静在轻弹簧上端，物块B用

TT细线与斜面顶端相连AB靠在起，但AB之无弹力．已知重力加速度为，某时刻将细线剪断，下列说法正确的是()图A细线剪断前，弹簧的弹力为mgB细线剪断前，细线的拉力为mgC．线剪断瞬间，弹簧的弹力发生变化D．线断瞬间，物块B加速度大小为答案D解析细线剪断前，由于、之间无弹力，对A析可以得到弹簧的弹力＝sin＝，对分析可以得到F＝mgθ，故A、B错误；细线剪断瞬间，弹簧的弹力变，故C错；细线－F剪断瞬间，对、系统，加速度大小a＝＝，正．m4如图7，跳高运动员起跳后向上运动，过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所的状态分别为()图A失重、失重B超重、超重C．重、超重D．重失重答案A解析

运动员在空中运动的过程中，加速度总是竖直向下的，则运动员越过横杆前、后在空中所处的态都是失重状态，故选A.如图8所示，固定在水平面的斜面体C上有一个斜劈A的表面水平且放有物块B若AB运动过程中始终保持相对静止．以下说法正确的()图A若斜光滑，和B由静止释放，在向下运动时物可能只受两个力作用

11112322312213111123223122133231B若斜光滑，和B以一定的初速度沿斜面减速上滑则B处超重状C．C面粗糙A和B一定的初速度沿斜面减速上滑，则B受平向左的摩擦力D．斜粗糙，和以一定的初速度沿斜面加速下滑，则处于超重状态答案C解析若C面光滑A和B由止放，在下运动时，整体加速度方向沿斜面向下，如图所示，可知，B受重力、支持力和水平向左的摩擦力共三个力作用，故选项A误；若斜光滑，A和B以定的初速度沿斜面减速上滑，则整体加速度方向如图所示，此时B具竖直向下的分加速度即处于失重状态，故选项B错误；若C斜粗糙，和B以定的初速度沿斜面减速上滑，则整体加速度方向如图所示，由于B具水平向左的分加速度，则根据牛顿第二定律可知受平向左的摩擦力故选项C正确；若斜粗糙，和以一定的初速度沿斜面加速下滑则整体加速度方向如图所示时具竖直向下的分加速度处于失重状态，故选项D错．如图9质量为m＝1、大小不计的物块，在水平桌面上向右运动，经过点速度大小为v＝m/s对此物块施加大小为＝N方向向左的恒力，一时间后撤去该力，物块刚好能回O点，已知物块与桌面间动摩擦因数为＝，重力加速度g＝10，求：图(1)此过程中物块到O点最远距离；(2)撤去时块到点距离．答案解析

(2)m(1)物块向右运动时F＋μmg＝ma

1解得a＝8m/s2由2

＝2可得x＝m(2)物块向左运动时，先做匀加速动，加速度大小为a，做匀减速运动，加速度大小为，有：F－＝ma解得a＝4m/s2μmg3解得a＝2m/s2由＝ax2

＝2axx＋＝

221221联立解得x＝m.33如图10甲示，一足够长的糙斜面固定在水平地面上，斜面的倾角＝，现有质量＝2.2kg的体在水平向左的外力的作用下由静止开始沿斜面向下运动，经过2s撤外力F，物体在0～4s内动的速度与时间的关系图线如图乙所示．已知sin＝0.6cos37°＝0.8，取＝10m/s

，求：图10(1)物体与斜面间的动摩擦因数和平外力的小；(2)物体在～4内位大小．答案解析

Nm(1)根据－t图的斜率表示加速度，则～物体的加速度大小为：－＝m/s2－

＝2m/s

，由牛顿第二定律有：mgθ－cos＝ma，解得：＝0.5；～内物体的加速度大小为：a＝m/s＝4m/s，1由牛顿第二定律有：mgθ＋θμ(mgθ－θ＝，解得F＝N；×28(2)物体在～4内位为＝m×m命点、时题两模．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，具体可简化为下两种模型：

．解题思路分析瞬时变化前后物体的受力情况⇒列牛第二定律方程求时加速度命点、重失现．对超重和失重的解(1)不论超重、失重或完全失重，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，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重状态．．判断超重和失重方法从受力的角度判断从加速度的角度判断从速度变化的角度判断

当物体所受向上的拉或支持)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，物体处于完全失重状态①物体向上加速或向下减速时，超重②物体向下加速或向上减速时，失重命点、力两基问．解题关键(1)两类分析物体的受力分析物体的运动过程分析；(2)两个桥梁加速度是联系运和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁．．常用方法(1)合成法在物体受力个数较少或时一般采用合成法．(2)正交分解法梯顶上悬挂一劲度系数是/m的弹簧的原长为20弹簧下挂一个质量为0.4砝码电梯运动时，测出弹簧长度变为23，取102

，则电梯的运动状态及加速度大小()A匀加速上升a＝2.5m/sB匀减速上升a＝2.5m/sC．加速上升a＝m/sD．减上升am/s2答案C解析由胡克定律可知，弹簧的力Fkx×－0.20)N＝6N，由牛顿第二定律知：－mgma，解得：＝m/s2物体加速度向上，可能是加速上升，也可能是减速下降，故C确AB、错．．(多选一人乘电梯上楼，在竖直上升过程加速度a随间t化的图线如图所示，以竖直向上为a的方

