2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：3.2 牛顿第二定律的应用

这是一份2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：3.2 牛顿第二定律的应用，共10页。学案主要包含了考法拓展1，考法拓展2等内容，欢迎下载使用。

知识点一 牛顿第二定律的应用
1．动力学的两类基本问题
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________．
2．解决两类基本问题的方法
以________为“桥梁”，由运动学公式和________________列方程求解，具体逻辑关系如下
知识点二 超重与失重现象
1．视重
(1)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________称为视重．
(2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的________或台秤所受物体的________．
2．超重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象．
(2)产生条件：物体具有________的加速度．
3．失重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象．
(2)产生条件：物体具有________的加速度．
4．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)________的现象称为完全失重现象．
(2)产生条件：物体的加速度a＝____，方向竖直向下．
思考辨析
(1)相同质量的物体，加速度越大，所受合外力越大．( )
(2)物体加速度由运动状态决定，与所受力无关．( )
(3)物体加速度减小时，速度一定减小．( )
(4)质量不变的物体所受合外力发生变化，加速度也一定发生变化．( )
(5)人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于完全失重状态．
①完全失重时，人和物不再受重力作用．( )
②完全失重时，人和物处于平衡状态．( )
③航天飞机等航天器进入轨道后，具有指向地心的向心力加速度．( )
④物体处于超重或失重状态，由加速度的方向决定，与速度方向无关．( )
考点一 用牛顿第二定律求解瞬时加速度
师生共研
1．两种基本模型的特点
(1)轻绳不需要形变恢复时间，在瞬时问题中，其弹力可以突变，成为零或者别的值．
(2)轻弹簧(或者橡皮绳)需要较长的形变恢复时间，在瞬时问题中，当它两端始终有连接物时其弹力不能突变，大小和方向均不变．
2．求解瞬时加速度的一般思路
例1 两个质量均为m的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如右图所示．现突然迅速剪断轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，则( )
A．a1＝g，a2＝g B．a1＝0，a2＝2g
C．a1＝g，a2＝0 D．a1＝2g，a2＝0
【考法拓展1】 在【例1】中只将A、B间的轻绳换成轻质弹簧，其他不变，如右图所示，则例1选项中正确的是( )
【考法拓展2】 将【考法拓展1】中的题图放置在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，如图所示系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是( )
A．aA＝0 aB＝12g B．aA＝g aB＝0
C．aA＝g aB＝g D．aA＝0 aB＝g
练1 [2021·河北衡水中学模拟]细绳拴着一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示，以下说法正确的是(cs 53°＝0.6，sin 53°＝0.8)( )
A．小球静止时弹簧的弹力大小为35mg
B．小球静止时细绳的拉力大小为35mg
C．细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为g
D．细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为53g
练2 [2021·陕西汉中月考]如图所示，质量均为m的木块A和B用一轻弹簧相连，竖直放在光滑的水平面上，木块A上放有质量为2m的木块C，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C移开的瞬间( )
A．弹簧的形变量不改变
B．弹簧的弹力大小为mg
C．木块A的加速度大小为g
D．木块B对水平面的压力为3mg
考点二 动力学两类基本问题
多维探究
题型1|从受力确定运动情况
例2 滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一．如图所示为小明妈妈正与小明在冰上做游戏，小明与冰车的总质量是40 kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05.在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加了40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动10 s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行．(假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作用)．求：
(1)冰车的最大速率．
(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小．
[教你解决问题]
【考法拓展1】 请根据【例2】中的情境，试求冰车一共滑行了多长时间？
【考法拓展2】 请根据【例2】中的情境，假设小明妈妈对冰车施加了40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动5 s后，停止施加力的作用，则冰车之后自由滑行的时间是多少？
题型2|从运动情况确定受力情况
例3 如图所示，在地面上固定的两根竖直杆a、b之间搭建两个斜面1、2，已知斜面1与a杆的夹角为60°，斜面2与a杆的夹角为30°.现将一小物块(可视为质点)先后从斜面1、2的顶端(a杆处)由静止释放，两次到达斜面底端(b杆处)所用时间相等，若小物块与斜面1、2之间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，重力加速度g取10 m/s2，则μ1：μ2等于( )
A.32 B. 33 C. 12 D. 13
练3 [2020·浙江模拟]绰号“威龙”的第五代制空战机歼—20具备高隐身性、高机动性能力，为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥，歼—20新型的抗荷服能帮助飞行员承受的最大加速度为重力加速度的9倍．假设某次垂直飞行测试实验中，歼—20加速达到50 m/s后离地，而后开始竖直向上做飞行试验．该飞机在10 s内匀加速到3 060 km/h，匀速飞行一段时间后到达最大飞行高度18.5 km.假设加速阶段所受阻力恒定，约为重力的15.已有该歼—20质量为20吨，g取10 m/s2，忽略战机因油耗等导致的质量变化．则下列说法正确的是( )
A．本次飞行测试的匀速阶段飞行时间为26.5 s
B．加速阶段系统的推力为1.84×106 N
C．加速阶段时飞行员有晕厥可能
D．飞机在匀速阶段时爬升高度为14.25 km
练4 如图所示，一条小鱼在水面处来了个“鲤鱼打挺”，弹起的高度为H＝2h，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h1＝h；若鱼身竖直，落入水中的深度为h2＝1.5h.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，鱼身的尺寸远小于鱼入水深度．重力加速度为g，求：
(1)鱼入水时的速度v；
(2)鱼两次在水中运动的时间之比t1：t2；
(3)鱼两次受到水的作用力之比F1：F2.
题后反思
(1)解决动力学两类问题的关键点
(2)解决动力学问题时的处理方法
①合成法：在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用“合成法”．即F合＝ma
②正交分解法：若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用“正交分解法”．即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fx＝max,Fy＝may))
考点三 超重和失重问题
多维探究
题型1|超重、失重的判断
例4 [2021·河北鸡泽一中模拟]如图，垂直电梯有一个“轿厢”和一个“对重”通过钢丝绳(曳引绳)将它们连接起来，钢丝绳通过驱动电机(曳引机)的曳引带动使电梯“轿厢”和“对重”在电梯内导轨上做上下运动．某次“轿厢”向上做匀减速运动，则( )
A．“轿厢”处于超重状态
B．“对重”处于失重状态
C．“对重”向下做匀加速运动
D．曳引绳受到的拉力大小比“轿厢”重力小
题型2|利用牛顿第二定律解决超重、失重问题
例5 (多选)如图所示，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10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A．电梯可能向上加速运动，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4 m/s2
C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2
D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2
题型3|超重、失重问题与图象的综合
例6 [2020·新高考Ⅰ卷，1]一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图象如图所示．乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示．重力加速度大小为g.以下判断正确的是( )
A．0～t1时间内，v增大，FN>mg
B．t1～t2时间内，v减小，FN