第3章第2讲牛顿第二定律的应用—2021届高中物理一轮复习讲义（机构）

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第三章牛顿运动定律

第2讲牛顿第二定律的应用

【教学目标】1、应用受力情况（运动情况）分析运动情况（受力情况）；

2、掌握动力学中临界与极值的条件和特点；

3、具备以超重和失重现象为背景的物理问题的分析、判断、推力能力；

【重、难点】1、临界问题、极值问题的条件和特点，超重、失重产生的原因；

2、灵活应用牛顿运动定律解决力学问题。

【知识梳理】

一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用

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：

3．应用牛顿运动定律解题的一般步骤

（1）认真分析题意，明确已知条件和所求量，搞清所求问题的类型。

（2）选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的整体。同一

题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。

（3）分析研究对象的受力情况和运动情况。

（4）当研究对象所受的外力不在一条直线上时：如果物体只受两个力，可以用平行四边形定则

求其合力；如果物体受力较多，一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力；如果物体做直线

运动，一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。

（5）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的

正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。

（6）求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。

二、超重、失重和视重

1．超重与失重的概念

超重失重完全失重

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

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

物体对支持物的压力（或

对悬挂物的拉力）等于___

_____的状态

产生

条件

物体有向______的加速度物体有向______的加速度 a＝______，方向竖直向__

____

视重 F＝m（g＋a）F＝m（g－____）F＝______

2．超重与失重的理解

（1）当出现超重、失重时，物体的重力并没变化．

（2）物体处于超重状态还是失重状态，只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度方向无关．

（3）当物体处于完全失重状态时，平常一切由于重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、

天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等．

3．尽管物体的加速度不在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或

失重状态．

考点一已知受力分析运动

例1、（多选）利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值，如图所示是用这种方法获得

的弹性细绳中拉力 F随时间t变化的图线．实验时，把小球举到悬点 O处，然后放手让小球自由落

下，由图线所提供的信息可以判断（　　）

A．t1时刻小球处在最低点 B．t2时刻小球的速度最大

C．绳子的自然长度为 D．t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小

例2、（2014·新课标全国Ⅰ·24）公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停

止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰．通常情况下，人

的反应时间和汽车系统的反应时间之和为 1s．当汽车在晴天干燥沥青路面上以 108 km/h 的速度匀

速行驶时，安全距离为120 m．设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的。若要求

安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度．

考点二已知运动分析力

例3、质量为 2 kg 的物体在水平推力 F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动

的v－t图象如图所示．g取10 m/s2，求：

（1）物体与水平面间的动摩擦因数 μ；

（2）水平推力 F的大小；

（3）0～10 s内物体运动位移的大小．

例4、如图所示为一滑梯的示意图，滑梯的长度AB 为L＝5.0 m，倾角 θ＝37°。BC 段为与滑梯平滑

连接的水平地面。一个小孩从滑梯顶端由静止开始滑下，离开 B点后在地面上滑行了S＝2.25 m 后

停下。小孩与滑梯间的动摩擦因数为 μ＝0.3。不计空气阻力。取 g＝10 m/s2。已知 sin 37°＝

0.6，cos 37°＝0.8。求：（1）小孩沿滑梯下滑时的加速度 a的大小；

（2）小孩滑到滑梯底端 B时的速度 v的大小；

（3）小孩与地面间的动摩擦因数 μ′。

考点三多过程问题

例5、“引体向上运动”是同学们经常做的一项健身运动。如图所示，质量为 m的某同学两手正握

单杠，开始时，手臂完全伸直，身体呈自然悬垂状态，此时他的下颚距单杠面的高度为 H，然后他

用恒力F向上拉，下颚必须超过单杠面方可视为合格。已知 H＝0.6 m，m＝60 kg，重力加速度 g＝

10 m/s2。不计空气阻力，不考虑因手臂弯曲而引起的人的重心位置的变化。

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摘要：

第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律的应用【教学目标】1、应用受力情况（运动情况）分析运动情况（受力情况）；2、掌握动力学中临界与极值的条件和特点；3、具备以超重和失重现象为背景的物理问题的分析、判断、推力能力；【重、难点】1、临界问题、极值问题的条件和特点，超重、失重产生的原因；2、灵活应用牛顿运动定律解决力学问题。【知识梳理】一、牛顿运动定律在动力学问题中的应用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：3．应用牛顿运动定律解题的一般步骤（1）...

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