011234101123410000001向，则人对地板的压()At＝时大C．t8.5s最大

图B．t＝2时最小D．＝8.5s时最小答案AD解析人乘电梯向上运动，规定上为正方向，人受到重力和支持力两个力的作用，则F－＝，即F＝mg＋根据牛第三定律知对地板的压力大小等于地板对人的支持力大小对应时刻的加速(包含正负号代入上式，可得选项AD正，B错．为让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图示．当此车匀减速上坡时，乘客仅考虑乘客与水平面之间的作)()图A处于超重状态B不受摩擦力的作用C．到向后(水平向左的摩擦力作用D．受力竖直向上答案C解析当匀减速上坡时，加速方向沿斜坡向下，人的加速度与车的加速度相同，根据牛顿第二定律知人受到的合力方向沿斜面向下，合力的大小不变，则人受重力、支持力和水平向左的静摩擦力，如图示．将加速度沿竖直方向和水平方向分解，则有竖直向下的加速度，所以乘客处于失重状态，故A、B、错，C正．如图3示，物块1、间用刚性轻杆连接，物块3、间轻质弹相连，物块1质量均为2质均为，个系统均置于水平放的光滑木板上，并处于静止状态．现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、、3、4的速度大小分别为、a、a、重力加速度大小为，有()图Aa＝＝a＝＝Ba＝＝＝＝m＋C．＝＝g，＝，a＝1m＋mD．＝，＝，a＝0＝1m答案C解析在抽出木板的瞬间，物块与杆接触处的形变立即消失，物块1到的合力大小均等于各自重力，所以由牛顿第二定律知a＝＝；物块、4间的轻弹簧的形变还来不及改变，此时弹簧对物块3向上的力大

340000AABABABTA11BATATA1121340000AABABABTA11BATATA1121212122小和对物块下的弹力大小仍为＝，因此物块足F－＝，即＝；对物块由牛顿第二定律得F＋＋＝＝，故C正A、B、错．mm如图所，一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上，另一端连着A小，同时平细线一端连着球，另一端固定在右侧竖直墙上，弹簧与竖直方向的夹角是，A、B两小球别连在另一根竖直弹簧两端．开始时A、B两球都静止不动A、两小球的质量相等，重力加速度为g若不计弹簧质量，在水平细线被剪断瞬间、B两的加速度分别为)Aa＝a＝gC．＝g＝答案D

图B．a＝2g，＝D．＝，＝解析水平细线被剪断前，对、进行受力分析如图所示：静止时，F＝60°，Fcos＝＋，＝g又m＝m解得F＝23mgF水平细线被剪断瞬间F消，其他力不变所合力与等大反向，所以a＝＝23，a＝TTA如图5所示，质量分别为m的AB两小球分别连在弹簧两端B小球用细绳固定在倾角为的光滑斜面上，若不计弹簧质量且细绳和弹簧与斜面平行，在细绳被剪断的瞬间A、B两球的加速度大小分别()图A都等于＋B0＋C.和D．和答案B解析在剪断细绳之前A处于平衡状态，所以弹簧的拉力与的重力沿斜面的分力相等；在剪断上端的细绳的瞬间，细绳上的拉力立即减为零，而弹簧的伸长量没有来得及发生改变，故弹力不变，仍等于A的力沿斜面的分力，故球的加速度为零；剪断细绳之前，对球行受力分析到重力、弹簧对它斜向下的拉力、支持力及绳子的拉力在断上端细绳的瞬间绳子上的拉力立即减为零对B球行受力分析则受到重力、msin30°＋gsin＋弹簧向下的拉力支力所根据牛顿第二定律得a＝＝故B正AC、BmmD错．

000004011f000004011ff如图6所示，物体A、B由过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，由静止开始释放，在物体A加下降的过程中，下列判断正确的()图A物体A物体B均于超重态B物体A和物体均于失重状态C．体A处于超重状态，物体B处于失重状态D．体处于失重状态，物体处超重状态答案D解析A加速下降，则速度方向向下，轻绳的拉力小于重力，故于失重状态；同时加速上升，则加速度方向向上，轻绳的拉力大于重力，故处超重状态，故AB、C误D正．．多选)个可以看做质点的物块以恒定大小的初速度滑上木板，木板的倾角可在090°之间任意整，设物块沿木板向上能达到的最大位移为木板倾角不同时对应的最位移与板倾角α的系如图所示取10m/s

，不计空气阻力，则下列说法正确的()图A物块与木板间的动摩擦因数为

B物块初速度的大小是m/sC．倾角为和90°滑时，物块运动到最大位移的时间不同D．＝＝答案解析当α＝，物块做竖直上抛运动，最大位移＝，根据运动学规律得2

－0＝2，解得＝m/s2当α＝＝1.25m据速度位移关系－＝有＝＝而＝＋sinθ得＝，AB正；因为30°90°对应的加速度大小均为＝102

，根据v－＝，动到最高点时间相同C错；53当α＝，′＝m/s2根据－＝a′x，求得x＝，D正确．．在某段平直的铁路上，一列以324km/h高行驶的列车某时刻开始匀减速行驶min后恰好停在某车站，并在该站停留min随后匀加速驶离车站，经后复到原速km/h.10(1)求列车减速时的加速度大小；(2)若该列车总质量为×105

kg，所受阻力为车重的0.1，求列车驶离车站加速过程中牵引力的大小；(3)求列车从开始减速到恢复原速段时间内的平均速度大小．答案m/s2

(2)1.2×106

N解析(1)车的速度＝＝m/s经过t＝5＝s停，以加速度为－90＝＝2－0.3m/s21t300即加速度大小为0.32(2)列车受到的阻力为F＝根据牛顿第二定律，有