1、第2講 牛頓第二定律的應用(1)教材知識梳理、動力學的兩類基本問題1由物體的受力情況求解運動情況的基本思路：先求出幾個力的合力，由牛頓第二定律，再由運動學的有關公式求出速度或位移2由物體的運動情況求解受力情況的基本思路：已知加速度或根據運動規律求出頓第二定律求出合力，從而確定未知力說明：牛頓第二定律是聯系運動問題與受力問題的橋梁，加速度是解題的關鍵二、超重和失重1超重2失重3完全失重4視重與實重(1)當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數稱為 小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力(2) 物體實際受到的重力大小稱為 _ 三、連接體與隔離體1連接體與隔離體： 兩個或

2、兩個以上物體相連接組成的物體系統，稱為_ 如果把其中某個 ( 或幾個 ) 物體隔離出來，該物體稱為 _2外力和內力(1) 以物體系為研究對象，系統之外其他物體的作用力是系統受到的 _ ，而系統內各物體間的相互作用力為 _ (2) 求外力時應用牛頓第二定律列方程不考慮 _ ；如果把物體隔離出來作為研究對象，則這些內力將變為隔離體的 _ 答案：一、 1. 加速度 2. 加速度二、 1. 大于 2. 小于 3. 等于零4 (1) 視重(2) 實重三、 1. 連接體 隔離體物體對水平支持物的壓力( 或對豎直懸掛物的拉力 )物體所受重力的情況稱為超重現象(F合=ma求，再由牛物體對水平支持物的壓力( 或

3、對豎直懸掛物的拉力 )物體所受重力的情況稱為失重現象物體對水平支持物的壓力( 或對豎直懸掛物的拉力 )的情況稱為完全失重現象視重大22. (1)外力 內力(2)內力外力【思維辨析】(1) 放置于水平桌面上的物塊受到的重力是物塊的內力.()(2) 系統的內力不會影響系統整體的運動效果.()(3) 運動物體的加速度可根據運動速度、位移、時間等信息求解，所以加速度由運動情況決定.()(4) 物體處于超重狀態時，物體的重力大于mg()(5) 物體處于完全失重狀態時其重力消失.()(6) 物體處于超重還是失重狀態，由加速度的方向決定，與速度方向無關.()(7) 減速上升的升降機內的物體對地板的壓力大于重

4、力.()答案：(1)(X)(2)(V)(3)(X)(4)(X)(5)(X)(6)(V)(7)(X)考點互動探究0 考點一 動力學的兩類基本問題 蜀壟延 d解決動力學兩類問題的基本思路第一類悶題2016 四川卷(17 分)避險車道是避免惡性交通事故的重要設施，由制動坡床和防撞設施等組成，如圖 3-7-2 所示，豎直平面內，制動坡床視為與水平面夾角為0的斜面一輛長 12 m 的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛入制動坡床，當車速為23 m/s 時，車尾位于制動坡床的底端，貨物開始在車廂內向車頭滑動，當貨物在車廂內滑動了4m 時，車頭距制動坡床頂端38 m 再過一段時間，貨車停止已知貨車質量是貨物質量

5、的4 倍，貨物與車廂間的動摩擦因數為0.4 ;貨車在制動坡床上運動受到的坡床阻力大小為貨車和貨物總重的0.44 倍.貨物與貨車分別視為小滑塊和平板，取cos0= 1, sin0= 0.1 ,g2取 10 m/s .求：(1) 貨物在車廂內滑動時加速度的大小和方向;(2) 制動坡床的長度.3圖 3-7-2解答規范（1）設貨物的質量為m貨物在車廂內滑動過程中，貨物與車廂間的動摩擦因數卩=0.4 ,受摩擦力大小為f，加速度大小為ai，則_=ma（2 分）f=_（2 分）聯立以上二式并代入數據得ai= 5 m/s2（1 分）ai的方向沿制動坡床向下.（1 分）（2）設貨車的質量為M車尾位于制動坡床底端

6、時的車速為v= 23 m/s.貨物在車廂內開始滑動到車頭距制動坡床頂端so= 38 m 的過程中，用時為t，貨物相對制動坡床的運動距離為S2.貨車受到制動坡床的阻力大小為F,F是貨車和貨物總重的k倍，k= 0.44，貨車長度lo= 12 m，制動坡床的長度為I，貝UMgsin0+Ff=Ma（2 分）F=k（ mFM g（2 分）S1=_（2 分）S2= _ （2 分）s=_ （1 分）l=I0+S0+S2（1 分）聯立并代入數據得l= 98 m. （1 分）1212答案：f+min03mgcos0vtvt ?a2tS1S2立式題 1 研究表明，一般人的剎車反應時間（即圖 3-7-3 甲中“反應

