第8讲　牛顿第二定律的基本应用

6/7第8讲牛顿第二定律的基本应用1.理解加速度和力的瞬时对应性，掌握瞬时加速度问题的求解思路。2.认识两类基本的动力学问题，并掌握相应的求解思路和方法。3.理解超重和失重现象，会用牛顿第二定律分析超重、失重现象。双基落实1.易错判断（1）对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力作用在物体上的瞬间，物体立即获得加速度。（）（2）物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解，则加速度由运动情况决定。（）（3）超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了。（）（4）物体具有向上的加速度时处于超重状态，物体具有向下的加速度时处于失重状态。（）（5）加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。（）2.〔多选〕〔人教版必修第一册P107·T1改编〕质量为20kg的物体静止在光滑水平面上，给该物体施加两个大小都为50N且互成120°角的水平力，关于该物体，下列说法正确的是（）A.物体受到的合力为50NB.物体的加速度为253m/s2C.3s末物体的速度为7.5m/sD.3s内物体发生的位移为12.5m考点一瞬时性问题的两类模型两类模型及其特点（1）刚性绳、杆、接触面模型：弹力由微小（不明显）形变引起，在瞬间可以发生“突变”。（2）轻弹簧、橡皮绳等模型：弹力对应的形变量较大（明显），在瞬间不能发生“突变”。（2026·河北石家庄模拟）如图所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ。图甲中A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻杆相连。系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行。在突然撤去挡板的瞬间（）A.两图中两球加速度均为gsinθ B.两图中A球的加速度均为零C.图甲中B球的加速度为2gsinθ D.图乙中B球的加速度为零尝试解答教材母题〔人教版必修第一册P114B组T1改编〕如图所示，质量相同的A、B两个小球用轻弹簧相连，A的另一端用轻绳悬挂在天花板上，某一时刻突然剪断轻绳，则轻绳被剪断瞬间（已知重力加速度为g）（）A.B的加速度为0 B.A的加速度为0C.A、B的加速度都为g D.A、B的加速度都为2g链接高考（2024·湖南高考3题）如图，质量分别为4m、3m、2m、m的四个小球A、B、C、D，通过细线或轻弹簧互相连接，悬挂于O点，处于静止状态，重力加速度为g。若将B、C间的细线剪断，则剪断瞬间B和C的加速度大小分别为（）A.g，1.5g B.2g，1.5gC.2g，0.5g D.g，0.5g链接分析教材母题和2024·湖南高考3题：（1）都是刚性绳和轻弹簧连接小球的模型；（2）都考查了应用牛顿第二定律求解瞬时加速度问题；（3）高考题的命题情境是教材母题的拓展和提升。考点二超重与失重现象超、失重现象的理解和判断（1）不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。（2）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。（3）尽管物体的加速度方向不是竖直方向，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。（2026·天津和平期末）科学研究表明，一般人在超重状态下加速度达到5g左右时，就会出现黑视现象，短暂失去视觉。某同学想了解自身的承受能力，她站在力传感器上得到如图所示图线，重力加速度g取10m/s2，对于本次实验以下说法正确的是（）A.失重的最大加速度为5m/s2B.超重的最大加速度为6m/s2C.她先站起，后下蹲D.她先下蹲，后站起尝试解答超、失重现象的分析和计算〔多选〕（2025·贵州贵阳二模）某学习小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体，静止不动时示数如图。已知当地重力加速度大小为9.8m/s2。电梯上行一段时间，则下列说法正确的是（）A.若电梯匀速上行，则测力计示数为5.0NB.若测力计的示数为4.5N，则物体处于超重状态C.若测力计的示数为4.5N，则物体处于失重状态D.若测力计的示数为4.5N，电梯加速度大小约为1.0m/s2尝试解答判断超重和失重的方法从受力的角度判断当物体所受向上的拉力（或支持力）大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重（2025·河北衡水二模）运动员在水平跳台上做原地纵跳时，在快速下蹲后立即蹬伸的过程中，人受到的地面支持力的变化情况（如图，G为重力，F为支持力）用F-t图像表示，则下列选项中的图像正确的是（）考点三动力学的两类基本问题1.解决动力学两类基本问题的思路2.解题关键（1）做好两类分析：受力分析和运动过程分析。（2）搭建两个桥梁：联系运动和力的桥梁——加速度，联系各物理过程的桥梁——连接点的速度。（2026·福建泉州模拟）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨AB与水平面夹角为24°，长度L1＝4m，水平滑轨BC长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从顶端A由静止开始下滑，其与两段滑轨间的动摩擦因数均为μ＝29，货物可视为质点，其质量m＝2kg，货物滑离C端时的速度不超过2m/s，取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，g＝10m/s2，求：（1）货物在倾斜滑轨运动过程中的加速度大小；（2）水平滑轨BC的最短长度L2。尝试解答室内滑雪运动深受年轻朋友的喜爱。如图所示，某同学用滑雪板从静止开始沿斜直雪道匀变速下滑，滑行60m后进入水平雪道，需要再滑行80m后匀减速到停止，整个滑行时间为14s。已知该同学和滑雪板的总质量为60kg，斜直雪道倾角为37°，重力加速度g＝10m/s2，忽略空气阻力（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。求：（1）该同学和滑雪板在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大小；（2）室内滑雪受场地限制，水平雪道距离缩短为60m，再铺设10m长的防滑毯，可使该同学和滑雪板在防滑毯终点恰好安全停下，求防滑毯与滑雪板之间的动摩擦因数。尝试解答解答动力学的两类基本问题的步骤〔多选〕（2026·广东深圳期末）滑雪运动是游乐场中深受大家喜爱的娱乐项目。如图，一滑雪场的滑雪道由斜直雪道和水平雪道平滑连接，人坐在滑雪车中沿斜直雪道下滑，以初速度v0进入水平雪道，经过4s从水平雪道的另一端滑出。已知水平雪道长40m，g取10m/s2，滑雪车与水平雪道的动摩擦因数为μ，空气阻力忽略不计，下列v0、μ值可能正确的是（）A.v0＝15m/s B.v0＝25m/sC.μ＝0.4 D.μ＝0.6等时圆模型1.“等时圆”模型所谓“等时圆”就是物体沿着位于同一竖直圆上的所有光滑细杆由静止下滑，到达圆周的最低点（或从最高点到达同一圆周上各点）的时间相等，都等于物体沿直径做自由落体运动所用的时间。2.模型的三种情况（1）质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到圆环的最低点所用时间相等，如图甲所示；（2）质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等，如图乙所示；（3）两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同的光滑弦从上端由静止开始滑到下端所用时间相等，如图丙所示。（2026·河南郑州期末）如图所示，倾角为θ的斜面固定在水平地面上，在与斜面共面的平面上方A点伸出三根光滑轻质细杆至斜面上B、C、D三点，其中AC与斜面垂直，且∠BAC＝∠DAC＝θ（θ＜45°），现有三个质量均为m的小圆环（看作质点）分别套在三根细杆上，依次从A点由静止滑下，滑到斜面上B、C、D三点所用时间分别为tB、tC、tD，下列说法正确的是（）A.tB＞tC＞tD B.tB＝tC＜tDC.tB＜tC＜tD D.tB＜tC＝tD尝试解答（2026·陕西西安一模）如图，将光滑长平板的下端