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。
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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