7、過程”所用時間）譏=0.4 s，但飲酒會導致反應時間延長在某次試驗中，志愿者少量飲酒后駕車以V0= 72 km/h 的速度在試驗場的水平路面上勻速行駛，從發現情況到汽車停止，行駛距離L= 39 m減速過程中汽車位移x與速度v的關系曲線如圖乙所示.此過程可視為勻變速直線運動.重力加速度的大小g取 10 m/s2.求：（1）減速過程中汽車加速度的大小及所用時間；4（2）飲酒使志愿者比一般人增加的反應時間；（3）減速過程中汽車對志愿者的作用力大小與志愿者重力大小的比值.甲fjt/m圖 3-7-32J41答案：(1)8 m/s 2.5 s (2)0.3 s(35-解析(1)設減速過程中汽車加速度的大小

8、為a,所用時間為t，由題可得，初速度vo= 20 m/s，末速度v= 0,位移x= 25 m，由運動學公式得2vo= 2axVot=a聯立以上兩式，代入數據得2a= 8 m/s ,t= 2.5 s(2) 設志愿者正常情況下反應時間為t，飲酒后反應時間的增加量為t，由運動學公式得L=Vot+xt=tto聯立以上兩式，代入數據得t= o.3 s(3) 設志愿者所受的合外力大小為F,汽車對志愿者的作用力大小為Fo,志愿者質量為m由牛頓第二定律得F=ma由平行四邊形定則得F2+ (mg2聯立以上兩式，代入數據得Fo/41mg-5 .全式題 2 2016 -合肥質量檢測如圖 3-7-4 所示，有一半圓，

9、其直徑水平且與另一圓的底部相切于O點，O點恰好是半圓的圓心，圓和半圓處在同一豎直平面內現有三條光滑軌道AOB COD EOF它們的兩端分別位于圓和半圓的圓周上，軌道與圓的豎直直徑的夾角關系為a39.現讓小物塊先后從三條軌道頂端由靜止下滑至底端，則小物塊在每一條傾斜軌道上滑動時所經歷的時間關系為()5A.tAB=tCD=tEFB.tABtcDtEFC.tABtCDtEFD.tAB=tCD39可知,ggcos3, g gcos9一 12運動的加速度ai=geosa，由Li= 2aitAB,解得tAB=EOF同理可得tCD=tABtcDtEF，選項B正確.乎+g2R.對軌道COD g gcos圖 3

10、-7-46注意:(1)超重、失重現象的實質是物體的重力的效果發生了變化，重力的效果增大，則物體處于超重狀態;重力的效果減小，則物體處于失重狀態.重力的作用效果體現在物體對水平面的壓力、物體對豎直懸線的拉力等方面，在超重、失重現象中物體的重力并沒有發生變化.(2) 物體是處于超重狀態，還是失重狀態，取決于加速度的方向，而不是速度的方向.只要加速度有 豎直向上的分量，物體就處于超重狀態；只要加速度有豎直向下的分量，物體就處于失重狀態，當物體的 加速度等于重力加速度時(豎直向下)，物體就處于完全失重狀態.(3) 在完全失重的狀態下，一切由重力產生的物理現象都會完全消失，如天平不能測量物體的質量、 浸

11、在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產生向下的壓強等.變式網絡 1豎直慚方向上的超電失蟲鋸囂笛 3 噸式題 1 2016 合肥質量檢測如圖 3-7-5 所示，在教室里某同學站在體重計上研究超重與失重. 她 由穩定的站姿變化到穩定的蹲姿稱為“下蹲”過程；由穩定的蹲姿變化到穩定的站姿稱為“起立”過程.關于她的實驗現象，下列說法中正確的是()TAUdSA. 只有“起立”過程才能出現超重的現象B. 只有“下蹲”過程才能出現失重的現象C. “下蹲”的過程中，先出現超重現象后出現失重現象D. “起立”“下蹲”的過程中，都能出現超重和失重的現象答案：D 解析“起立”的過程中，先加速向上后減速向上運動，加速向上

12、運動時加速度方向向上， 出現超重現象，減速向上運動時加速度方向向下，出現失重現象，即“起立”過程先出現超重現象后出現 失重現象；“下蹲”的過程中，先加速向下后減速向下運動，加速向下運動時加速度方向向下，出現失重 現象，減速向下運動時加速度方向向圖 3-7-57上，出現超重現象，即“下蹲”過程先出現失重現象后出現超重現象,D 正確，A B C 錯誤.8如圖 3-7-6 所示，質量為M的纜車車廂通過懸臂固定懸掛在纜繩上,車廂水平底板上放置一質量為m的貨物，在纜繩牽引下貨物隨車廂一起斜向上加速運動若運動過程中懸臂和車廂始終處于豎直方向，重力加速度大小為g,則（）A.車廂對貨物的作用力大小等于mgB.

