第2节　牛顿第二定律的应用.docx

第2节　牛顿第二定律的应用 一、牛顿第二定律的应用 1.两类动力学问题 (1)已知受力情况,求物体的运动情况。 (2)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第二定律列方程求解,具体逻辑关系如图: 二、超重和失重 1.超重 (1)定义: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。 (2)产生条件:物体具有竖直向上的加速度。 2.失重 (1)定义: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。 (2)产生条件:物体具有竖直向下的加速度。 3.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)等于0的现象。 (2)产生条件:物体的加速度a=g,方向竖直向下。 4.实重和视重 (1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关。 (2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 1.易错辨析 (1)物体所受外力的合力不为零时,立即产生加速度。(　√　) (2)物体所受的合力减小,加速度一定减小,而速度不一定减小。(　√　) (3)超重就是物体的重力变大了。(　×　) (4)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。(　×　) (5)物体处于完全失重状态时,重力消失。(　×　) (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。(　×　) 2.小题试做 (1)(2022·山东三模)东京奥运会上,某运动员以创纪录的成绩夺得10米跳台冠军,让五星红旗高高飘扬在东京水上运动中心上空。不计空气阻力,该运动员从离开跳台平面到触及水面的过程中,下列说法正确的是(　D　) A.上升过程处于超重状态,下落过程处于失重状态 B.上升过程处于失重状态,下落过程处于超重状态 C.全过程中一直处于超重状态 D.全过程中一直处于失重状态 (2) (多选)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点是人所到达的最低点,B点是人静止悬吊着时的平衡位置,忽略空气阻力,人在从P点落下到最低点C的过程中(　AB　) A.在PA段做自由落体运动,处于完全失重状态 B.在AB段绳的拉力小于人的重力,处于失重状态 C.在BC段绳的拉力小于人的重力,处于失重状态 D.在C点,速度为零,加速度也为零 解析:(1)全过程中只受重力作用,加速度为重力加速度,方向竖直向下,一直处于失重状态,故选D。 (2)A点是弹性绳的原长位置,故A点之前人只受重力作用,做自由落体运动,处于完全失重状态,故A正确;B点是人静止悬吊着时的平衡位置,在B点绳的拉力等于人的重力,所以在AB段绳的拉力小于人的重力,人向下做加速度减小的加速运动,处于失重状态,在BC段绳的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的减速运动,加速度向上,处于超重状态,故B正确,C错误;C点是人所到达的最低点,C点速度为零,但绳的拉力大于人的重力,合力不为零,有向上的加速度,故D错误。 考点一　应用牛顿第二定律分析瞬时性问题 1.两种常见模型 加速度与合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常见模型: 2.解题思路 [例题] 如图所示,两个完全相同的小球a、b,用轻弹簧N连接,轻弹簧M和轻绳一端均与a相连,另一端分别固定在竖直墙和天花板上。轻弹簧M水平,当轻绳与竖直方向的夹角为60°时,M、N伸长量刚好相同。若M、N的劲度系数分别为k1、k2,a、b两球的质量均为m,重力加速度大小为g,则以下判断正确的是(　A　) A.k1k B.k1k C.若剪断轻绳,则在剪断的瞬间,球a的加速度为零 D.若剪断轻弹簧M,则在剪断的瞬间,球b处于失重状态 [审题指导] (1)剪断轻绳的瞬间,两弹簧弹力均不会突变,各自与剪断前的弹力相同。 (2)无论在轻弹簧M的何处将M剪断,在剪断的瞬间,轻弹簧N的弹力均不变。 解析:设轻弹簧M、N的伸长量均为x,在题图中状态下,球a、轻弹簧N和球b整体受到重力2mg、轻绳的拉力T、轻弹簧M的拉力FM的作用处于平衡状态,根据力的平衡条件有FM=k1x=2mgtan 60°=23mg,球b受重力mg和轻弹簧N的拉力FN的作用处于平衡状态,则FN=k2x=mg,解得k1k2 [能力演练1] (2022·四川成都三模)如图,倾角为θ且表面光滑的斜面固定在水平地面上,轻绳跨过光滑定滑轮,一端连接物体a,另一端连接物体b,b与物体c之间连接轻弹簧,a与地面接触且a、b、c均静止。已知b、c的质量均为m,重力加速度大小为g。则(　B　) A.a的质量可能小于2msin θ B.剪断竖直绳的瞬间,b的加速度大小为2gsin θ C.剪断竖直绳的瞬间,c的加速度大