微专题04牛顿第二定律应用三导学案-高三物理高频考点微专题（全国通用）

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任务一：超重失重
例1：杯中小球的密度小于杯中水的密度，小球固定在弹簧上，弹簧下端固定在杯底，当该装置静止时，弹簧伸长，那么，将该装置向上斜抛出去时，在向上运动的过程中弹簧的伸长将（ ）
A．仍为B．大于C．等于零D．小于大于零
【答案】C
【解析】
小球开始受重力、浮力和弹簧的拉力处于平衡状态，当装置向上斜抛出去时，处于完全失重状态，浮力消失，小球的加速度竖直向下，大小等于g，则弹簧的拉力为零，形变量为零。故ABD错误，C正确。故选C。
任务二：动态运动分析
例2．“神舟五号”飞船完成了预定的空间科学和技术试验任务后，返回舱开始从太空向地球表面按预定轨道返回，返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控减速下降，穿越大气层后，在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下降，这一过程中若返回舱所受空气摩擦阻力与速度的平方成正比，比例系数（空气阻力系数）为k，所受空气浮力恒定不变，且认为竖直降落，从某时刻开始计时，返回舱的速度——时间图象如下图中的AD曲线所示，图中AB是曲线在A点的切线，切线交于横轴一点B，其坐标为（8，0），CD是曲线AD的渐近线，假如返回舱总质量为M＝400kg，重力加速度g取10m/s2。
试问：
（1）返回舱在这一阶段是怎样运动的；
（2）在t＝0时，返回舱的加速度多大；
（3）计算阻力系数k。
【答案】（1）减速运动；（2）a大小为20m/s2，方向向上；（3）
【解析】
（1）由v-t图像可知，返回舱做加速度在减小的减速运动（2）t＝0时，（a大小为20m/s2，方向向上）（3）设返回舱浮力为F
时 （其中，）处于D处时，返回舱做匀速直线运动
（其中）联立可得
任务三：整体隔离
例3．一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的质量为M，环的质量为m，如图所示。已知重力加速度为g，环沿杆以加速度a匀加速下滑，则此时箱子对地面的压力大小为（ ）
A．Mg＋mg－maB．Mg－mg＋ma
C．Mg＋mgD．Mg－mg
【答案】A
【解析】
环在竖直方向上受重力及箱子内的杆对它的竖直向上的摩擦力Ff，受力情况如图甲所示
以环为研究对象根据牛顿第三定律，环应给杆一个竖直向下的摩擦力Ff′大小等于Ff，故箱子竖直方向上受重力Mg、地面对它的支持力FN及环给它的摩擦力Ff′，受力情况如图乙所示
以箱子为研究对象根据牛顿第三定律，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的支持力大小，即故选A。
例4．如图，在光滑水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长，如果，则绳子对物体A的拉力大小为
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
试题分析：AB连在一起，加速度相同；对整体分析可知整体沿绳方向只受B的拉力，则由牛顿第二定律可知，加速度为：；选取A为研究的对象．水平方向A只受到绳子的拉力，所以绳子的拉力：F＝mAa＝mAg，故选B．