第三章第2讲牛顿第二定律的基本应用

第2讲牛顿第二定律的基本应用目标要求1.掌握动力学两类基本问题的求解方法.2.会利用牛顿第二定律对超重、失重、瞬时加速度问题进行分析计算．考点一瞬时问题1．两种模型合外力与加速度具有因果关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，当物体所受合外力发生变化时，加速度也随着发生变化，而物体运动的速度________发生突变．2．解题思路eq\x(分析瞬时变化前物体的受力情况)→eq\x(分析瞬时变化后哪些力变化或消失)→eq\x(求出变化后物体所受合力根据牛顿第二定律列方程)→eq\x(求瞬时加速度)例1如图所示，物块1的质量为3m，物块2的质量为m，两者通过弹簧相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出的瞬间，物块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度为g.则有()A．a1＝0，a2＝g B．a1＝g，a2＝gC．a1＝0，a2＝4g D．a1＝g，a2＝4g听课记录：_____________________________________________________________________________________________________________________________________例2如图所示，质量为m的小球被一根轻质橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上，绳与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，下列判断中正确的是()A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gtanθC．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为eq\f(g,cosθ)D．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________例3如图所示，水平轻弹簧两端拴接两个质量均为m的小球a和b，拴接小球的细线P、Q固定在天花板上，两球静止，两细线与水平方向的夹角均为37°.现剪断细线P.弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列说法不正确的是()A．剪断细线P前，弹簧形变量为eq\f(4mg,3k)B．剪断细线P的瞬间，小球b的加速度大小为eq\f(5g,3)C．剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，细线P的拉力变小D．剪断与a球连接处的弹簧的瞬间，小球a的加速度大小为0.8g听课记录：____________________________________________________________________________________________________________________________________考点二超重和失重问题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________(选填“无关”或“相关”)．(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．2．超重、失重和完全失重的对比名称超重失重完全失重现象视重____实重视重____实重视重等于____产生条件物体的加速度________物体的加速度________物体竖直向下的加速度等于______对应运动情境加速上升或减速下降加速下降或减速上升自由落体运动、竖直上抛运动、宇宙航行等原理F－mg＝maF＝________mg－F＝maF＝________mg－F＝mgF＝______1．加速上升的物体处于超重状态．()2．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．()3．加速度大小等于g的物体处于完全失重状态．()4．物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化．()5．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．()1．判断超重和失重的方法(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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态．(2)从加速度的角度判断当物体具有向上的(分)加速度时，物体处于超重状态；具有向下的(分)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．2．对超重和失重现象的理解(1)发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了)．(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，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等．考向1对超、失重现象的理解例4“蹦极”是一项非常刺激的体育运动．某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中()A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________考向2超、失重现象的图像问题例5(2023·河南省模拟)在直升机竖直降落的过程中，开始时飞机匀速降落，飞行员对座椅的压力情况如图所示，取重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是()A．飞行员的质量为70kgB．飞行员在t1时刻的加速度方向向下C．飞行员在t2时刻的加速度方向向下D．从图中可知飞行员在这两次规避障碍过程中的加速度的最大值为6m/s2，方向向上听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________考向3超、失重现象的分析和计算例6跳楼机可以使人体验失重和超重(如图所示)．现让升降机将座舱送到距地面H＝78m的高处，然后让座舱自由下落，落到距地面h＝30m的位置时开始制动，使座舱均匀减速，座舱落到地面时刚好停下，在该体验中，小明将质量m＝10kg的书包平放在大腿上(不计空气阻力，g取10m/s2)．(1)当座舱静止时，请用所学知识证明书包的重力G与书包对小明大腿的压力大小F相等．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)当座舱落到距地面h1＝50m的位置时，求小明对书包的作用力大小F1；(3)求跳楼机制动后(匀减速阶段)加速度a的大小；(4)当座舱落到距地面h2＝15m的位置时，求小明对书包的作用力大小F2.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考点三动力学两类基本问题1．动力学问题的解题思路2．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；连接点的速度是联系各物理过程的桥梁．例7(2023·四川金堂县淮口中学高三检测)如图所示，ABC是一雪道，AB段为长L＝80m、倾角θ＝37°的斜坡，BC段水平，AB与BC平滑相连．一个质量m＝75kg的滑雪运动员(含滑雪板)，从斜坡顶端以v0＝2.0m/s的初速度匀加速滑下，经时间t＝5.0s到达斜坡底端B点．滑雪板与雪道间的动摩擦因数在AB段和BC段均相同(运动员可视为质点)．取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)运动员在斜坡上滑行时的加速度大小a；(2)滑雪板与雪道间的动摩擦因数μ；(3)运动员滑上水平雪道后，在t′＝2.0s内滑行的距离x.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例8如图所示，Oa、Ob和ad是竖直平面内三根固定的光滑细杆，O、a、b、c、d位于同一圆周上，c为圆周的最高点，a为最低点，O′为圆心．每根杆上都套着一个小滑环(未画出)，两个滑环从O点无初速度释放，一个滑环从d点无初速度释放，用t1、t2、t3分别表示滑环沿Oa、Ob、da到达a或b所用的时间．下列关系正确的是()A．t1＝t2