13、車廂對貨物的作用力方向平行于纜繩向上C.懸臂對車廂的作用力大于（M+ n）gD.懸臂對車廂的作用力方向沿懸臂豎直向上答案：C 解析貨物隨車廂一起斜向上加速運動，由牛頓第二定律可知，車廂與貨物的重力和懸臂對車廂的作用力的合力方向應與加速度方向一致，故懸臂對車廂的作用力方向是斜向上的，選項D 錯誤；由于車廂和貨物在豎直方向有向上的分加速度，處于超重狀態，故懸臂對車廂的作用力大于（M+mg,選項 C 正確；同理，對車廂中貨物用隔離法分析可知，車廂對貨物的作用力大于mg方向是斜向上的，但不平行于纜繩，選項 A、B 錯誤.奎式題 3 （多選）飛船繞地球做勻速圓周運動， 宇航員處于完全失重狀態時，下列說法

14、正確的是（）A. 宇航員不受任何力作用B. 宇航員處于平衡狀態C. 地球對宇航員的引力全部用來提供向心力D. 正立和倒立時宇航員一樣舒服答案：CD 解析飛船繞地球做勻速圓周運動時，飛船以及里面的宇航員都受到地球的萬有引力，選項 A 錯誤；宇航員隨飛船繞地球做勻速圓周運動，宇航員受到地球的萬有引力提供其做圓周運動的向心力，不是處于平衡狀態，選項 B 錯誤，選項 C 正確；完全失重狀態下，重力的效果完全消失，正立和倒立 情況下，身體中的器官都是處于懸浮狀態，沒有差別，所以一樣舒服，選項D 正確.O 考點三連接體問題應用牛頓第二定律解決連接體類問題時，正確地選取研究對象是解題的關鍵.若連接體內各物體

15、具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，則可以把它們看成一個整體，分析整體受到的合外力，應用牛頓第二定律求出加速度（或其他未知量）；若連接體內各物體的加速度不相同，或者需要求出系戈題 22016 福建質量檢測圖 3-7-69統內各物體之間的作用力，則需要把物體從系統中隔離出來，應用牛頓第二定律列方程求解；若連接體內10各物體具有相同的加速度，且需要求物體之間的作用力，則可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法 選取合適的研究對象，應用牛頓第二定律求作用力，即“先整體求加速度，后隔離求內力”醐 3 如圖 3-7-7 所示，一足夠長的固定光滑斜面的傾角0= 37,大小可以忽略的兩個小物體A

16、B的質量分別為mA= 1 kg、RB=4 kg,兩物體之間的輕繩長L= 0.5 m,輕繩可承受的最大拉力為T= 12 N.對2B施加一沿斜面向上的力F,使A、B由靜止開始一起向上運動，力F逐漸增大，g取 10 m/s .(sin 37 =0.6 , cos 37 = 0.8)(1) 若某一時刻輕繩被拉斷，求此時外力F的大小；(2) 若輕繩拉斷瞬間A、B的速度為 3 m/s，繩斷后保持外力F不變，當A運動到最高點時，求A B之 間的距離.解析(1)對整體受力分析，根據牛頓第二定律得F-(mA+m)gsin0 =(mA+m)a隔離A物體，根據牛頓第二定律得T-mgsin0=ma聯立解得F= 60

17、N取沿斜面向上為正方向.隔離A物體，根據牛頓第二定律得mgs in0 =maA解得aA=gsin0= 6 m/s2則A物體到最高點所用時間0V0t= 0.5 saA此過程A物體的位移為VoXA= t= 0.75 m隔離B物體，根據牛頓第二定律得Fmgsi n0 =maB此過程B物體的位移為12XB=V0t+ 尹上=2.625 m解得aB=m gsin0 = 9 m/s11兩者間距為XBXA+L= 2.375 m.H 式題 1 2016 湖南衡陽月考如圖 3-7-8 所示，質量為m和m的兩個材料相同的物體用細線相連,在大小恒定的拉力F作用下，先沿水平面，再沿斜面，最后豎直向上勻加速運動，不計空氣

18、阻力，在三個階段的運動中，線上的拉力大小()A. 由大變小B. 由小變大C. 始終不變且大小為m+mD. 由大變小再變大答案：C 解析在水平面上時，對整體，由牛頓第二定律得F(m+m)g= (m+m)ai，對質量為mm的物體，由牛頓第二定律得T1卩mg=ma1,聯立解得T=-F;在斜面上時，對整體，由牛頓第二am+m定律得F譏m+m)geos0 (m+m)gsin0= (m+m)a2,對質量為m的物體，由牛頓第二定律得T2m卩mgeos0mgsin0=ma?，聯立解得T?=幣十mF;在豎直方向上運動時，對整體，由牛頓第二定律m得F(m+m)g= (m+m) &，對質量為m的物體，由牛頓第二定律得T3mg=ma3，聯立解得T3=F.m+m m綜上分析可知，線上的拉力大小始終不變且大小為F,選項 C 正確.m+m口式題 2a、b兩物體的質量分別為m、m,由輕質彈簧相連當用大小為F的恒力豎直向上拉著a,使a、b起向上做勻加速直線運動時，彈簧伸長量為X1;當用大小仍為F的恒